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脳 CFD血流解析 学術文献調査 PubMed 2025-Q3

  • 『脳 CFD血流解析』に関する学術文献調査を掲載しています
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  • 調査条件
    • データベース：PubMed
    • 検索キーワード：(Cerebral OR Brain OR Intracranial OR Neuro) AND (Blood OR Flow OR Hemodynamics OR WSS OR Pressure OR Velocity OR Aneurysm OR Rupture OR Stroke OR Stenosis) AND (CFD OR "Computational Fluid Dynamics")
    • 検索期間：2025-07-01 - 2025-09-30
    • 要約用 AI/LLM：gpt-5.4-nano (OpenAI, 2026-03)
    • ソート基準：被引用数降順（同値の場合はFWCI降順）
    • データ更新日：2026-05-11

(001) Șerban [9] ⭐

📕 書誌情報

Ruptured Posterior Inferior Cerebellar Artery Aneurysms: Integrating Microsurgical Expertise, Endovascular Challenges, and AI-Driven Risk Assessment.

Matei Șerban, Corneliu Toader, Răzvan-Adrian Covache-Busuioc

J Clin Med, 2025 Jul 30

  • Keywords: PICA aneurysm, aneurysm genetics, artificial intelligence in neurosurgery, cerebrovascular hemodynamics, computational fluid dynamics, endovascular treatment, far-lateral approach, flow diversion, microsurgical clipping, posterior circulation aneurysm

  • DOI: 10.3390/jcm14155374

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  • OpenAlex

    • Cited by: 9
    • FWCI: 10.8617 🌟
    • Citation Percentile: 98.65 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

破裂後下小脳動脈（PICA）動脈瘤：顕微手術の専門性、血管内治療の課題、ならびにAI駆動型リスク評価の統合

💬 AI 要約

  • 背景/目的：後下小脳動脈（PICA）動脈瘤は、深部の解剖学的位置、大きな頸部（broad-neck）を伴う形態、穿通枝密度の高さ、ならびに脳幹との近接といった要因により治療が特に困難であり、全脳内動脈瘤の0.5〜3%を占める。本報告は、破裂PICA動脈瘤に対して、解剖の温存と補助技術を組み込んだ個別化手術計画により耐久的かつ確実な選択肢としての顕微鏡下クリッピングの有用性を示すことを目的とする。
  • 方法：66歳男性が、椎骨—PICA移行部（vertebra-PICA junction）における破裂かつbroad-neckの左PICA紡錘状動脈瘤により急性くも膜下出血で評価された。形態および再発巣の位置のため血管内治療は選択できず、顕微手術が必須であった。遠位外側（far-lateral）開頭に加えC1椎弓の部分切除を行い近位血管のコントロールを確保し、穿通枝動脈の慎重な剥離と、遠位PICA血流を温存しつつ動脈瘤を完全に排除するための精密なクリップ適用を実施した。
  • 結果：術後画像では、動脈瘤は完全閉塞されている一方で、脳血管の血行動態は変化していなかった。患者は新たな脳神経障害や虚血性合併症を伴うことなく神経学的に回復が進行し、長期フォローアップでも動脈瘤排除は安定し、完全な機能的自立が維持された。これにより、困難なPICA動脈瘤に対する顕微手術の介入が持続可能であることが強調された。
  • 結論：本症例は、血管内治療が解剖学的要因および血行動態により制約される状況において、後循環動脈瘤、とりわけPICA領域に対する顕微手術の現在および発展しつつある役割を示すことを意図している。人工知能による脳動脈瘤破裂予測、血管壁の高解像度（high-resolution）画像、ロボット支援による顕微手術、ならびに新世代のflow-modifying（流れを変える）デバイスは、動脈瘤管理にprecision medicine（精密医療）の概念を組み込むことで治療パラダイムを刷新しうる。脳血管外科領域が拡大する中で、顕微手術・血管内治療技術・計算論的知見を統合することにより、高リスクPICA動脈瘤に対する個別化された耐久的かつ低侵襲な治療選択肢を確実に提供できる可能性がある。

(002) Sidora [7]

📕 書誌情報

Back to Bernoulli: a simple formula for trans-stenotic pressure gradients and retrospective estimation of flow rates in cerebral venous disease.

Gurnish Sidora, Anna L Haley, Nicole M Cancelliere, Vitor M Pereira, David A Steinman

J Neurointerv Surg, 2025 Aug 13

💬 AI 翻訳タイトル

ベルヌーイの法則に回帰：脳静脈疾患における狭窄部を横切る圧力勾配の単純な式と、血流量の遡及的推定

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、静脈洞狭窄が脳血管障害と関連しうる状況において、患者ごとの血流量が不足していることにより血流の乱れの役割の理解が妨げられている点を踏まえ、狭窄部を横切る圧力勾配から個別の血流量を遡及的に予測できることが臨床的にどの程度影響するかを示すことである。
  • 方法として、拍動性耳鳴（pulsatile tinnitus）のために静脈ステント治療を受けた患者コホートから、狭窄重症度および圧力勾配の幅を含む10例を選定し、CT静脈造影（CT venograms）から血管腔形状をデジタルに分割した。
  • さらに、臨床的な圧力勾配と最小腔断面積を用いて、個々のサイクル平均流量を推定する簡略化ベルヌーイ式を導出し、この式が血流擾乱の予測に与える影響を、高精度の拍動CFD（計算流体力学）シミュレーションにより、汎用（generic）流量と個別流量の場合で比較して評価するとともに、ベルヌーイ式の妥当性を検証した。
  • 結果として、ベルヌーイ式から導出した個別流量は仮定した汎用流量から最大47%逸脱し、その結果として狭窄後の血流不安定性に関するCFD予測に大きな差が生じた。一方で、簡略化ベルヌーイ式によって推定された圧力勾配は、完全なCFDシミュレーション由来の圧力勾配を高い精度で予測可能であった（R²=0.95、傾き=0.98、95%信頼区間 0.88〜1.09）。結論として、簡略化ベルヌーイ式は現実的な静脈形状における狭窄部横断の圧力勾配をCFD推定値から高精度に予測でき、侵襲的ではあるものの日常的な臨床計測から個別流量を回復する用途に加え、4DフローMRIの課題を回避しうる狭窄部横断圧力勾配のより単純な非侵襲的推定経路を示唆する可能性がある。

(003) Rajhi [6] ⭐

📕 書誌情報

Use of proper orthogonal decomposition and machine learning for efficient blood flow prediction in cerebral saccular aneurysms.

Wajdi Rajhi, Zakarya Ahmed, Ali B M Ali, As'ad Alizadeh, Zahraa Abed Hussein, Narinderjit Singh Sawaran Singh, Borhen Louhichi, Walid Aich

Sci Rep, 2025 Sep 02

💬 AI 翻訳タイトル

サッカ（嚢）状動脈瘤における効率的な血流予測のための固有直交分解（POD）および機械学習の利用

💬 AI 要約

  • 本研究は、特に中大脳動脈（MCA）動脈瘤における破裂リスクの正確な評価には、患者固有の血行動態に関する詳細な理解が不可欠であることを背景に、脈動血流を効率的にモデル化する統合的枠組みを提示することを目的とした。
  • 具体的には、Fluid-Structure Interaction（FSI）を組み込まずに、Cassonの非ニュートン流体モデルを用いた脈動血流を Computational Fluid Dynamics（CFD）で再現し、さらにProper Orthogonal Decomposition（POD）による次元削減と機械学習（ML）を組み合わせることで、時系列スナップショット間の血行動態場を予測可能にした。
  • DICOM画像から患者固有の血管形状を復元し、ANSYS Fluentにより速度成分、圧力、壁面せん断応力（WSS）、振動性せん断指数（OSI）を含む主要な血行動態因子を取得し、PODでは圧力およびWSSに対して10モード未満でエネルギーの99%以上を保持できる一方、OSIは本質的な複雑さのためより多くのモードを要することが示された。
  • 学習したMLモデルを低次元のPOD特徴に基づいて構築し、POD-MLハイブリッド手法により、圧力とWSSは訓練集合およびテスト集合のいずれでも妥当な予測精度が得られたが、OSIではテスト領域で精度が低下し、より高度なモデリング戦略の必要性が示唆された。提案手法は計算コストを大幅に削減しつつ重要な血行動態情報を保持できるため、リアルタイムまたは準リアルタイムの臨床意思決定支援に適しており、データ駆動型手法とCFDを組み合わせた非侵襲的なリスク評価および治療計画への可能性を示している。

(004) Khan [5] ⭐

📕 書誌情報

Evaluating artificial intelligence models for rupture risk prediction in unruptured intracranial aneurysms: a focus on vessel geometry and hemodynamic insights.

Muhammad Mohsin Khan, Noman Shah, Javed Iqbal, Nasser M F El-Ghandour, Miroslav Vukic, Michael Lawton, Jacques J Morcos, Bostjan Matos, Najia El-Abbadi, Amir Samii, Eberval Gadelha Figueiredo, Franco Servadei, Ahmed AlAzri, Kodeeswaran M, Aruni Velalakan, Bipin Chaurasia

Neurosurg Rev, 2025 Jul 02

  • Keywords: Artificial intelligence, Computational fluid dynamics, Hemodynamics, Intracranial aneurysms, Machine learning, Rupture risk, Vessel geometry

  • DOI: 10.1007/s10143-025-03689-6

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    • Cited by: 5
    • FWCI: 6.2172 ⭐
    • Citation Percentile: 96.57 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

未破裂頭蓋内動脈瘤における破裂リスク予測のための人工知能モデルの評価：血管形状と血行動態に関する洞察に焦点を当てて

💬 AI 要約

  • 未破裂頭蓋内動脈瘤（UIA）の破裂リスク推定は、動脈瘤破裂に伴う重篤な罹患率および死亡率のため、臨床的に重要な関心領域であるが、従来のサイズや部位に基づく臨床モデルは予測精度が限定的である。さらに近年、人工知能（AI）により形状と血行動態変数（壁面せん断応力：WSSや血流動態など）を統合したより洗練されたモデルが可能となっていることを背景に、本レビューはAIベース予測モデルにおけるそれらの統合の意義に焦点を当てることを目的とする。
  • 方法として、未破裂頭蓋内動脈瘤に対する破裂リスク予測において、血管形状指標と血行動態指標（例：WSS、振動性せん断指標：OSI）を組み合わせたAIモデルの研究動向を整理し、機械学習（ML）および深層学習（DL）手法（SVM（support vector machine）やCNN（convolutional neural network）など）の枠組みを検討した。
  • 結果として、SVMやCNNなどのML/DLによる予測は、従来の古典的手法よりも高い予測精度を示すことが報告されており、破裂の重要な指標としてWSSおよびOSIを含む最小限の必要血行動態パラメータが抽出された。また、患者特異的な血行動態を模擬するためにCFD（computational fluid dynamics）をAIと統合することで、リスク評価分野に顕著な進展がもたらされた点が強調された。
  • 結論として、臨床実装に向けたAIモデルには有望な開発が進んでいる一方で、大規模かつ質の高いデータセットの確保と、モデル予測の解釈可能性は依然として課題であるため、さらなる研究によりモデルを洗練し、患者特異的リスク評価およびUIAに対する治療戦略の最適化における臨床的有用性を高める必要がある。

(005) Zhao [4] ⭐

📕 書誌情報

Rapid Glass-Substrate Digital Light 3D Printing Enables Anatomically Accurate Stroke Patient-Specific Carotid Artery-on-Chips for Personalized Thrombosis Investigation.

Yunduo Charles Zhao, Zihao Wang, Arian Nasser, Allan Sun, Zhao Wang, Yingqi Zhang, Jianfang Ren, Haimei Zhao, Nicole Alexis Yap, Yinyan Wang, Zhiyong Li, Ken S Butcher, Freda Passam, Timothy Ang, Lining Arnold Ju

Adv Mater, 2026 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

高速ガラス基板デジタルライト3Dプリントにより、解剖学的に正確な脳卒中患者特異的内頸動脈オンチップを実現し、パーソナライズドな血栓形成評価を可能にする

💬 AI 要約

  • 患者特異的な血管形状を機能的なマイクロ流体デバイスへ翻訳することは、製造上の制約と長い処理時間のために依然として困難である。
  • 本研究では、ガラス基板のデジタルライトプロセシング（digital light processing: DLP）3Dプリントを用いた超高速のマイクロファブリケーション・プラットフォームを導入し、患者特異的な内頸動脈オンチップを作製した。
  • 最適化したプロトコルでは、処理済みガラススライドを印刷基板として用い、カスタム設計の機械的クランプを導入することで、製造時間を10時間超から2時間未満へ短縮しつつ、成功率は約100%を実現した。
  • さらに、CT血管造影データに基づく複雑な解剖学的特徴（狭窄、分岐、潰瘍）を従来の再構成法で見落とされがちな形で忠実に再現し、CFD（computational fluid dynamics）検証により、壁面せん断速度を整合させることで30倍のサイズ縮小下でも血行動態の相同性が保持されることを示した；内皮化と血液灌流により血栓形成のリアルタイム可視化が可能となり、レーザーアブレーションとの統合によって患者特異的な脆弱部位での内皮損傷を制御的にモデル化でき、せん断依存的機序を反映して高せん断領域（>1000 s-1）で血小板の転座が7–10倍増加することを定量的に明らかにした。

(006) Nagy [4] ⭐

📕 書誌情報

Comparative analysis of morphological and hemodynamic parameters in stable anterior communicating and middle cerebral artery aneurysms.

Jozsef Nagy, Zoltan Major, Julia Maier, Gabriel Seebach, Wolfgang Fenz, Stefan Thumfart, Michael Giretzlehner, Andreas Gruber, Philip-Rudolf Rauch, Matthias Gmeiner

J Stroke Cerebrovasc Dis, 2025 Jul

  • Keywords: Anterior Communicating Artery, Fluid-Structure interaction, Middle Cerebral Artery, cerebral aneurysms

  • DOI: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2025.108335

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    • Cited by: 4
    • FWCI: 4.6803 ⭐
    • Citation Percentile: 94.53 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

安定した前交通動脈および中大脳動脈瘤における形態学的ならびに血行動態学的パラメータの比較解析

💬 AI 要約

  • 本研究は、計算流体力学（CFD）および流体-構造連成（FSI）解析を用いて、中大脳動脈（MCA）および前交通動脈（ACOMM）瘤の破裂挙動に影響する形態学的・血行動態学的・構造力学的因子を明らかにすることを目的とした。
  • MCAおよびACOMMに位置する動脈瘤116例（破裂81例、安定35例）のデータを対象に、動脈瘤をFSI手法でモデル化し、動脈瘤角、壁面せん断応力、等価ミーゼス応力（equivalent Mises stress）などの主要パラメータと追加パラメータを評価した。
  • Mann-Whitney U検定により、両血管部位における安定例および破裂例間でのパラメータ差を検出し、さらに単変量および多変量回帰分析を実施した結果、破裂MCA瘤と破裂ACOMM瘤の間では評価パラメータに有意差は認められなかった。
  • 一方で安定ACOMM瘤では、MCA瘤と比較して動脈瘤角が大きく、壁面等価応力および動脈瘤内外の最大WSS（wall shear stress）比が低値であり、動脈瘤角の大きさが要因となってより低い応力で破裂しうることが示唆された; 回帰分析は動脈瘤角の統計学的寄与を支持し、MCAとACOMMでの安定瘤における形態学的・血行動態学的差異を強調するとともに、破裂リスク推定の精度向上のために形態学的、血行動態学的および構造力学的因子と安定・破裂の区別を考慮する重要性を示した。

(007) Aboulhassane [3] ⭐

📕 書誌情報

Neuroprotective role of pyrroloquinoline quinone in folate deficiency-induced blood-brain barrier disruption.

Sara Aboulhassane, Vishal Sangha, Md Tozammel Hoque, Reina Bendayan

Fluids Barriers CNS, 2025 Jul 22

  • Keywords: BBB permeability, Blood-brain barrier, Cerebral folate deficiency, Folate transporters, Neuroinflammation, Oxidative stress, Pyrroloquinoline quinone, Tight-Junction proteins

  • DOI: 10.1186/s12987-025-00689-y

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 4.0716 ⭐
    • Citation Percentile: 93.83 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

葉酸欠乏に誘発される血液脳関門破綻に対するピロロキノリンキノンの神経保護的役割

💬 AI 要約

  • 目的：中枢神経系（CNS）における神経発達には十分な葉酸（ビタミンB9）が必要であり、葉酸輸送経路の破綻は小児における重篤な葉酸欠乏性脳障害（CFD）を引き起こし得る。本研究では、CFDに伴う血液脳関門（BBB）破綻に対して、ミトコンドリア生合成の主要制御因子であるNRF-1およびPGC-1αを活性化するピロロキノリンキノン（PQQ）が、BBBでのRFC発現を高めて損傷を軽減しうるかを検証した。
  • 方法：葉酸欠乏（FD）または葉酸充足（FS）の条件下でヒト脳微小血管内皮細胞（hCMEC/D3）を培養し、PQQ（1または5 µM）またはvehicleを24時間処置した。さらに、野生型（C57BL6/N）マウスにFD（葉酸0 mg/kg）またはFS（葉酸2 mg/kg）食を投与し、10日間（20 mg/kg/日、腹腔内）PQQを投与した。処置後、qPCR、ELISA、免疫ブロットによりタイトジャンクション関連因子、炎症・酸化ストレス指標、ミトコンドリア転写因子、および葉酸トランスポーターの発現を評価し、in vivoではナトリウムフルオレセイン（NaFl）アッセイによりBBB透過性を評価した。
  • 結果：FDはin vitroおよびin vivoの双方で、炎症性サイトカイン/ケモカイン、内皮接着分子、酸化ストレス関連マーカーの遺伝子および／またはタンパク質発現を有意に増加させた一方、タイトジャンクションタンパク質の発現は有意に低下した。NaFlアッセイにより、FDマウスでBBB透過性の亢進が確認された。PQQ投与はRFCおよびPCFTの発現を上方制御することで、BBB透過性の回復、炎症反応および酸化ストレス応答の軽減、ならびにPGC-1α/NRF-1シグナルを介したミトコンドリア生合成の改善によって、これらの変化を効果的に逆転させた。
  • 結論：脳内の葉酸欠乏はBBBの完全性を損なうことにより、CFD関連疾患で観察される神経学的障害の一因となり得ることが示された。さらにPQQはRFCおよびPCFT発現を介してBBB破綻を改善し得る有望な治療戦略であり、その神経保護的効果が示唆された。

(008) Jreij [3] ⭐

📕 書誌情報

Systematic review of biomechanical forces associated with carotid plaque disruption and stroke.

Georges Jreij, Gador Canton, Daniel S Hippe, Niranjan Balu, Chun Yuan, Juan Cebral, Caroline Crone, Siddhartha Sikdar, Thomas Hatsukami, Vicki Gray, Sarasijhaa Desikan, Kirk Beach, Brajesh K Lal

J Vasc Surg, 2025 Sep

  • Keywords: Atherosclerotic plaque, Carotid artery disease, Cerebral infarction, Plaque wall stress, Stroke, Systematic review, Wall shear stress

  • DOI: 10.1016/j.jvs.2025.05.014

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.8727 ⭐
    • Citation Percentile: 92.97 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

頸動脈プラークの破綻および脳卒中に関連する生体力学的力の系統的レビュー

💬 AI 要約

  • 頸動脈狭窄患者における脳傷害の主因は、アテローム塞栓性デブリを放出する頸動脈プラークの破綻とそれに続く脳梗塞であるが、従来の重症度指標である狭窄率は脳卒中リスクの正確な指標にならないため、プラークに作用する生体力学的力と有害転帰との関連を明らかにすることを目的とした。
  • PubMed、Embase、およびWeb of Scienceを用いて、頸動脈アテローム性プラークに作用する流れ関連の生体力学的力の測定を報告した研究を検索し、人の頸動脈プラーク、患者固有の形状、アテローム性病変における／その周囲の力の測定、ならびに頸動脈プラークに関連する有害転帰の報告を満たす研究を対象に系統的に整理した。
  • 適格基準を満たした154件のうち、患者固有形状は主に多様な画像モダリティから構築され、磁気共鳴画像（58.4%）と超音波検査（25.3%）が中心であった；力の算出法は計算流体力学（31.8%）、有限要素解析（10.4%）、流体-構造連成（27.3%）、in vivo計測（29.9%）、in vitro評価（0.6%）で多様であった。
  • 壁面せん断応力（WSS）とプラーク壁応力（PWS）が最も頻繁に評価され（それぞれ72.1%と45.5%）、PWSおよびWSSは有害転帰を有する患者で高値であった；さらにPWSが>160 kPaの場合に感度>80%かつ特異度>75%、PWSの増加は虚血性脳血管イベントの発生と関連（HR=12.98、P=.02）し、WSSが>50 dyn/cm2では感度100%かつ特異度67%で有害転帰（プラーク破綻、脳梗塞、脳卒中、一過性脳虚血発作）を識別できたが、サンプルサイズや設計、画像処理、評価した力、有害転帰の指標には不均一性があり、これらの関連はより大規模な前向き研究で確認が必要であると結論づけた。

(009) Hattori [3] ⭐

📕 書誌情報

High Middle Cerebral Artery Wall Shear Stress in Branch Atheromatous Disease: A Computational Fluid Dynamics Analysis.

Yorito Hattori, Shuta Imada, Ryo Usui, Akimasa Yamamoto, Masanori Nakamura, Masafumi Ihara

J Atheroscler Thromb, 2025 Aug 01

  • Keywords: Branch atheromatous disease, Computational fluid dynamics, Flow velocity, Middle cerebral artery, Wall shear stress

  • DOI: 10.5551/jat.65439

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.8727 ⭐
    • Citation Percentile: 91.72 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

分岐部アテローマ性疾患における中大脳動脈分岐部の壁面せん断応力：計算流体力学解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、分岐部アテローマ性疾患（BAD）と小血管閉塞（SVO）のいずれも穿通動脈の閉塞/狭窄に由来することを踏まえ、計算流体力学（CFD）モデルによりBADとSVOの壁面せん断応力（WSS）の差を検出し得るかを検証することである。
  • 方法として、症状発現後7日以内に来院した連続患者を対象とし、MRAで頭蓋内主要動脈および頸動脈エコーで頸部頸動脈に狭窄/閉塞がない症例を選択した横断的観察研究を実施し、MRAに基づくCFDにより中大脳動脈M1セグメントのWSSおよび血流速度を解析した。
  • 結果として、WSS比（患側/健側）が1を超える患者の割合はBAD群（n=27）でSVO群（n=27）より有意に高く（74.1% vs. 40.7%、p=0.013）、さらに患側M1のより高いWSSはBADの独立したリスク因子であった（調整オッズ比4.38、95%信頼区間1.29-14.82、p=0.018）一方、M1セグメントの血流速度はBADと関連しなかった。
  • 結論として、BAD患者ではCFDにより評価されるM1セグメントのWSSが高いことは分岐部開口部における脆弱プラークの形成リスクとなり得ること、またCFDの活用がBADの診断に寄与し得ることが示された。

(010) Yin [3] ⭐

📕 書誌情報

Integrating hemodynamic analysis with traditional imaging in intracranial atherosclerotic stenosis: current status and future perspectives.

Xulong Yin, Rui Yang, Zhen Li, Hui Wang, Qi Fang

Front Neurol, 2025

  • Keywords: computational fluid dynamics, diagnosis, hemodynamics, intracranial atherosclerotic stenosis, neuroimage

  • DOI: 10.3389/fneur.2025.1589162

  • Article

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.7673 ⭐
    • Citation Percentile: 93.54 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈硬化性狭窄における血行動態解析と従来型画像診断の統合：現状と今後の展望

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈硬化性狭窄（ICAS）は虚血性脳卒中の重要な原因であり、従来の画像診断法はそれぞれ長所と限界を有する。
  • 本総説は、従来型の検査に基づく新たな技術としての血行動態解析に焦点を当て、経頭蓋ドップラー（TCD）、CT血管撮影（CTA）、MR血管撮影（MRA）、高分解能MRI、およびデジタルサブトラクション血管撮影（DSA）といった現在用いられている診断手法を概説した上で、それらに基づく血行動態解析の応用例を論じている。
  • さらに、ICASに対する血行動態解析の臨床的評価法としての可能性、ならびに臨床診断、病因（etiology）の探索、治療選択、再発予測といった観点での有用性を整理し、その展望と限界をレビューしている。
  • 結論として、血行動態解析はADASをより包括的に評価できる可能性があり、将来的にICAS患者の治療ガイドラインへ組み込まれることで、ICASの診断と治療に新たな道を拓くことが期待される。

(011) Deshpande [3] ⭐

📕 書誌情報

Cerebrovascular morphology: Insights into normal variations, aging effects and disease implications.

Aditi Deshpande, Lucy Q Zhang, Ramani Balu, Noushin Yahyavi-Firouz-Abadi, Neeraj Badjatia, Kaveh Laksari, Pouya Tahsili-Fahadan

J Cereb Blood Flow Metab, 2025 Jul

  • Keywords: Alzheimer’s disease, Vascular morphology, cerebrovascular disorders, neurological disorders, stroke

  • DOI: 10.1177/0271678X251328537

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.7673 ⭐
    • Citation Percentile: 92.62 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

脳血管形態：正常変動、加齢の影響、ならびに疾患への示唆

💬 AI 要約

  • 脳血管形態は脳の健常性に重要な役割を果たし、脳血流（CBF）に影響するとともに、種々の神経疾患の病因形成に関与する。本レビューは、健常および疾患集団における脳血管ネットワークの解剖学的構造、ならびにその変動を整理し、加齢に伴う変化とその神経疾患における意義を論じることを目的とする。
  • 健常集団および疾患集団における解剖学的情報に基づき、ウィリス動脈輪および側副血行の完全性と解剖学的異常といった正常変動を、CBFへの影響および虚血性イベントへの脆弱性との関連で検討する。
  • また、血管形状や血管密度の変化に代表される脳血管系の加齢変化が、アルツハイマー病や血管性認知症を含む加齢関連の神経疾患に寄与する機序を考察する。さらに、医用画像および計算手法の進歩により、脳血管構造の自動定量評価が可能となり、急性および慢性の脳血管障害における病理学的変化の同定が促進されることを示す。
  • 加えて、機械学習（machine learning）や計算流体力学（computational fluid dynamics：CFD）などの新興技術は、血管形態に基づく疾患リスクおよび転帰予測のための新たな手段を提供しうる。本レビューは、脳血管リモデリングの理解が早期診断および脳疾患に対する新規治療アプローチの開発に不可欠であることを強調する。

(012) Suzuki [3] ⭐

📕 書誌情報

Development of patient-specific apparent blood viscosity predictive models for computational fluid dynamics analysis of intracranial aneurysms with machine learning approaches.

Takashi Suzuki, Hiroyuki Takao, Tomoaki Suzuki, Soichiro Fujimura, Shunsuke Hataoka, Tomonobu Kodama, Ken Aoki, Toshihiro Ishibashi, Makoto Yamamoto, Hideki Yamamoto, Yuichi Murayama

Comput Methods Programs Biomed, 2025 Aug

  • Keywords: Artificial intelligence, Computational fluid dynamics, Hemodynamics, Intracranial aneurysm, Machine learning, Rheology, Viscosity

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2025.108831

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.693 ⭐
    • Citation Percentile: 92.47 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の計算流体力学解析のための機械学習アプローチによる患者固有の見かけ粘度予測モデルの開発

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳動脈瘤に関するCFD解析における計算条件として重要な、患者固有の見かけ粘度を予測するモデルを、臨床血液検査結果から構築することを目的とした。
  • データは、同日に血液粘度および密度の測定と血液検査が行われた頭蓋内動脈瘤患者15例から取得し、4:1の割合で学習データと試験データに分割した。
  • 学習データを用いて、せん断速度および血液検査項目12項目を入力とする柔軟（flexible）モデル、ならびにヘマトクリットのみを入力とする単純（simple）モデルの回帰モデルを構築し、測定された見かけ粘度を出力として評価したところ、粘度予測のRMSEはそれぞれ0.136 mPa·sおよび0.226 mPa·sであった。
  • さらに、コイル形状の有無を含むCFD解析により、速度および壁面せん断応力の時空間平均量のRMSEはいずれも小さく（速度<0.01 m/s、壁面せん断応力<0.21 Pa）、せん断速度と血液検査項目から患者固有の見かけ血液粘度を機械学習により高精度に予測できる可能性が示された。

(013) Fukuda [3] ⭐

📕 書誌情報

Two possible hemodynamic mechanisms underlying the growth of cerebral aneurysms depending on their size: The NHO CFD ABO study.

Shunichi Fukuda, Yuji Shimogonya, Aoi Watanabe, Naohiro Yonemoto, Miyuki Fukuda, Akihiro Yasoda

J Cereb Blood Flow Metab, 2025 Aug

  • Keywords: Cerebral aneurysm growth, computational fluid dynamics analysis, hemodynamics, prospective observational study, wall shear stress

  • DOI: 10.1177/0271678X251325972

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.4565 ⭐
    • Citation Percentile: 91.26 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

サイズに応じて脳動脈瘤の増大を駆動しうる2つの血行動態メカニズム：NHO CFD ABO研究

💬 AI 要約

  • 破裂した脳動脈瘤の予後は不良であり、増大する動脈瘤は破裂しやすい一方で、動脈瘤の増大を誘発する血行動態学的要因は十分に解明されていないため、本研究は増大をもたらす血行動態を明らかにすることを目的とした前向き観察研究として実施された。
  • 患者固有の動脈形状と血流速度に基づき、計算流体力学（CFD）解析を行い、増大した動脈瘤（≥1 mm）と安定した動脈瘤との間で、血行動態指標を多変量解析により比較した。
  • 481例を組み入れた結果、動脈瘤が4 mm未満では、時間平均壁面せん断応力（WSS）が動脈瘤全体、頸部、体部、親動脈のいずれでも増大群で有意に高く、さらに横方向WSSも頸部および親動脈で有意に高かった。
  • 一方、動脈瘤が4 mm以上では、正規化した横方向WSSが増大群で動脈瘤全体および dome（頂部）で有意に高く、4 mm未満では動脈瘤全体の増大、4 mm以上ではdomeでの増大が示唆されたことから、サイズに依存して動脈瘤増大を説明しうる2つの血行動態メカニズムが存在する可能性が示され、術式適応の検討や相反する血行動態破裂理論の統合に資する可能性がある。

(014) Sema [2]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics (CFD) modelling of liquid embolic agents (Onyx) used in brain arteriovenous malformation (AVM) treatment to predict the distal penetration behavior.

Ghislain Sema, Shaun Zamani, Thanasis Touris, Frederique Norpetlian, Lauren Whitney, Annie Zhao, Celina Zhou, Santosh Konangi, Muhammad Sami

Med Eng Phys, 2025 Oct

  • Keywords: Ansys Fluent, Brain arteriovenous malformations (AVM), Computational Fluid Dynamics (CFD), Distal penetration, Liquid embolic system, Medtronic, Onyx, Reflux

  • DOI: 10.1016/j.medengphy.2025.104394

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 2.3969
    • Citation Percentile: 88.99

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動静脈奇形（AVM）治療に用いる液体塞栓物質Onyxの流動挙動を予測するための計算流体力学（CFD）モデリング：遠位部への到達挙動（distal penetration）の予測

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ベンチトップおよび動物モデルに依存してきたOnyx液体塞栓物質の到達挙動解析を、計算流体力学（CFD）シミュレーションにより、異なるOnyx配合の粘度変化が流動ダイナミクスに与える影響を含めて予測できる枠組みとして確立することである。
  • 方法として、Onyx 18およびOnyx 34の2種類について、血管内に流れる水で血液存在を模擬した仮想神経血管モデルを用いた2次元（2D）CFDを実施し、OnyxをDMSOとEVOHの混合物と仮定した物理ベースモデルにより、周囲流体（水）へのDMSO移行によるOnyx粘度の変化を考慮した。
  • Navier-Stokes方程式は有限体積法の商用CFDコードであるAnsys Fluentで解き、多相・多成分モデルによりOnyxと水の時間発展を追跡し、さらに種輸送方程式によりDMSOの質量移送を扱うことで、多相・多種流れシミュレーションを構築した後、リフラックス後の遠位到達距離についてベンチテストの既存実験結果と比較して妥当性を検証した。
  • その結果、シミュレーションはOnyxの「溶岩（lava-like）」様の流動挙動を再現し、遠位到達予測が実験データと良好に一致した；同一のリフラックス度では、低粘度のOnyx 18がOnyx 34よりもより遠位まで到達し、さらに粘度変化および注入位置が遠位到達に及ぼす影響を解析できることが示された。

(015) Babel [2]

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Phenotype-driven risk stratification of cerebral aneurysms using Shapley Additive Explanations-based supervised clustering: a novel approach to rupture prediction.

Shrinit Babel, Syed R H Peeran

Neurosurg Focus, 2025 Jul 01

  • Keywords: cerebral aneurysm, clustering, computational fluid dynamics, machine learning, phenotype, rupture risk

  • DOI: 10.3171/2025.4.FOCUS241024

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    • FWCI: 2.3969
    • Citation Percentile: 88.73

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💬 AI 翻訳タイトル

SHAP（Shapley Additive Explanations）に基づく教師ありクラスタリングによる表現型駆動型の脳動脈瘤リスク層別化：破裂予測のための新規アプローチ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、従来の脳動脈瘤リスクスコアリングシステムおよび計算流体力学（CFD）解析の限界に対処し、教師ありクラスタリング枠組みにより異なる動脈瘤表現型を同定することで破裂リスク予測を改善することにある。
  • AneuriskWebデータセットから103件の脳動脈瘤に関する幾何学的・形態学的データを取得し、破裂リスクに関連する情報量の多いクラスタへ分割するために、Shapley Additive Explanations（SHAP）に基づく特徴量帰属のためのExtreme Gradient Boostingモデルを学習し、その後に非線形の次元削減を行った。
  • 続いて、SHAP変換後の特徴空間に対して階層型のHDBSCAN（Hierarchical Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise）を適用してクラスタを同定し、これらをルールベースの機械学習により直接解釈するとともに、表現型可視化により間接的に解釈した。初期のSHAP解析では、親血管径、ネック血管角、動脈瘤嚢の中心線に沿った断面積が、破裂リスクの最重要予測因子であることが示された。
  • クラスタリングにより、分離度が高い（シルエットスコア=0.915）3つの明確な脳動脈瘤表現型が得られた。クラスタαは親血管径>3.08 mmかつ細長い形状を特徴とする低リスク表現型で破裂率4.16%であり、クラスタβは破裂例のみを含み血管径≤1.65 mmかつ非球形構造を特徴とした。クラスタγは混合リスク表現型で破裂率45.45%であり、親血管径が1.65–3.08 mmの中間範囲にある場合に相当し、このクラスタ内ではネック角<90°が破裂率の上昇と関連していた。教師ありクラスタリングにより、CFDデータ解析における粒度と解釈可能性の両立を図りつつ、識別可能な脳動脈瘤表現型を提示できることが示された。今後は、時間的解析や大規模データによる検証、ならびにスケーラビリティを高めるエンドツーエンドの枠組みの構築によって、これらの表現型駆動の知見を発展させるべきである。

(016) Ichimura [2]

📕 書誌情報

A practical strategy for data assimilation of cerebral intra-aneurysmal flows using a variational method with boundary control of velocity.

Tsubasa Ichimura, Shigeki Yamada, Yoshiyuki Watanabe, Hiroto Kawano, Satoshi Ii

Comput Methods Programs Biomed, 2025 Aug

  • Keywords: 4D flow MRI, Cerebral aneurysm, computational fluid dynamics, data assimilation, patient-specific data

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2025.108861

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    • FWCI: 2.3969
    • Citation Percentile: 87.90

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💬 AI 翻訳タイトル

速度境界制御を伴う変分法に基づく、脳動脈瘤内流れに対するデータ同化の実用的戦略

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤の増大および破裂を予測するためには血行動態の評価が重要であり、変分データ同化（data assimilation: DA）は患者固有の動脈瘤内流れを特徴づけるための強力な手法であるが、最適化問題に伴う計算負荷が高く実用化が困難である。
  • 本研究は、患者固有の動脈瘤内流れを評価するためのDAの実用的戦略を提案し、変分DAを計算流体力学（CFD）および4次元血流（4D flow）磁気共鳴画像法（MRI）と組み合わせることで動脈瘤内速度データを用い、動脈瘤頸部の境界における時空間速度プロファイルを推定する逆問題を解いた。
  • 不良設定（ill-posed）な逆問題を回避するため、状態変数の時間変化をフーリエ級数展開に基づくモデル次数低減（model order reduction）で記述し、推定の安定化を図った。
  • CFDから生成した合成データによる数値検証では、当該DAはCFDを真値として速度不一致を4%-7%の範囲に収めて良好に一致した一方、3つの患者データに対する流れ推定では速度不一致が35%-63%の範囲となり、主要血管分岐を用いたCFDの半分未満であったことから、4D flow MRIにおける非物理的な速度分布の低減に寄与し、さらに従来のCFDより信頼性が高く、既存のDAより効率的な手法として有望であることを示した。

(017) Sanchez [2]

📕 書誌情報

Comprehensive morphomechanical and wall enhancement analysis of intracranial aneurysms.

Sebastian Sanchez, Jacob M Miller, Adam Galloy, Marco Nino, Diego Ojeda, Elena Sagues, Carlos Dier, Andres Gudino, Rodrigo Jaramillo, Edgar A Samaniego

Eur Radiol, 2025 Aug

  • Keywords: Brain aneurysm, Computational fluid dynamics, Finite element analysis, Vessel wall imaging, Wall enhancement.

  • DOI: 10.1007/s00330-025-11417-3

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 2.3969
    • Citation Percentile: 86.07

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤における包括的形態メカニカル解析および壁増強（wall enhancement）評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、動脈瘤の壁増強（AWE）、壁面せん断応力（WSS）、および壁張力（WT）の関係を、動脈瘤の区画（コンパートメント）間で系統的に明らかにし、破裂リスク評価および血管壁ダイナミクスの理解を改善することにある。
  • 方法として、頭蓋内動脈瘤患者に対し3-T高解像度MRIを実施し、ガドリニウム（Gd）造影前後のT1強調画像から3D Slicerで動脈瘤の3Dセグメンテーションを作成した。AWEはT1+Gd画像における動脈瘤壁の信号強度に基づいて定量化し、WTは有限要素解析、WSS指標は計算流体力学により時間平均壁面せん断応力（TAWSS）、壁面せん断応力勾配（WSSG）、振動性せん断指数（OSI）を算出した。
  • 結果として、AWEはサイズおよびアスペクト比（AR）が大きい動脈瘤で高値であり、WTおよびOSIはより大きなサイズ、ならびに高いARおよびサイズ比（SR）を有する動脈瘤で高値だった。さらに動脈瘤頸部では、動脈瘤本体に比べてWT、TAWSS、WSSGが高く、不整形の動脈瘤ではAWE高値部位でTAWSSおよびWSSGが低くOSIが高かった。
  • 結論として、ブレブ（bleb）はAWEが最も高くWTおよびWSSGが最も低く、一方で頸部はAWEが最も低くWTおよびWSSGが最も高かった。加えて、高リスク構造（daughter sac）では最も高いAWEおよび最も低い壁面せん断応力が示され、AWEの上昇とWSS/WTの低下が破裂リスク増加の可能性を示唆された。これらの知見は、頭蓋内動脈瘤に対する包括的な形態メカニカル解析と壁増強評価が動脈瘤生物学に関する新たな洞察を提供し得ることを示す。

(018) Sługocki [2]

📕 書誌情報

Endovascular structures of the basilar artery as forms of the basilar nonfusion spectrum.

Mikołaj Sługocki, Radosław Rzepliński, Sylwia Tarka, Tomasz Stępień, Michał Tomaszewski, Michał Kucewicz, Gabriela Kępczyńska, Jerzy Małachowski, Bogdan Ciszek

Sci Rep, 2025 Aug 01

  • Keywords: Arterial fenestration, Basilar artery, Cerebral blood flow, Computational fluid dynamics, Intravascular structures, Neuroanatomy

  • DOI: 10.1038/s41598-025-14558-z

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 2.3402
    • Citation Percentile: 88.97

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💬 AI 翻訳タイトル

脳底動脈の血管内構造：脳底動脈非癒合スペクトラムの一形態として

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、椎骨—脳底動脈系における血管内構造を記述し、それらの存在が血行動態に及ぼす影響を検討することである。
  • ヒト脳30例の解剖学的標本をアングオスコピーにより解析し、血管内構造の有無を記録したのに加え、追加の組織学的検討を行った。
  • 計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）を用いて血流への影響をシミュレーションした結果、30例中8例（26.7%）で、線状索（string）6本、隔壁（septum）1つ、弓状索（chord）1本が可視化され、さらに血流が乱れる複数の領域が示された。
  • 血管内構造は脳底動脈に比較的よくみられ、その形成要因は縦走する神経動脈の不完全な癒合にあること、そして脳底動脈非癒合スペクトラム（basilar nonfusion spectrum）の一部として、fenestration（裂開）とともに位置づけられることが結論づけられた。これらの構造の存在は血管内治療における技術的困難や虚血性合併症を引き起こし得るほか、血行動態の変化が動脈硬化、血栓塞栓、橋動脈の狭窄、ならびに動脈瘤の発生を促進し得る。

(019) Swiatek [2]

📕 書誌情報

Predictive modeling and machine learning show poor performance of clinical, morphological, and hemodynamic parameters for small intracranial aneurysm rupture.

Vanessa M Swiatek, Samuel Voss, Florian Sprenger, Igor Fischer, Hafez Kader, Klaus-Peter Stein, Roland Schwab, Sylvia Saalfeld, Ali Rashidi, Daniel Behme, Philipp Berg, I Erol Sandalcioglu, Belal Neyazi

Sci Rep, 2025 Jul 05

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Predictive modeling, Rupture risk assessment, Semiautomatic neck curve reconstruction, Small intracranial aneurysms

  • DOI: 10.1038/s41598-025-08478-1

  • Article

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 2.3402
    • Citation Percentile: 88.55

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💬 AI 翻訳タイトル

予測モデリングおよび機械学習は、小型頭蓋内動脈瘤破裂に対して臨床・形態学的・血行動態学的パラメータの性能が乏しいことを示す

💬 AI 要約

  • 本研究は、画像診断の進歩により検出数が増加している小型頭蓋内動脈瘤（SIAs, <5 mm）の破裂リスク予測が依然として困難であることを背景として、その予測性能を臨床・形態学的・血行動態学的パラメータの観点から評価することを目的とした。
  • 3D回転血管造影に基づく高解像度の画像ベース血流シミュレーションと、半自動形態解析を用いて141個のSIAs（未破裂101、破裂40）を解析し、抽出した高度な形態学的および血行動態学的パラメータに対して多重共線性への対処としてクラスタリングを適用した。
  • 単変量ロジスティック回帰ではクラスタ代表を同定し、前進選択では最大高さ、頸部流入率（Neck inflow rate）、非球形度指標（Non-sphericity index）が破裂予測因子として抽出されたが、統計学的有意性が確認されたのは後者2項目に限られた。
  • 全モデルは過学習を示し、訓練データでの擬似R2は0.142であったのに対しテストデータでは0.032に低下し、Neck inflow rateとNon-sphericity indexのみの簡略モデルでも擬似R2が0.034と同様に不良であった；また複数の機械学習分類器はいずれも同程度の性能にとどまり、形態学的・血行動態学的・臨床変数のいずれも破裂リスクを信頼性良く予測できないことが示された。

(020) Gursky [2]

📕 書誌情報

Age-dependent brain responses to mechanical stress determine resilience in a chronic lymphatic drainage impairment model.

Zachary Gursky, Zohaib Nisar Khan, Sunil Koundal, Ankita Bhardwaj, Joaquin Caceres Melgarejo, Kaiming Xu, Xinan Chen, Hung-Mo Lin, Xianfeng Gu, Hedok Lee, Jonathan Kipnis, Yoav Dori, Allen Tannenbaum, Laura Santambrogio, Helene Benveniste

J Clin Invest, 2025 Sep 02

💬 AI 翻訳タイトル

慢性的なリンパ排液障害モデルにおける機械的ストレスへの加齢依存的な脳応答がレジリエンスを規定する

💬 AI 要約

  • 目的：グリムパティック系から髄液を含む「汚れた」脳内液が硬膜リンパ管を介して頸部のリンパ節（主として深頸リンパ節：dcLN）へ排出されるが、dcLN排液が通常の脳恒常性に必須であるかは不明であるため、本研究では長期のdcLN排液障害が脳の溶質・体液アウトフローに及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。
  • 方法：麻酔下ラットを用い、動的造影MRI（DCE-MRI）と計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）により、dcLN排液が阻害された状態における脳内の溶質および液体アウトフローへの機械的ストレスの長期的影響を評価した。
  • 結果：若齢ラットでは、dcLN排液障害が中等度の頭蓋内圧の上昇と、頭蓋外の（extracranial）周静脈性排液の出現と関連していたが、全ての年齢群で水頭症の所見は認められなかった。一方で、溶質のクリアランスは両年齢群で増強していたにもかかわらず、グリムパティックの流入は低下していた。また、髄液プロテオミクス解析により、低度な炎症を伴う細胞ストレスの存在が示され、神経変性関連経路や血脳関門（blood-brain barrier）漏出に関連する経路の上方制御が、リンパ排液障害を有するラットで認められた。
  • 結論：dcLN排液はラットにおける正常な脳恒常性の前提条件であることが示され、さらに、脳のリンパ系排液経路の慢性的な障害に対する代償応答が加齢依存的であることが明らかになった。

(021) Imamura [2]

📕 書誌情報

Reverse cannulation method as a strategy for aortic aneurysm surgery: A computational fluid dynamics study on minimizing neurological risks.

Yuki Imamura, Yoshishige Takayama, Ryosuke Kowatari, Masahito Minakawa

J Thorac Cardiovasc Surg, 2025 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

大動脈瘤手術における逆カニュレーション法：血管内（脳）神経学的リスク低減のための計算流体力学研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、「shaggy」大動脈に対する全弓部置換術において、計算流体力学（CFD）を用いて血流速度と壁面せん断応力を評価し、最適なカニュレーション法を特定することである。
  • CT画像に基づく患者固有の大動脈弓部瘤モデルを構築し、カニュラ先端形状として、急峻角の分散型、緩角の分散型、endo-hole型の3種類を比較した。
  • カニュラ先端の向きは標準方向（大動脈弓部に向ける）と逆方向（大動脈基部に向ける）を設定し、基準配向（0°）から先端を時計回り・反時計回りに20°回転させた条件で、血流速度、流線、壁面せん断応力、ならびに流量分配を評価した。
  • 標準方向ではカニュラ先端の向きに応じて加速血流と壁面せん断応力の位置が変化し、脳血管分岐の流れが不安定化したのに対し、逆方向では角度調整を行っても近位大動脈弓部や脳血管開口部における加速血流が観察されず、分岐流が安定に維持されたことから、先端を大動脈基部へ向ける逆方向が「shaggy」大動脈症例における大動脈弓部手術の最適アプローチとなり得ることが示唆された。

(022) Prochilo [2]

📕 書誌情報

Development and Validation of a Flow-Dependent Endothelialized 3D Model of Intracranial Atherosclerotic Disease.

Grace Prochilo, Chuanlong Li, Eleni Miliotou, Russell Nakasone, Alissa Pfeffer, Charles Beaman, Naoki Kaneko, David S Liebeskind, Jason D Hinman

Transl Stroke Res, 2025 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内アテローム性動脈硬化症に対する流量依存的内皮化3次元モデルの開発と検証

💬 AI 要約

  • 頭蓋内アテローム性動脈硬化症（ICAD）は世界的に脳卒中の主要原因であり、その機序は他の血管領域におけるアテローム性動脈硬化症と共通すると考えられているが、関連する動物モデルの不足により、ICADに特異的な生物学的仮説の検証が困難であることから、本研究はICADに適した患者特異的3次元モデルを構築することを目的とした。
  • CT血管撮影（CT angiography）などの神経画像から中大脳動脈（MCA）の患者特異的モデルを作製するワークフローを開発し、ヒト内皮細胞による内皮化と流体力（flow forces）負荷を可能にすることで、再現性のあるICADモデルを作成したうえで、SAMMPRIS臨床試験の画像データを用いて新規モデルを検証した。
  • 計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）による流速は、狭窄（stenosis）の程度にかかわらず粒子由来の流れ（particle-derived flow）と強い相関を示した一方、狭窄後流（post-stenotic）における流れの破綻は狭窄重症度に応じて変化した。
  • さらに、単一細胞RNAシーケンス（single-cell RNA-seq）により、MCA病変部において流れに依存した内皮遺伝子発現と、アテローム性動脈硬化に関連して上方制御された遺伝子を含む特定の内皮サブクラスターが同定され、共焦点顕微鏡では狭窄に関連する血管セグメントにおいて内皮細胞の増殖および形態が流れ依存的に変化することが示されたことから、本プラットフォームは脳循環の固有解剖に基づくICAD病変とその経路の詳細なモデリングを可能にし、高い脳卒中リスクを伴うICADに対する新規治療法開発に資する重要な実験モデルである。

(023) Yamaguchi [1]

📕 書誌情報

Effects of wall compliance on pulsatile flow in a full-scale, patient-specific cerebral aneurysm model: Particle image velocimetry experiments.

Ryuhei Yamaguchi, Muhamed Albadawi, Nadia Shaira Shafii, Atsushi Saito, Toshiyuki Nakata, Khalid M Saqr, Hitomi Anzai, Makoto Ohta

Med Eng Phys, 2025 Aug

  • Keywords: Elastic phantom, PIV, Turbulent kinetic energy, Wall compliance, Wall shear stress, Wall shear stress gradient

  • DOI: 10.1016/j.medengphy.2025.104381

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  • OpenAlex

    • Cited by: 1
    • FWCI: 1.2249
    • Citation Percentile: 79.05

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💬 AI 翻訳タイトル

フルスケールかつ患者特異的な脳動脈瘤モデルにおける拍動流に対する壁コンプライアンスの影響：粒子画像流速測定実験

💬 AI 要約

  • 目的：弾性を有する脳動脈瘤の血行動態は、各動脈瘤の発生および進展に影響する現象によって複雑化されるが、ファントムにおいて壁コンプライアンス（wall compliance）が無視可能かどうかは不明であるため、本研究では壁コンプライアンスの影響を明らかにすることを目的とした。
  • 方法：先行研究では別平面（正中平面に垂直な方向に配向した面）での流れ構造が十分に解明されていなかったことを踏まえ、剛体モデルと弾性壁モデルの両方で同一ファントムを用い、浸漬槽内で流体を調整することで条件を整えた。シリコーンエラストマーにより動脈瘤のフルスケール・ファントムを作製し、MCA（中大脳動脈）の分岐部における非変形モデルおよび変形モデルの直交（直角）平面で血行動態指標を評価した。
  • 結果：2次元粒子画像流速測定（2D PIV）により、拍動流下での流速、壁面せん断応力（WSS：wall shear stress）、WSS勾配（WSSG：WSS gradient）、乱流運動エネルギー（TKE：turbulent kinetic energy）を計測した。その結果、正中平面におけるWSSGは、対応する垂直平面における値より小さいことが示された。さらに、弾性モデルにおけるTKEは非変形モデルよりも小さかった。
  • 結論：本研究は、脳動脈瘤の壁コンプライアンスがこれらの血行動態因子（WSS、WSSG、TKE等）に及ぼす複雑な影響を明確化した。

(024) Schwab [1]

📕 書誌情報

Fetal-type posterior communicating artery increases hemodynamic stress in posterior communicating artery bifurcation aneurysms: a CFD-based analysis.

Roland Schwab, Rebecca Janiszewski, Erelle Fuchs, Maximilian Thormann, Belal Neyazi, Vanessa Magdalena Swiatek, I Erol Sandalcioglu, Philipp Berg, Daniel Behme, Samuel Voß, Janneck Stahl

Neuroradiology, 2025 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

胎児型後交通動脈は後交通動脈分岐部動脈瘤の分岐部における血行力学的ストレスを増大させる：CFD解析に基づく検討

💬 AI 要約

  • 後交通動脈（PCOM）分岐部動脈瘤の流動特性は、これまでほとんど研究されていない一方で、胎児型後交通動脈（fPCOM）の存在は血管内治療後の完全閉塞の可能性を低下させるため、PCOM動脈瘤の解剖学的バリエーションが治療上の主要な課題となる。本研究は、fPCOM型と成人型PCOM（aPCOM）型のいずれにおけるPCOM分岐部動脈瘤の血行力学的変動を明らかにすることを目的とした。
  • 画像ベースの血流シミュレーション用に、PCOM接合部に位置する分岐部動脈瘤を有する14症例の3D-DSAデータを収集し、少なくとも動脈瘤遠位の前大脳循環側の分岐とPCOM自身を含む患者別3Dモデルを抽出した。
  • 各動脈瘤モデルについて、動脈瘤内血流を特徴づけるための7つの血行力学的指標を算出し、モデルごとにPCOMの流出を人為的に変化させてfPCOMとaPCOMの条件を模擬することで合計28件のシミュレーションを実施した。
  • fPCOM型では、動脈瘤内平均速度（中央値0.09 vs 0.06 m/s）、最大速度（0.17 vs 0.14 m/s）、平均壁面せん断応力（1.67 vs 1.27 Pa）、頸部流入率（40.9 vs 22.4 ml/min）、流入濃度指数（0.56 vs 0.40）がいずれも高値を示し、さらに拍動性指数は低値（1.73 vs 1.89）であったが、平均振動せん断係数は有意差を認めなかった。これらの結果から、PCOM分岐部動脈瘤の血行力学的指標は解剖学的バリエーションの影響を受け、特にfPCOMの存在は動脈瘤内の血流動態に不利な影響を与えることが示唆された。

(025) Bateman [1]

📕 書誌情報

A longitudinal investigation of the cerebral venous hemodynamics in multiple sclerosis using computational fluid dynamics.

Alexander Robert Bateman, Jeannette Lechner-Scott, Tracie Barber, Grant Alexander Bateman, Saadallah Ramadan, Rodney Lea

Mult Scler Relat Disord, 2025 Aug

  • Keywords: Cerebral venous system, Computational fluid dynamics, Hemodynamics, Multiple sclerosis, Vascular resistance, Venous elasticity

  • DOI: 10.1016/j.msard.2025.106555

  • Article

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    • Cited by: 1
    • FWCI: 1.1984
    • Citation Percentile: 78.21

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）を用いた多発性硬化症における脳静脈血行動態の縦断的調査

💬 AI 要約

  • 本研究は、多発性硬化症（MS）の発症に脳静脈系の血行動態が関与する可能性がある一方で、これまで十分に検討されていない点を踏まえ、MS患者における脳静脈系の血行動態が経時的に変化するか、ならびにその変化がMSの発症・進展に影響しうるかを評価することを目的とした。
  • MS患者13名を対象に、約5年の間隔で実施したMRIから患者固有の血管形状および血流を同定し、各患者について計算流体力学モデルを構築してシミュレーションを行い、10名の対照群と比較した。
  • 初期のMS群では真っ直ぐな静脈洞（straight sinus：ST）の血流が対照群より増加しており、追跡時にはその血流低下の傾向が観察された。さらに、遠位側の静脈洞（distal sinuses）は、洞内の圧力低下（pressure drop）が低下しているにもかかわらず、経時的にサイズが増大するように見えた。
  • 拡張障害度評価尺度（Expanded Disability Status Scale：EDSS）は、STの圧力低下および血管抵抗の低下と相関することが示された。これらの結果は、脳静脈系の変化がMSの病態生理に関連する可能性を示唆するが、さらなる検討が必要である。

(026) Huang [1]

📕 書誌情報

Association of wall enhancement on high-resolution magnetic resonance imaging with morphology and hemodynamics in unruptured intracranial aneurysms.

Cai Han Huang, Qi Li, Li Wen, Guang Xian Wang, Dong Zhang

Neurol Res, 2025 Aug

  • Keywords: Intracranial aneurysm, aneurysm wall enhancement, computational fluid dynamics, hemodynamics, high-resolution magnetic resonance imaging, morphology

  • DOI: 10.1080/01616412.2025.2497482

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 1
    • FWCI: 1.1984
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💬 AI 翻訳タイトル

破裂していない頭蓋内動脈瘤における高解像度磁気共鳴画像法での壁造影（wall enhancement）の程度と、形態および血行動態パラメータとの関連

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysm; IA）の壁造影（AWE: wall enhancement）と動脈瘤形態および血行動態パラメータの関連性を明らかにすることである。
  • 100例の患者（破裂していない動脈瘤112個）を、造影の程度（有意、軽度、なし）およびパターン（全周性、部分的、なし）により分類し、造影付き高解像度MRI（enhanced high-resolution magnetic resonance imaging; HR-MRI）により形態学的特徴とAWE特徴を計測した。
  • 計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）により、時間平均壁面せん断応力（time-averaged wall shear stress; TAWSS）、正規化時間平均壁面せん断応力（NTAWSS）、振動せん断指数（oscillatory shear index; OSI）、勾配振動数（gradient oscillatory number; GON）、相対滞留時間（relative residence time; RRT）を算出したところ、NTAWSS（p < 0.05）、長径/短径比に相当するアスペクト比（aspect ratio; AR, p < 0.01）、サイズ比（size ratio; SR, p < 0.01）はAWE群間で有意差を示した。
  • 有意に造影が認められる群は、非造影および軽度造影群と比較してARとSRが高く、RRTが高い一方でNTAWSSが低かった；さらに造影率はNTAWSS（rs = -0.33, p < 0.001）およびOSI（rs = -0.28, p = 0.003）と負の相関を示し、GON（rs = 0.22, p = 0.018）およびRRT（rs = 0.31, p < 0.001）、SR（rs = 0.51, p < 0.001）、AR（rs = 0.48, p < 0.001）とは正の相関を示した；以上より、動脈瘤の形態学的・血行動態学的特徴はAWEの程度および広がりに関連し、より強いAWEを伴う破裂していないIAは大きく、NTAWSSが低く、RRTが高いことが示された。

(027) Nagy [1]

📕 書誌情報

Rupture risk assessment for AComA aneurysms with morphological, hemodynamic and structural mechanical analysis.

Jozsef Nagy, Nico Stroh-Holly, Wolfgang Fenz, Stefan Thumfart, Julia Maier, Zoltan Major, Harald Stefanits, Maria Gollwitzer, Johannes Oberndorfer, Vanessa Mazanec, Michael Giretzlehner, Michael Sonnberger, Philip Rauch, Andreas Gruber, Matthias Gmeiner

PLoS One, 2025

💬 AI 翻訳タイトル

AComA（前交通動脈）瘤に対する形態学的・血行動態学的・構造力学的解析に基づく破裂リスク評価

💬 AI 要約

  • 前交通動脈複合体（AComA）は頭蓋内動脈瘤のうち最も一般的な部位の一つであり、脳動脈瘤患者における正確な破裂リスク評価は治療方針の最適化に不可欠である。本研究は、血流パターンに主として焦点を当てがちな先行研究の限界を踏まえ、流体—構造間相互作用（FSI）を用いて動脈瘤壁の生体力学特性を組み込むことで、より包括的な破裂リスク評価を可能にすることを目的とした。
  • Kepler University Hospital（オーストリア、リンツ）で治療された150人の患者コホートを対象に、単一および複合のパラメータに基づきAComA瘤の破裂リスクを予測するための先進的手法を実施した。そのため、臨床、形態学的、血行動態学的、および構造力学的パラメータを評価し、比較解析、共線性解析、予測モデリング、複合パラメータ化、性能評価、ならびに内部閾値検証から成るワークフロー解析を行った。
  • 予測性能の最良となった単一パラメータとして、ガウス曲率GLN（Gaussian curvature GLN: AUC=0.91）が感度0.93、特異度0.83を示した。複合パラメータでは、壁せん断応力・ガウス曲率・壁変位の組合せであるWGDがAUC=0.89、壁せん断応力とガウス曲率の組合せであるWGがAUC=0.88を達成した。
  • さらに、25件の独立した破裂瘤を用いた内部検証を行い、GLNに対する非常に高い感度（0.92）を含め、先行結果が再現された。以上より、形態学的・血行動態学的・構造力学的パラメータはAComA瘤の破裂リスク評価に有用な可能性のある指標となり得ること、単一の形態学的パラメータGLNが最も高い予測力を示し、WGDおよびWGがそれに続くことが示された。前向き臨床応用を評価するためには、さらなる研究が必要である。

(028) Cui [1]

📕 書誌情報

Prevalence, Geometry, and Hemodynamics of Small and Medium-Sized Intracranial Aneurysms With and Without Blebs in the Chinese Han Population.

Xiaopeng Cui, Yan Zhao, Liang Wang, Yujing Jin, Zhenglong Yang, Yaohua Li, Zilin Zhao, Hengrui Zhang, Kai Wei, Zhennan Sun, Peng Huai, Lei Chen, Xinyu Yang

J Cent Nerv Syst Dis, 2025

  • Keywords: bleb, computational fluid dynamics, geometry, hemodynamics, intracranial aneurysm, prevalence, risk factors, rupture

  • DOI: 10.1177/11795735251364919

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💬 AI 翻訳タイトル

中国漢民族における小〜中等度サイズの頭蓋内動脈瘤に対する、ブレブの有無別の発生頻度、形状、血行動態

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、中国人患者における小〜中等度サイズ（15 mm未満）の頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysms: IAs）について、ブレブ（blebs）の発生頻度・分布と、その臨床的、幾何学的、および局所血行動態学的特徴を明らかにし、さらに動脈瘤破裂およびブレブ形成の予測因子を特定することである。
  • 方法として、ブレブの有無を問わず、破裂IA（ruptured IAs: RIAs）および未破裂IA（unruptured IAs: UIAs）（いずれも15 mm未満）の214例について、CTAまたはDSAデータを用いた後ろ向き観察研究を実施した。3次元再構成と幾何学的計測を行い、MimicsおよびANSYS Fluentによる計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）解析により、頸部（neck）、体部（body）、および瘤頂部（dome）で血行動態指標を評価した。破裂およびブレブ形成の予測因子の同定にはロジスティック回帰分析を用いた。
  • 結果として、合計214例（男性93例、女性121例；平均年齢59.90±11.76歳）を解析し、ブレブは107個の動脈瘤で認められ（RIAsの56.7%、UIAsの39.1%）、ACoA（前交通動脈）、PCoA（後交通動脈）、および分岐部の動脈瘤で有意に頻度が高かった（いずれもP<0.05）。また、RIAsではUIAsよりもブレブが大きく（2.73±1.28 mm vs 2.06±1.07 mm、P=0.009）、ブレブを有するIAsは、サイズが大きく、形状がより不整であり、AR、SR、BN、HWRが高く、NWSS、TAWSS、OSIが低い傾向を示した（いずれもP<0.05）。SRは破裂の最強予測因子であり（AUC=0.718、SR>1.3144）、破裂リスクにはACoA（OR=8.812、CI:2.455–31.634）およびPCoA（OR=6.376、CI:2.094–19.414）、ならびに高SR（OR=2.738、CI:0.98–7.651）が有意に関連した。一方、ブレブ形成の独立した予測因子はPCoA（OR=2.261、CI:0.759–6.739）およびSR（OR=4.683、CI:1.937–11.324）であった。
  • 結論として、小〜中等度サイズのIAsではブレブは一般的に認められ、とりわけACoA、PCoA、および分岐部に多く、破裂リスクの増加と関連していた。破裂例ではより大きなブレブが観察され、さらに高いSRは破裂およびブレブ形成の双方に対する重要な予測因子であることが示された。今後は、頸部、体部、瘤頂部におけるブレブ関連血行動態のさらなる検討が必要である。

(029) Ali [1]

📕 書誌情報

Hemodynamic assessment of rupture risk during growth stages in middle cerebral artery aneurysms treated with coiling.

Rifaqat Ali, Hana Ihsan Hassan, Aman Sharma, Aashim Dhawan, P Sharma, Waam Mohammed Taher, Mariem Alwan, Ali Fawzi Al-Hussainy, Mahmood Jasem Jawad, Hiba Mushtaq

Sci Rep, 2025 Jul 01

💬 AI 翻訳タイトル

コイル塞栓術を施行した中大脳動脈瘤における成長期中の破裂リスクの血行動態評価

💬 AI 要約

  • 目的：頭蓋内動脈瘤の破裂は重大な臨床課題であり、特に中大脳動脈（MCA）瘤では瘤腔（サック）体積の増大が血行動態の不安定化と密接に関連する。本研究は、瘤腔の拡大が主要な血行動態指標に与える影響を明らかにし、さらに患者特異的計算流体力学（CFD）シミュレーションにより血管内コイル塞栓の生体力学的有効性を評価することを目的とした。
  • 方法：ベースライン瘤形状（体積＝16 mm³）および2種類のスケール成長モデル（150%＝24 mm³、200%＝32 mm³）を作成し、51歳男性の生理学的流入口プロファイルに基づく拍動流条件下で解析した。血液レオロジーはCassonモデルにより非ニュートン挙動として模擬し、コイルは間隙率0.65のポーラス媒体として表現した。
  • 結果：シミュレーションでは、瘤の成長により血行動態ストレスのマーカーが有意に上昇した。未治療では、最大壁面せん断応力（WSS）が120 Paを超え、平均WSSは30 Pa超となり、早期拡張期における平均面積加重WSS（AWSS）は中間サイズの瘤で特に約6200 Paに達した。さらに、振動せん断指数（OSI）は約0.28でピークを示し、体積の増大に伴って平均OSIも上昇して、流れの高い不安定性が示唆された。
  • 結論：一方、コイル塞栓は全体積にわたってこれらの指標を一貫して抑制し、最大WSSは100 Pa未満、平均WSSは5 Pa未満に低下し、OSIは0.03未満へと減少した。AWSSおよびOSIの低減は、流れの振動が減衰し、生体力学的ストレスが低下したことを示している。したがって、瘤腔の成長は破裂関連の血行動態条件を増悪させるが、コイルはWSS、AWSS、OSIおよび流れの複雑性を低減することにより有効な安定化効果をもたらす。

(030) Anbananthan [1]

📕 書誌情報

Haemodynamic characteristics of thin-walled regions in intracranial aneurysms: intraoperative imaging and CFD analysis.

Haveena Anbananthan, Phani Kumari Paritala, Jessica Benitez Mendieta, Han Yu, Tiago Guerzet Sardenberg Lima, Zoe Dettrick, Ee Shern Liang, Alan Coulthard, Zhi-Yong Li, Craig Winter

Acta Neurochir (Wien), 2025 Sep 06

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤における薄壁領域の血行動態特性：術中画像とCFD解析

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤の薄壁領域（TWRs）に関連する血行動態因子を同定することは、術前の破裂リスク評価の改善にとって重要である。術中にはこれらの領域は赤色で半透明に見え、破裂しやすい部位と考えられるが、既存の画像モダリティでは術前に同様の脆弱部位を検出するための解像度が不足している。
  • 本研究の目的は、薄壁領域が、隣接する正常に見える壁領域と比較して、異なる局所血行動態プロファイルを示すかどうかを明らかにすることであった。未破裂中大脳動脈瘤の患者別モデル16件をデジタルサブトラクション血管造影（DSA）画像から再構築し、Delta E指標に基づくカラーセグメンテーション法により術中のTWRを同定した。
  • 計算流体力学（CFD）シミュレーションを用いて、壁面せん断応力（WSS）、時間平均WSS（TaWSS）、振動性せん断指数（OSI）、相対滞留時間（RRT）、WSS発散（WSSD）、および圧力の6つの血行動態パラメータを算出した。薄壁および正常領域として確認された範囲内の空間的に局所化したサーフェスパッチからデータを抽出し、患者内・患者間のばらつきを考慮するために正規化値を用いた線形混合効果モデルでパラメータを比較した。
  • 薄壁領域では、正常領域に比べてWSS、TaWSS、WSSD、圧力が有意に高く、RRTは低かった。WSSおよびTaWSSはそれぞれTWRで約3.3%および2.8%高く、WSSDは5.4%高くRRTは0.3%低いことから、薄壁領域ではより速く発散性の高い流れが示唆された；圧力は+1.3%の範囲で有意に上昇した一方、OSIには領域間の有意差は認められなかった。薄壁領域は、振動性フローよりも持続的なせん断に起因するストレスの増大、せん断発散の増大、および滞留時間の低下を特徴とする独自の血行動態プロファイルを示し、動的な機械環境が局所的な壁の菲薄化を促進することを示す。したがって、薄壁領域の主要な血行動態的特徴は、振動性ではなくせん断駆動の持続的ストレスであり、動脈瘤壁の局所的な脆弱性形成に寄与しうることが本研究により示された。

(031) Zhang [1]

📕 書誌情報

Optimization of braided stent design for cerebral aneurysms: the role of wire cross-sectional geometry.

Aohua Zhang, Xinru Li, Zhengbiao Yang, Yutang Xie, Tao Wu, Yanru Xue, Yanqin Wang, Yongwang Zhao, Weiyi Chen, Chenming Sun, Jinzhu Yin, Meng Zhang, Xiaogang Wu, Xuesong Li, Yonghong Wang

Front Bioeng Biotechnol, 2025

  • Keywords: aneurysm, finite element analysis, flow-diverting stents, hemodynamics, structure optimization

  • DOI: 10.3389/fbioe.2025.1643750

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    • FWCI: 1.147
    • Citation Percentile: 80.88

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤のためのブラデッドステント設計の最適化：ワイヤ断面幾何学の役割

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血流分流（flow diversion）ステントの構造設計が留置後の血行動態に及ぼす影響に着目し、柔軟性、分流能、および長期安全性を改善するための最適化指針を提示することである。
  • Pipeline Embolization Device（PED）を基準として、ブラデッド（braided）ステントの断面形状を四角形（quadrilateral）、六角形（hexagon）、八角形（octagon）、十角形（decagon）として4種類を、材料量を一定にする条件で設計した。まず有限要素解析により各ステントへ純曲げ負荷を与え、トルク—角度曲線から柔軟性を評価した。次に計算流体力学（computational fluid dynamics）を用いて留置後の血行動態指標を模擬した。
  • 結果として、曲げ60°条件では十角形ステントが最も高い柔軟性を示し、次いで四角形であった。また、ステント断面形状間で血流の全体的な分布は概ね類似する一方、動脈瘤キャビティ内の局所平均流速には差があり、円形（circular）では最大、四角形では最小となった。さらに、多角形ステントは円形に比べて壁圧力勾配の変化が緩やかであり、六角形および十角形ではキャビティ内の平均圧が最も低かった。
  • 結論として、動脈瘤壁における低WSS（wall shear stress）領域の面積は四角形で最大、円形で最小であり、母血管セグメントでは六角形が最大、四角形が最小であった。総合的な比較から、四角形および十角形の断面をもつステントがより良好な総合性能を示し、分流ステント構造の最適設計に向けた理論的根拠を提供する可能性が示された。

(032) Vishnumurthy [1]

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Computational Fluid Dynamics Approach for Direct Nose-to-Brain Drug Delivery: A Systematic Review and Meta-Analysis.

Priya Vishnumurthy, Thomas Radulesco, Gilles Bouchet, Alain Regard, Justin Michel

J Pers Med, 2025 Sep 24

  • Keywords: Computational Fluid Dynamics (CFD), Nose-to-Brain, intranasal drug delivery, olfactory region targeting, particle deposition

  • DOI: 10.3390/jpm15100447

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    • Cited by: 1
    • FWCI: 0.6568
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💬 AI 翻訳タイトル

鼻腔から脳への直接薬物送達に向けた計算流体力学的アプローチ：系統的レビューおよびメタ解析

💬 AI 要約

  • 背景／目的：鼻腔から脳への薬物送達戦略において、嗅覚領域（olfactory region）への薬物沈着を最適化することが重要である。しかし、嗅覚沈着に影響するパラメータに関する計算流体力学（CFD）研究の知見は一致しておらず、そのため臨床応用やデバイス最適化が制限されている。本研究は、嗅覚領域への送達を最適化するための頑健なCFDパラメータを同定することを目的とした。
  • 方法：PRISMAに従って系統的レビューおよびメタ解析を実施し、嗅覚沈着効率の評価を伴う鼻腔内薬物送達のCFDシミュレーションを報告した研究を選択した。主要評価項目は、各CFDパラメータと嗅覚沈着速度との相関であり、粒子径、衝突（impaction）パラメータ、流量、噴霧コーン角、挿入角、注入速度、頭部位置、放出位置、呼吸パターンを含めた。データを抽出・標準化し、相関、異質性、および研究結果に対する潜在的バイアスを評価するための統計手法を用いた。
  • 結果：粒子径が小さいほど嗅覚沈着が高いことが有意に示され（プール済み相関 r = -0.42）、また衝突パラメータが低いほど同様に嗅覚沈着が高かった（r = -0.39）。呼吸流量（breathing flow rate）については、一貫した相関は観察されなかった。研究間の異質性は高く（I2 > 90%）、粒子関連アウトカムではファネルプロットの非対称性から出版バイアスの可能性が示唆された。
  • 結論：CFDシミュレーションにおける嗅覚沈着の最重要規定因子は、特に粒子特性（粒子サイズおよび慣性）である。これらの知見は、嗅覚領域を標的とした鼻腔内送達デバイスの設計最適化を支持するとともに、CFD研究における報告の標準化および検証の必要性を強調する。

(033) Li

📕 書誌情報

Hemodynamic alterations in portal hypertension: A CFD-based study with emphasis on helical flow characteristics.

Haonan Li, Zhenmin Fan, Na Zhao, Xiaoyan Deng, Zhixiang Zhang

Acta Bioeng Biomech, 2025 Sep 01

💬 AI 翻訳タイトル

門脈圧亢進における血行動態の変化：らせん流特性に焦点を当てたCFDベースの研究

💬 AI 要約

  • 門脈圧亢進（PHT）は、静脈瘤出血、肝リモデリングおよび血栓症などの合併症を引き起こし、その背景には血行動態の変化がある。本研究は、PHT下における流れの構造、せん断応力およびヘリシティ（helicity）の変化を明らかにし、血栓形成および血管リモデリングの促進における役割の可能性を検討することを目的とした。
  • Methodsとして、CT画像に基づき患者固有の門脈系モデルを再構築した。計算流体力学（CFD）シミュレーションにより、流速、壁面せん断応力（WSS）、振動せん断係数（oscillatory shear index：OSI）、相対滞留時間（relative residence time：RRT）およびヘリシティを評価した。
  • Resultsとして、健常モデルと比較してPHT条件では流速の低下がみられ、時間平均壁面せん断応力（TAWSS）が低下するとともにRRTが上昇した。これらの変化は特に分岐部近傍で顕著であり、さらにPHTでは、らせん流（helical flow）の強度と対称性が有意に低下した。とりわけ、血栓症と関連することが多い主門脈分岐部でその影響が大きかった。
  • 結論として、本研究は、血行動態の破綻、特にヘリシティの喪失が、PHT関連合併症の病態形成に寄与する可能性を示した。CFDに基づくヘリシティ解析は、生体力学的リスク評価への新たな知見を提供し、将来の介入（interventional）戦略の設計に資する可能性がある。

(034) Bozkurt

📕 書誌情報

Evaluation of vertebrobasilar arterial blood flow during HeartMate3 support via computational fluid dynamics analyses.

Selim Bozkurt

Med Eng Phys, 2025 Nov

  • Keywords: Cerebral circulation, Cf-lvad, Continuous flow left ventricular assist device, Vertebrobasilar arteries

  • DOI: 10.1016/j.medengphy.2025.104423

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    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 19.82

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💬 AI 翻訳タイトル

HeartMate 3 補助中の椎骨脳底動脈血流の評価：計算流体力学解析による検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、健常状態、左室駆出率低下を伴う心不全、および HeartMate 3 の連続流（CF）LVAD（left ventricular assist device）補助時における椎骨脳底動脈の血流を評価し、機械的循環補助が脳循環に及ぼす影響を理解することである。
  • 方法として、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）解析により、健常状態、左室駆出率低下を伴う心不全、ならびに HeartMate 3 補助時における椎骨脳底動脈の血液速度および壁面せん断応力を評価した。
  • 結果として、心不全では椎骨脳底動脈における時間平均壁面せん断応力および相対滞留時間（relative residence time）が低下することが示された。
  • 結論として、HeartMate 3 補助は、壁面せん断応力および血液速度は変化するものの、脳動脈の平均血流量、圧力、時間平均壁面せん断応力、ならびに相対滞留時間について健常条件と同等の値を提供することが明らかとなった。

(035) Braet

📕 書誌情報

A systematic evaluation of the impact of contralateral stenosis on ipsilateral internal carotid artery hemodynamics using computational fluid dynamics.

Drew J Braet, Jonas Schollenberger, Nicholas H Osborne, C Alberto Figueroa

Quant Imaging Med Surg, 2025 Oct 01

💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）を用いた、対側ICA狭窄が同側内頸動脈（ICA）血行動態に与える影響の系統的評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、対側内頸動脈（ICA）狭窄が同側の速度計測に影響することは知られているものの、脳血流（CBF）、圧力勾配（PG）、および壁面せん断応力（WSS）といった血行動態指標がどのように変化するかは不明である点を明らかにすることであった。
  • 患者特異的な磁気共鳴画像（MRI）に基づくCFDを用い、無症候性ICA狭窄（右75%、左25%）患者の頸部および頭蓋内動脈モデルを構築し、対側（左）ICA狭窄を0〜100%の異なるレベルに系統的に変化させたうえで、上行大動脈および下行大動脈並びに両側鎖骨下動脈に固定流波形を課した。
  • 血行動態は、頭蓋内血管を3要素Windkesselモデルに結合して圧力および流量を可変とし、外頸動脈流出挙動については固定流の一次モデルと、3要素Windkesselによる可変流の代替モデルの2通りを考慮した上で、左ICA狭窄の各段階で同側の速度、CBF、PG、WSSを抽出して評価した。
  • 結果として、対側ICAが50%未満の狭窄では同側速度はほぼ不変であったが、75%からは狭窄率が5%増加するごとに同側速度の増加がより大きくなった；同側PGは対側狭窄が90%未満では不変であり、90%および95%ではPGは基準値0.995からそれぞれ0.993および0.992へ低下し、閉塞では0.989まで低下した；WSSは対側狭窄が90%未満では基準値（1.43 Pa）から変化しない一方、90%・95%または閉塞で有意な増加（P<0.001）が観察された；また、同側および対側CBFは対側狭窄が90%に達するまでは有意に変化しなかったことから、対側狭窄は同側ICA血行動態に影響し、ひいては同側の脳卒中リスクに影響しうると結論づけ、対側狭窄率に応じた速度増加の期待値を提示するとともに、同側ICA狭窄の管理方針決定に際して対側狭窄率を考慮すべきであることを示した。

(036) Fan

📕 書誌情報

Swirl-inducing innovations for preventing vena cava filter blockage: Theoretical and experimental validation.

Zhenmin Fan, Jian Lu, Xia Ye, Xiaoyan Deng, Zhixiang Zhang

Comput Methods Programs Biomed, 2026 Jan

  • Keywords: In vitro experiment, Inferior vena cava filter, Numerical simulation, Swirling flow, Venous thrombosis

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2025.109091

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    • Citation Percentile: 43.89

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💬 AI 翻訳タイトル

渦誘導型の改良による下大静脈フィルター閉塞の予防：理論的および実験的検証

💬 AI 要約

  • 本研究は、深部静脈血栓症（DVT）に起因する肺塞栓症（PE）という重要な臨床課題に対し、下大静脈（IVC）フィルターの有効性を長期に維持するための渦（swirling）誘導型流れ分岐器（diverter）を開発し、その有用性を検証することを目的とした。
  • 方法として、理想化したIVCモデルおよび患者固有（patient-specific）のIVCモデルの双方に対して計算流体力学（CFD）を用いて性能評価を行い、加えてガラス製の灌流（perfusioin）システムにおけるin vitro実験による検証も実施した。
  • 幾何学的条件（ピッチ、直径、テーパー、ならびに設置距離）を変化させて主要血行動態パラメータを解析した結果、ヘリカルな分岐器は渦巻き状の流れを効果的に誘導し、壁面せん断応力を増大させることでフィルター上の血栓の除去を促進したことがCFDにより示された。
  • さらに、理想化モデルおよび患者固有モデルのいずれにおいても、標準的な分岐器に比べて血栓の残留が低減し、in vitro実験では流れの滞留時間の短縮と残存血栓量の低下が確認されたことから、渦流れの利点を最大限に活用するためには分岐器形状を系統的に最適化することが重要であると結論づけられた。

(037) Yang

📕 書誌情報

Enhanced diagnosis of ischemic coronary artery stenosis using CT-derived fractional flow reserve based on computational fluid dynamics.

Gang Yang, Qiucang Xue, Jiani Yin, Jing Liang, Wenping Chen, Bing Zhang, Dan Mu

Rev Invest Clin, 2025

  • Keywords: CT-FFR, Computational fluid dynamics (CFD), Coronary artery disease (CAD), Coronary computed tomography angiography (CCTA), Diagnostic accuracy, Quantitative flow ratio (QFR)

  • DOI: 10.1016/j.ric.2025.100021

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    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 43.24

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学に基づくCT由来FFR（CT-FFR）による虚血性冠動脈狭窄の高精度診断

💬 AI 要約

  • 冠動脈疾患（CAD）は世界的に罹患率および死亡率の高い疾患であり、従来のCCTA（冠動脈CT血管造影）は狭窄病変の機能的意義を評価する能力が限定的であることから、非侵襲的な生理学的評価法の必要性がある。本研究は、CFD（computational fluid dynamics）に基づくCT-FFRアルゴリズムを用いて虚血性冠動脈狭窄を同定する際の診断性能を評価することを目的とした。
  • CCTAとICA（invasive coronary angiography）の両方を施行した171名の患者から184本の血管を後ろ向きに解析し、CT-FFRおよびQFR（quantitative flow ratio）を算出した。虚血の基準としてはQFR ≤0.8を用い、CT-FFRの診断能をCCTAに基づく解剖学的評価と比較した。
  • CT-FFRはCCTAよりも優れた診断性能を示し、血管単位の感度95.5%、特異度74.2%、精度91.8%であった（AUC: 0.839 vs. 0.637、P<0.001）。さらに、QFRが中間域（0.75–0.85）の病変においても、CT-FFRは高い診断精度（79.4%）とAUC（0.785）を維持し、CCTAを上回った。
  • CT-FFRは石灰化レベルの異なる症例においても信頼性が保たれ、Agatston scoreによって診断有効性は影響を受けなかった。CFDに基づくCT-FFRは、冠動脈狭窄の機能評価に対して堅牢な非侵襲的ソリューションを提供し、CCTAに対する診断優位性および石灰化血管における一貫した性能が、精密心血管医療における臨床的有用性を示している。

(038) Wang

📕 書誌情報

Evaluation of drug distributions in brain tumor therapy: An in silico comparative study of multi-side-hole and standard end-hole catheters in convection-enhanced delivery.

Ying Wang, Aili Zhang, Limei Cao, Ziyi Lou, Xinhui Si, Xuelan Zhang, Wei Wang, Jing Zhu

Int J Pharm, 2025 Nov 30

  • Keywords: Anticancer drugs, Brain tumor, Computational fluid dynamics, Convection-enhanced delivery, Multi-side-hole catheter

  • DOI: 10.1016/j.ijpharm.2025.126230

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    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 34.98

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💬 AI 翻訳タイトル

脳腫瘍治療における薬物分布の評価：コンベクション強調送達における多側孔型カテーテルと標準の端孔型カテーテルのin silico比較研究

💬 AI 要約

  • コンベクション強調送達（CED）は、血液脳関門（BBB）を回避して脳腫瘍を治療可能にする有望な手法であり、腫瘍内の薬物分布はカテーテルの種類および薬物の物理化学的特性の両者に影響されることが知られている。
  • 本研究では、磁気共鳴（MR）画像から再構築した3次元脳モデルに基づき、計算流体力学（CFD）シミュレーションを用いて、多側孔型カテーテル（MSHC）によるCED投与が6種類の抗がん薬の分布に与える影響を検討した。
  • 結果として、同一の注入流量条件においてカテーテル径を減少させると、6種類すべての薬物の有効分布体積が増加したことが示された。さらに、MSHCを用いて投与した場合には、6種類中5種類（パクリタキセルを除く）で有効分布体積の増大が認められた一方、いずれの薬物においても体積平均濃度の上昇は観察されなかった。
  • 結論として、標準端孔型カテーテル（SEHC）と比較してMSHCはドキソルビシン、シスプラチン、フルオロウラシル、およびカルムスチンに対する治療効果に優れることが示された。また、メトトレキサートをMSHCで投与する際は、有効分布体積の増大と体積平均濃度の低下とのバランスを調整する必要がある。パクリタキセルは、特に低注入流量および小径カテーテル条件ではSEHCでの投与により適していることが示唆され、これらの知見はCEDの臨床実装に向けた提言となり得る。

(039) Khlaifat

📕 書誌情報

Helical neural implants for intracerebral drug delivery.

Batoul Khlaifat, Mahmoud Elbeh, Shreya Manjrekar, Seung-Jean Kang, Yusheng Zhang, Parima Phowarasoontorn, Sadaf Usmani, Abdel-Hameed Dabbour, Heba T Naser, Hanan Mohammed, Minsoo Kim, Khalil B Ramadi

J Neural Eng, 2025 Sep 29

💬 AI 翻訳タイトル

脳内薬物送達のためのらせん型神経インプラント

💬 AI 要約

  • 目的：神経疾患は脳内の特定領域の機能不全に起因することが多く、その病的領域を標的化するための手段として、脳内インプラントによる化学的送達が提案されている。これまでに、無機質インプラントと軟らかい脳組織との機械的ミスマッチを低減するために小型かつ柔軟なインプラント設計が行われてきたが、多くは円筒カテーテルであり、送達可能な組織領域および送達体積が制限される。そこで本研究では、グリオーシス（gliosis）を最小化するための小さなフットプリントを維持しつつ、より大きな脳組織体積を標的化できる新規カテーテル設計の開発を目的とした。
  • 方法：本研究は、SPIRAL（Strategic Precision Infusion for Regional Administration of Liquid）と名付けた新規のらせん形状マイクロ流体カテーテルの設計、作製、および評価を提示する。SPIRALは、複数の流体アウトフロー（送出）ポートを用いる合理的な流体設計により、脳領域間で注入流体の空間分布を変化させることを可能にする。流体力学的機能と慢性期の生存性について、in silico、in vitro、およびin vivoモデルを用いて検証した。
  • 結果：計算流体力学（CFD）モデルにより、SPIRALは複数のアウトフローポートを介した同時送達を行うよう構成でき、その結果、ストレート型カテーテルと比較して送達流体の分布を変化させられることが示された。さらに、in silicoモデルを用いてSPIRAL内のチャネル開口部寸法を最適化し、チャネル間で均一な流れを達成できることを提案し、これをin vitro実験で検証した。加えて、同等の寸法または材料を用いた標準的なストレート型カテーテルと比較して、慢性的に埋植したSPIRALカテーテルがグリオーシスを増加させないことを示した。
  • 結論：らせん型の脳内薬物送達カテーテルであるSPIRALは、低侵襲性を維持しつつ流体の局在化を促進する。SPIRALは多領域へのアクセスを可能にし、神経疾患の治療における治療効果の向上に貢献し得る。

(040) Issaiy

📕 書誌情報

Patient-Specific Hemodynamic Simulation for Predicting Stroke Laterality in Cardiac Embolism.

Mahbod Issaiy, Diana Zarei, David S Liebeskind, Pouria Moshayedi

J Stroke, 2026 Jan

  • Keywords: Computer simulation, Hemodynamics, Hydrodynamics, Intracranial embolism, Ischemic stroke, Patient-specific modeling

  • DOI: 10.5853/jos.2025.01571

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💬 AI 翻訳タイトル

心原性塞栓症における脳卒中の罹患側（laterality）予測のための患者固有の血行動態シミュレーション

💬 AI 要約

  • 目的：心原性塞栓による急性虚血性脳卒中（AIS）は20〜30%を占め、罹患率が高いが、従来の画像診断は病因を遡及的に確認するにとどまり、塞栓輸送の動態に関する洞察が不足しているため、患者固有の計算流体力学（CFD）シミュレーションと頑健ベイズ（Bayesian）ロジスティック回帰モデルを統合して、脳卒中の罹患側を予測することを目的とした。
  • 方法：前方循環の心臓由来AISが確認された8例（中央値77.5歳；女性2例）について、高解像度コンピュータ断層撮影血管造影（CT angiography）を実施した。血管形状をセグメンテーションにより抽出し、生理的な拍動流を模擬するCFDモデルを作成した。
  • 結果：各心拍周期において大動脈入口から質量のない（massless）粒子1,000個を放出し、塞栓輸送の特徴量を算出した。すなわち、x1は10秒を超える長期的な塞栓バイアス、x2は最初の心拍周期における短期的な塞栓バイアスであり、これらを頑健ベイズロジスティック回帰の予測因子として用いたところ、右内頸動脈（ICA）は左ICAより多くの塞栓粒子を受け取った（右：平均34個、左：平均28個）。また、右側の脳卒中群は左側の脳卒中群に比べてx1が高く（中央値0.27 vs. -0.44）、x2が低かった（中央値-0.82 vs. 0.56）。モデルでは、x1の事後平均係数が1.51（95%確信区間[CrI]：-0.46〜4.11）、x2が-1.96（95%CrI：-4.88〜0.20）であり、このパイロットコホートにおいて罹患側により脳卒中患者を完全に分離する性能が得られた。
  • 結論：CFDに基づく塞栓輸送モデリングとベイズ解析の組合せにより、心原性AISにおける脳卒中の罹患側を正確に予測でき、患者固有の塞栓輸送ダイナミクスの異なる様相が明らかになった。

(041) Ergin

📕 書誌情報

Hemorheological changes induced by Flow-diverting stents at the aneurysm neck in cerebral circulation.

Osman Ergin, Ali Bahadir Olcay, Alperen Elek, Ismail Oran

Neuroradiology, 2025 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

脳血管系におけるフローダイバーターステントが動脈瘤頸部に誘発する血液レオロジー（血液流動特性）の変化

💬 AI 要約

  • 本研究はフローダイバーターステント（flow-diverting stent: FDS）の留置が頭蓋内動脈瘤に及ぼす血行動態学的影響を検討し、特にステントストラット間の頸部領域におけるせん断応力およびせん断ひずみ率（shear strain rate）に焦点を当ててその学術的貢献を示すことを目的とした。
  • 患者固有の形状をデジタルサブトラクション血管造影（Digital Subtraction Angiography: DSA）のコーンビーム撮影ソース画像から再構築し、動脈解剖および動脈瘤形態を精密に反映する幾何モデルを作成した。48線および64線ワイヤ構成のFDS設計を、すべてのステントで空隙率（porosity）を65%に統一してモデル化し、留置後のステントストラット間でのせん断応力とせん断ひずみ率を評価するため計算流体力学（CFD）シミュレーションを実施した。
  • DSA画像に基づくCFD解析（5例；遠位内頸動脈の側壁動脈瘤3例と中大脳動脈分岐部動脈瘤2例）では、ステント未留置時に動脈瘤流入部のせん断応力およびせん断ひずみ率は心周期を通じて既報の閾値を概ね下回っていた。FDS留置後はステントストラット間でこれらの値が有意に増加し、一部の症例では心周期全体または収縮期（systole）のみで閾値を超えることが示された。
  • 48線および64線のいずれのFDSモデルも非ステントモデルに比べてせん断力が有意に高かったが、2つのステント設計間には有意差は認められなかった。さらに動脈瘤体積は、ステントストラットを介して生じる最大および平均のせん断力と統計学的に有意な正の相関を示し、FDS留置は動脈瘤頸部のステントストラット間領域において生理域を超える（supra-physiologic）せん断応力・せん断ひずみ率を一貫して誘発すること、ならびに計測されたせん断力が動脈瘤体積と有意に関連することが結論づけられた。

(042) Zhu

📕 書誌情報

Glycoursodeoxycholic acid 3 sulfate sodium links hemodynamics and bile acid metabolism in aortic stenosis.

Min Zhu, Kun Hua, Huiqing Wang, Zhiyuan Guan, Zexin Tong, Juan Gao, Quanyou Shi, Hu Wang, Shen Yan, Yuhua Liu, Qingqing Shi, Tan Xu, Jiaxing Wang, Tianqi Chang, Yuzhou Xue, Yaobo Zhao, Yiwen Fu, Huiping Zheng, Xinheng Feng, Shaomei Shang, Xiu-Jie Wang, Shi-Qiang Wang, Zhe Zhang, Feng Lan, Changtao Jiang, Xiubin Yang, Lemin Zheng, Ming Xu

J Adv Res, 2025 Sep 09

  • Keywords: Aortic stenosis, Bile acid metabolism, Cardiac remodeling, Glycoursodeoxycholic acid 3 sulfate sodium, Pressure overload

  • DOI: 10.1016/j.jare.2025.09.011

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💬 AI 翻訳タイトル

グリコウルソデオキシコール酸3硫酸ナトリウムは大動脈弁狭窄症における血行動態と胆汁酸代謝を結び付ける

💬 AI 要約

  • 大動脈弁狭窄症（AS）は大動脈の狭窄により圧負荷が生じ、心拍出量の低下と臓器動脈血行動態の障害をもたらすが、経カテーテル大動脈弁置換術（TAVR）後も再入院や死亡リスクが残る一方で、その機序は十分に明らかになっていないため、ASにおける胆汁酸（BA）代謝の病態形成上の役割と基盤となるメカニズムを中心に代謝異常を検討することを目的とした。
  • 横隔膜大動脈バルーンカテーテルによる横断的な大動脈狭窄（ITAO）により急性のイヌASモデルを作製し、計算流体力学（CFD）シミュレーションで大動脈および他臓器の動脈血行動態を評価した；さらに、ITAOおよびITAOを削除した（deITAO）イヌで非標的／標的メタボロミクスとトランスクリプトミクスを実施し、その知見を健常対照33例およびAS患者30例で検証した。
  • ITAOはAS様の血行動態（心拍出量の低下および大動脈速度の増加）を再現し、deITAOによりそれらが逆転したことが確認され、CFDではITAOにより臓器（例：肝臓）動脈圧が上昇し、deITAO後に改善した；非標的メタボロミクスでは1583種類の代謝物の差を、トランスクリプトミクスではBA生合成に富む291のDEGを同定した。
  • 標的BA解析ではGUDCA-3S（グリコウルソデオキシコール酸3硫酸ナトリウム）がITAOイヌで上昇し、AS患者では大動脈速度と負の相関（R = -0.4822, P = 0.0002）およびBNPとの正の相関（R = 0.3836, P = 0.0019）を示し、AS診断能はAUROC = 0.844（P < 0.001）と優れていた；さらに、aortic flowの低下は肝臓のSULT2A1を上方制御してGUDCAの硫酸化をGUDCA-3Sへと導き、IL-17／NF-κBシグナル伝達の阻害が損なわれることでISO誘導性心筋リモデリングに対するGUDCAの心保護作用が弱まることが示された。以上より、BA代謝の破綻は心臓の血行動態変化に応答し、GUDCA-3SがASにおいて心血行動態とBA代謝を結び付けることが結論づけられた。

(043) Benemerito

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Comparison of Navier-Stokes and lattice Boltzmann solvers for subject-specific modelling of intracranial aneurysms.

Ivan Benemerito, Jon McCullough, Andrew Narracott, Peter V Coveney, Alberto Marzo

Comput Biol Med, 2025 Oct

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Intracranial aneurysms, Lattice Boltzmann method, Subject-specific modelling

  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2025.111050

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💬 AI 翻訳タイトル

未破裂脳動脈瘤に対する被験者固有モデリングにおけるナビエ・ストークス解法と格子ボルツマン解法の比較

💬 AI 要約

  • 心血管疾患のモデリングは、個々の健康状態の解析および予測に計算ツールを活用する取り組みの最前線にあるが、そのようなツールへの信頼性を確立するには、同一の（見かけ上同一の）条件に対して異なるアプローチを単独で、かつ集団規模で適用した際の性能差を理解することが重要である。
  • 本研究では、内頸動脈および中大脳動脈に存在する動脈瘤内の流れを、商用ソルバAnsys CFXおよびオープンソースコードHemeLBを用いて解析し、さらに有限体積法と格子ボルツマン法というアルゴリズムの違い、ならびに商用ソルバと学術的に開発されたコードでシミュレーションを準備・実行する際に生じる課題を評価した。
  • ドメイン内の速度分布および集団462の境界条件プロファイルに対して動脈瘤破裂リスクの評価に用いられる代表的な指標を比較したところ、一般に両ソルバで計算された流れは2つの血管領域で定性的に非常に類似していた。
  • 運動量駆動型の中大脳動脈瘤では、動脈瘤領域全体にわたり速度およびせん断応力に基づく指標において良好な定量一致が得られた一方、運動量でなくせん断に駆動される内頸動脈瘤ではせん断駆動指標の定量的ばらつきはより大きかったが、いずれの方法も破裂リスクに関連する指標の極値の位置を一貫して同定したことから、各手法には利点・欠点があるものの、いずれも臨床的意思決定を支えるために動脈瘤内の流れに関する有用な数値情報を提供し得る。

(044) Ali

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Localized hemodynamic assessment and rupture risk evaluation of intracranial aneurysms using the TESLA framework via computational fluid dynamics.

Sajid Ali, Zhen-Ye Chen, Te-Chang Wu, Wei-Chien Huang, Tzu-Ching Shih

Med Phys, 2025 Sep

  • Keywords: aneurysm rupture risk, computational fluid dynamics, hemodynamics parameters, intracranial aneurysms, target evaluation of synergistic links in aneurysms (TESLA) framework

  • DOI: 10.1002/mp.18071

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）に基づくTESLAフレームワークを用いた頭蓋内動脈瘤の局所的血行動態評価と破裂リスク推定

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、動脈瘤の嚢部（dome）内における局所的な血行動態環境を特徴づけ、主要な流れのパラメータ間の空間的相互作用が破裂リスクにどのように寄与するかを、相乗的（synergistic）解析枠組みにより評価することである。
  • 15人の患者に由来する18個の頭蓋内動脈瘤に対し、標的相乗リンク評価（targeted evaluation of synergistic links in aneurysms：TESLA）フレームワークを適用し、高解像度3D時間飛行型（TOF）磁気共鳴血管撮影（MRA）から患者固有の血管形状を再構築した。
  • CFDシミュレーションでは、壁面せん断応力（WSS）、時間平均WSS（TAWSS）、振動せん断指標（OSI）、相対滞留時間（RRT）、圧力勾配（PG）、渦度を算出し、各モデルの入口には標準化した拍動流流入波形（平均流量275 mL/min）を一様に与え、遠位部の境界条件は一定圧として抵抗を延長セグメントで均等化した。
  • 18個の動脈瘤では嚢部内に血行動態の不均一性が顕著に認められ、WSSは低ストレスで平均0.7042 Paから高ストレスで最大54.0371 Paまで、TAWSSは平均12.4875 Paから最大25.9159 Paまで変動したほか、渦度（平均2,422.34 s-1、最大4,645.50 s-1）、OSI（平均0.4557、最大0.4952）、RRT（平均6.2278 Pa-1）も上昇・増強を示した；さらに破裂例ではWSS・TAWSS・OSI・PG・渦度の最大値が高く（平均33,635.322 Pa·m-1、最大47,390.5 Pa·m-1）RRTも増大し、極端な血行動態攪乱が破裂リスクと関連することが示された。

(045) Fujimura

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Development of a Computationally Efficient CFD Method for Blood Flow Analysis Following Flow Diverter Stent Deployment and Its Application to Treatment Planning.

Soichiro Fujimura, Haruki Kanebayashi, Kostadin Karagiozov, Tohru Sano, Shunsuke Hataoka, Michiyasu Fuga, Issei Kan, Hiroyuki Takao, Toshihiro Ishibashi, Makoto Yamamoto, Yuichi Murayama

Bioengineering (Basel), 2025 Aug 19

  • Keywords: computational fluid dynamics, flow diverter stent, hemodynamics, intracranial aneurysm, porous media model

  • DOI: 10.3390/bioengineering12080881

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💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバータステント留置後の血流解析のための計算効率の高いCFD手法の開発と、それへの治療計画への応用

💬 AI 要約

  • 未破裂の大きいまたは広頸動脈瘤に対する重要な血管内治療としてフローダイバータステント（Flow Diverter Stents: FDS）が広く用いられる一方、治療成績は血行動態因子に強く依存し、留置後の流れの特徴を評価するために計算流体力学（Computational Fluid Dynamics: CFD）が活用されているが、従来のワイヤー解像型CFDは個々のFDSワイヤ再構成のため極めて微細なメッシュを要し、臨床的治療計画に必要な迅速かつ頑健なシミュレーションが困難である。
  • 本研究ではこの課題に対し、FDS留置後の局所的なワイヤー密度の変動を考慮した多孔質（porous media）モデルを組み込むことで計算効率を高めたCFD手法を開発した。Virtual Stent Simulationに基づき、FDS領域を空洞化した円筒ドメインとして定義し、細胞ごとのワイヤー密度に由来する空間分布抵抗を与えることで近似的にFDSの血行動態効果を表現した。
  • 本手法を15例の臨床症例で検証したところ、提案手法は従来のワイヤー解像型CFD結果と良好に一致した。速度、せん断速度、流入量、ターンオーバー時間といった主要血行動態パラメータの相対誤差は5%以内であり、相関係数はいずれも0.98を超えた。
  • さらに、格子要素数、データサイズ、および総解析時間はいずれも90%以上削減できた。本手法により、Total-Filling（OKM Grade A）とOcclusion（Grade D）の症例比較、ならびにFDSサイズ・留置位置・コイル併用戦略の違いに基づく評価が可能となり、FDS治療後の実用的かつ効率的なCFD解析を実現して、血行動態に基づく治療計画を支援する。

(046) Xu

📕 書誌情報

Association of ophthalmic origin aneurysms with abnormally-enhanced hemodynamic stresses at the arterial wall.

Li-Feng Xu, Ji-Wei Wang, Hui Li, Hao Guo, Jian-Feng Liu, Cong-Hui Li, Bu-Lang Gao

J Clin Neurosci, 2025 Nov

  • Keywords: Bifurcation angle, Computational fluid dynamic analysis, Hemodynamic parameters, Internal carotid artery, Ophthalmic aneurysm

  • DOI: 10.1016/j.jocn.2025.111564

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💬 AI 翻訳タイトル

眼動脈起始動脈瘤に関連する、動脈壁における異常に増強された血行動態応力の評価

💬 AI 要約

  • 本研究は、計算流体力学（computational fluid dynamic: CFD）解析により眼動脈起始動脈瘤に関連する血行動態パラメータを明らかにすることを目的とした。
  • 眼動脈起始動脈瘤の有無に応じて60例（眼動脈起始動脈瘤あり30例、なし30例）を組み入れ、血管径・血管角度および血行動態パラメータを解析した。
  • 眼動脈起始動脈瘤を有する群では、眼動脈と内頸動脈（ICA）遠位部セグメントの分岐角が有意に大きく、また動脈瘤ドーム部では、仮想的な動脈瘤除去後の直接流入衝突部位（flow impingement zone: FIZ）と比較して、動的圧、総圧、速度角、渦度、壁面せん断応力（WSS）、ひずみ速度はいずれも有意に低下した。
  • さらに、WSSピークの距離は分岐角と正の相関を示し、眼動脈起始動脈瘤がある症例では総圧ピークとも正の相関を示した；分岐部頂点における異常高値の血行動態パラメータの増大が眼動脈起始動脈瘤形成に寄与しうること、すなわち分岐部頂点での異常増強血行動態を低減することが重要であることが示唆された。

(047) Lyu

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Correlations between hemodynamics and radiomic features in thrombosed intracranial aneurysms.

Zonghan Lyu, Andres Gudino, Navami Shenoy, Carlos Dier, Elena Sagues, Jingfeng Jiang, Edgar A Samaniego

Neuroradiology, 2025 Sep

  • Keywords: Intrasaccular thrombosis, Aneurysm wall enhancement, Computational fluid dynamics, High-resolution magnetic resonance imaging, Intracranial aneurysms, Radiomics analysis

  • DOI: 10.1007/s00234-025-03730-x

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    • Citation Percentile: 29.75

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💬 AI 翻訳タイトル

血栓化した頭蓋内動脈瘤における血行動態と放射線画像（radiomics）特徴量の相関

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysm: IA）の破裂リスク評価は，管理方針を決定するうえで不可欠であるが，動脈瘤内血栓（intrasaccular thrombosis: IST）は比較的まれであるものの，動脈瘤の増大，質量効果，破裂に寄与しうる。高解像度MRI（high-resolution MRI: HR-MRI）における動脈瘤壁造影（aneurysm wall enhancement: AWE）は，ISTおよびIA進展を理解するうえで有用な情報を与えるため，本研究は放射線画像解析に基づくAWEプロファイルと巨視的血行動態パラメータとの相関を明らかにすることを目的とした。
  • ISTを伴うIAに対する3T HR-MRIコホートを用いて，放射線画像解析（radiomics）により動脈瘤壁の空間情報からAWEを特徴づけた。3次元血管再構成と計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）シミュレーションを実施し，血行動態パラメータを定量化したのち，動脈瘤形態，AWEパターン，および動脈瘤内血行動態特性間の関連をSpearmanの相関により評価した。
  • 解析には血栓化IA 37例（紡錘状 22例［59.5%］，嚢状 15例［40.5%］）を含めたところ，AWEの放射線画像特徴量（radiomic features: RFs）のうち6項目が動脈瘤体積と表面積の両方と強い相関を示した（ρ>0.7）。さらに10項目が血流渦（vortex）関連パラメータと高い相関（ρ>0.7）を示し，1項目では壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）関連の指標と強い相関（ρ>0.7）が認められた。
  • 嚢状IAサブセットではWSS関連指標と強く関連するAWE RFが20項目であった一方，紡錘状IAではAWE RFと渦コア（vortex core）特性との相関がより強かった。以上より，AWEの上昇は振動性せん断指数（oscillatory shear index）の高い領域および不安定な動脈瘤内渦と密接に関連し，動脈瘤壁造影と攪乱された動脈瘤内血行動態との関連が示唆された。結論として，停滞した血流は動脈瘤壁の退行性リモデリングおよびISTを促進しうる可能性があり，血行動態パラメータとAWEパターンを時空間的に統合した解析は，ISTの発現を含むIAの基盤となる生物学的過程に関する情報を提供することが示された。

(048) Rezaeitaleshmahalleh

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Machine Learning-based Prediction of Temporal Velocity-Informatics (TVI) Variables for Accelerated Characterization of Intracranial Aneurysms' Rupture Status.

Mostafa Rezaeitaleshmahalleh, Zonghan Lyu, Nan Mu, Varatharajan Nainamalai, Aditya Pandey, Jingfeng Jiang

J Cardiovasc Transl Res, 2025 Oct

  • Keywords: Aneurysm hemodynamics, Computational fluid dynamics, Machine learning, Rupture risk prediction

  • DOI: 10.1007/s12265-025-10677-0

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💬 AI 翻訳タイトル

破裂状態の迅速な特性評価のための時系列速度インフォマティクス（TVI）変数に関する機械学習ベース予測

💬 AI 要約

  • 本研究は、時間分解3次元速度場の空間解析に基づいて血管動脈瘤の流れ攪乱を定量化する新規手法である時系列速度インフォマティクス（Temporal velocity-informatics: TVI）を、頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysms: IA）の破裂状態の特性評価に応用する際の、計算流体力学（CFD）による時系列3次元速度場算出という臨床実装上の制約を克服することを目的とした。
  • 具体的には、IAの幾何学的情報を機械学習（ML）に基づく回帰手法と組み合わせてTVIパラメータを予測し、既知の破裂状態を有する112のIAを用いて、MLにより予測されたTVIパラメータが破裂状態予測に有効であるかを評価した。
  • その結果、予測TVIに基づくIAの破裂状態予測によりAUCは0.88、総合精度は81.6%を達成した。
  • さらに、MLによって予測されたTVI変数と、CFDシミュレーションから得られる速度データにより算出した推定TVI指標との整合性は、壁面せん断応力（wall shear stress）に基づく指標を予測する能力よりも高いことが示された。

(049) Amado

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Rethinking ureteral stent design: Do more side holes improve performance?

Pedro Amado, Shaokai Zheng, Fiona Burkhard, Dominik Obrist, Francesco Clavica

Comput Biol Med, 2025 Sep

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Encrustation and biofilm, Shear stress, Ureteral stent, Vesicoureteral reflux

  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2025.110895

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    • Citation Percentile: 27.92

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💬 AI 翻訳タイトル

尿管ステント設計の再考：側孔を追加すると性能は向上するか？

💬 AI 要約

  • 尿管閉塞の存在下でも尿の流れを維持するため、特にダブルJ型尿管ステントは側孔を用いて尿排出を促進し、合併症を予防するように設計されているが、付着物（encrustation）やバイオフィルム形成、さらに膀胱から腎臓へ尿が逆流する膀胱尿管逆流（VUR）に伴う感染リスクや腎圧上昇などが依然として問題となる。
  • 本研究では、ステント両端に追加側孔（ASH: additional side holes）を設けた場合の機能を、特にVUR時の性能に着目して検討し、計算モデリングにより通常の尿産生時およびVUR時における流体力学、壁面せん断応力（WSS: wall shear stress）、ならびに流路の変化を評価した。
  • 結果として、ASHはVUR時にステント内腔と尿管の間の流体交換を再分配し、その結果としてWSSパターンを変化させることが示された。
  • さらに、ASH径のわずかな差（0.7 mm、1 mm、1.2 mm）はWSS分布に顕著な差をもたらし、大径ほど流体交換は増加する一方で局所の平均WSSは低下し、これはバイオフィルム付着の抑制に重要な要因である可能性が示された；以上より、ASHの形状最適化による簡便な設計改良が、留置ステントに伴う多様な合併症の軽減に寄与し得ることを示唆する。

(050) Yoo

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Proximal and distal middle cerebral artery diameter ratio and lenticulostriate artery infarction.

Jun Sang Yoo, Jae Hyun Choi, Jae Young Park, Jeong Yun Song, Jun Young Chang, Dong-Wha Kang, Sun U Kwon, Hang Jin Jo, Bum Joon Kim

PLoS One, 2025

💬 AI 翻訳タイトル

近位および遠位中大脳動脈径比とレンズ核線条体動脈梗塞

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、レンズ核線条体動脈（lenticulostriate artery：LSA）領域の梗塞に関わる2つの異なる病態メカニズムに対して、近位および遠位中大脳動脈（middle cerebral artery：MCA）径比がどのように関連するかを明らかにすることである。
  • 方法として、急性LSA梗塞を小血管閉塞性疾患として分類された患者を対象に、人口統計学的・臨床情報およびMCAの幾何学的変数を収集し、梗塞径の長さおよび軸位スライス数に基づいてリポヒアリン化変性（lipohyalinotic degeneration：LD）と分岐動脈粥腫病（branch atheromatous disease：BAD）を鑑別した。
  • 近位／遠位M1径比を算出し、LDとBADの間でMCA幾何学的指標を比較したうえで、LDに関連する独立因子を検討し、さらに計算流体力学（computational fluid dynamics：CFD）解析により血流動態パラメータを評価した。
  • 結果として、117例中64例（54.7%）がBAD、53例（45.3%）がLDに分類され、LDは高血圧および予後良好と関連し、LDでは近位／遠位M1径比が高いことが示された；多変量解析でこの近位／遠位M1径比とLDとの独立した関連が確認され、加えて近位／遠位M1径比は患側のラクナ数とも正の相関を示した；CFD解析ではLDモデルがBADモデルよりもLSAへの血流流入が速くかつ多く、壁面せん断応力および圧力勾配が高いことが明らかとなった。

(051) Chen

📕 書誌情報

Patient-specific hemodynamic analysis of the anterior communicating artery: comparative evaluation of unilateral and bilateral vascular models using MRI-based computational simulations.

Zhen-Ye Chen, Te-Chang Wu, Tzu-Ching Shih

Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2025 Jul 24

  • Keywords: Anterior communicating artery, Circle of Willis, computational fluid dynamics, magnetic resonance angiography, wall shear stress

  • DOI: 10.1080/10255842.2025.2532807

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 0
    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 25.60

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💬 AI 翻訳タイトル

前交通動脈に対する患者特異的血行動態解析：MRIベースの計算シミュレーションにおける片側および両側血管モデルの比較評価

💬 AI 要約

  • 本研究は、ウィリス動脈輪における重要な側副血行路である前交通動脈（AComA）について、両側流入と血管形態が血行動態に及ぼす影響を検討することを目的とした。
  • 4例の被験者から磁気共鳴血管撮影（MRA）データを取得し、そこから構築した計算流体力学（CFD）モデルにより検討を行った。主要な前循環セグメントにおける流量は位相コントラストMRA（1.5T Siemens）で計測し、CFDモデルでは剛体壁、脈動流、ならびにMRA由来の流入波形曲線を、層流かつ非圧縮の仮定の下で導入した。
  • 模擬した内頸動脈の速度は、計測値と強い相関（>90%）を示した。一方で、流入位相の遅れは時間平均壁面せん断応力（TAWSS）への影響が限定的であったが、前大脳動脈（ACA）の明確な左右非対称を有する1例ではTAWSSに大きな差（>90%）が認められ、直径比が92%であった。
  • 左右対称の解剖学的形態において、TAWSS推定の精度向上には両側ACA流入を考慮することが重要であり、これらの結果はAComAの血行動態評価および治療計画の改善のために、患者特異的な両側流入をCFDモデルに組み込むべきことを支持する。

(052) Williams

📕 書誌情報

Self-calibrated epipolar reconstruction for assessment of aneurysms in the internal carotid artery using in-silico biplane angiograms.

Kyle A Williams, Sv Setlur Nagesh, Daniel R Bednarek, Stephen Rudin, Ciprian N Ionita

Med Phys, 2025 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

内頸動脈の動脈瘤評価のためのインシリコ両斜位（biplane）血管造影に対する自己較正型エピポーラ再構成法

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤（IA）の治療は主に両斜位血管造影に基づくが、血管の重なりや短縮（foreshortening）により、血流推定や治療デバイスのサイズ決定がしばしば損なわれる。本研究は、標準的に取得される両斜位血管造影データから内頸動脈（ICA）および動脈瘤ドームの三次元（3D）描出を改善するエピポーラ再構成アプローチを提案することを目的とした。
  • 本研究では、動脈瘤ドーム、親血管、蛇行する頸動脈海綿洞部（cavernous segment）、およびICA終末部の分岐を含むICA動脈瘤の3種類の3D形状を用いて仮想血管造影を作成し、計算流体力学（CFD）ソルバによる仮想血管造影を生成した後、コーンビーム幾何に基づく両斜位血管造影のシミュレーションを行った。
  • 自己較正は、両斜位ビュー間で造影剤（contrast media）の時間依存位置を一致させることで達成し、軸方向の位置に基づく特徴マッチングにより3Dの血管構造を三角測量で再構成した後、投影データを用いて誤った構造の除去や楕円（ellipse）フィッティングを含む3D推定の精緻化を行った。
  • 再構成画像の精度は、CFDで生成した元モデルとの幾何学的一致度を評価するためにDice-Sorensen係数で定量評価したところ、提案法は3モデルすべてで良好に汎化し、各Dice-Sorensen係数は0.745、0.759、0.654であった（第3モデルでは部分的な血管重なりが主な誤差要因）。再構成時間は3体積合計で平均約10秒であり、本エピポーラ再構成法は両斜位血管造影データからの3D可視化を向上させ、投影に起因する短縮といった主要課題に対する解決策を提供し、IA解析および治療デバイスのサイズ決定の精度向上の可能性を示した。

(053) Fahrenkopf

📕 書誌情報

Management of the Clenched Fist in Adult Patients with Upper Motor Neuron Syndrome.

Matthew P Fahrenkopf, Peter C Rhee

J Hand Surg Asian Pac Vol, 2025 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

上位運動ニューロン症候群を有する成人患者における握り拳（Clenched Fist）変形のマネジメント

💬 AI 要約

  • 目的：脳または脊髄の損傷に典型的に起因する上位運動ニューロン症候群（UMNS）成人患者における握り拳変形（Clenched Fist Deformity; CFD）の病態と重症度、ならびに手指矯正の外科的アプローチを整理することを目的とする。
  • 方法：CFDが、伸筋に対する手指屈筋の筋外在性（extrinsic）な不均衡により生じ、指節（MCP）および指節間（IP）関節の屈曲肢位が形成されるという機序と、MCP関節における屈曲拘縮への内在筋（intrinsic musculature）の寄与、さらに痙性、筋静止時収縮（myostatic contracture）および関節拘縮の影響を概説し、随意運動制御の有無に基づく外科的矯正分類と手技をレビューする。
  • 結果：CFDの重症度は患者ごとに異なり、関与する筋群および基礎にある痙性や筋・関節拘縮の程度に応じて連続的なスペクトラムを形成し、機能低下のみならず、手指衛生の困難化や手掌部の皮膚創傷の発生にもつながりうることが示される。
  • 結論：CFDの外科的矯正は、手指における（機能的）もしくは非（non-functional）随意運動制御を前提とする筋手技として分類され、筋腱延長、腱切離、腱移行、筋起始部のリリース（slides）、関節包および/または靱帯のリリースなどの技法が含まれることが包括的に論じられる（エビデンスレベル：レベルV〔治療的〕）。

(054) Rahma

📕 書誌情報

A novel truncated mutation in folate receptor α (FRα) affecting its glycosylation and affinity for folate in a consanguineous family with progressive encephalopathy: follow up and treatment improvement.

Felhi Rahma, Alila-Fersi Olfa, Bahri Mahjoub, Mkaouar-Rebai Emna, Chouchen Jihene, Fahkfakh Faiza, Tlili Abdelaziz

Mol Biol Rep, 2025 Jul 11

💬 AI 翻訳タイトル

進行性脳症を呈する近親婚家系における葉酸受容体α（FRα）の糖鎖修飾および葉酸に対する親和性に影響する新規切断型変異：追跡調査と治療の改善

💬 AI 要約

  • 目的：先天性葉酸欠乏症候群（CFDS）は、FOLR1遺伝子変異により髄液中の活性型葉酸（5-MTHF）が低下し、難治性てんかんや運動障害、白質脳症などを呈する常染色体劣性疾患である。本研究では、近親婚家系において進行性脳症と診断された患児の原因遺伝子変異とその病態における役割を明らかにし、治療反応性の改善を検討することを目的とした。
  • 方法：罹患者に対して全エクソーム解析（WES）を実施し、さらに分子ドッキングおよびバイオインフォマティクス予測を行って、変異がFRαの糖鎖修飾・葉酸結合能に与える影響を解析した。
  • 結果：WESによりFOLR1遺伝子に新規のホモ接合フレームシフト変異（c.466insT; p.Trp156LeufsTer12）が同定された。本変異は罹患者にホモ接合で存在し、切断されたFRαタンパクはAsn139およびAsn179における2つの重要な糖鎖付加部位の欠失と、Ala204でのGPIアンカー喪失により細胞膜への係留が障害されることが示された。加えて分子ドッキングにより、切断変異はRFα（FRα）—葉酸相互作用領域の重要残基の欠失を通じて、FRα受容体の基質である葉酸に対する親和性を低下させることが示唆された；さらに患者では血液および髄液中の5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-methyltetrahydrofolate）が低値であった。
  • 結論：c.466insT; p.Trp156LeufsTer12の分離（segregation）と髄液中5-methyltetrahydrofolate低値に基づき、本患児はCFD（CFDS）と診断された。患者にはAED（抗てんかん薬）に加えてFA（folic acid）を5 mg/kg/日投与したところ、反応性および運動技能の両面で軽度の改善が得られた。

(055) Goudarzian

📕 書誌情報

Predicting Cerebral Aneurysm Rupture: The Role of Computational Fluid Dynamics.

Farshid Goudarzian, Kostiantyn Kondratiuk, Vitaliy L Rayz

Neuroimaging Clin N Am, 2025 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤破裂の予測：計算流体力学の役割

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysms: IAs）は脳動脈の瘤状突出であり、破裂により高い罹患率および死亡率を伴う可能性があるが、破裂リスクの予測は依然として課題である。
  • 未破裂IAsの多くは安定に経過する一方で、破裂時の重篤な転帰を理由に治療が行われることが多く、現行の破裂リスクスコアは臨床的および形態学的因子に依存しているため、血流因子を考慮できないことが予測精度の限界につながり得る。
  • 画像に基づく計算流体力学（Image-based CFD）は局所血行動態を捉えることができるものの、動脈瘤破裂と血流関連指標との関連を検討した先行研究では結果が一致していない。
  • 本レビューは、個別（subject-specific）なIA血流解析のためのCFD手法を整理し、計算モデリングを臨床実装へと移行する際の課題を議論することで、臨床応用に向けた知見を提供する。

(056) Mansilla Alvarez

📕 書誌情報

A 3D Patient-Specific Model of Cerebral Blood Flow: Influence of Arterial Compliance and Circle of Willis Configuration.

L A Mansilla Alvarez, G D Maso Talou, R A Feijóo, P J Blanco

Int J Numer Method Biomed Eng, 2025 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

脳血流の3次元患者固有モデル：動脈コンプライアンスおよびウィリス動脈輪（Circle of Willis）構成の影響

💬 AI 要約

  • 本研究は、MRIに基づく患者固有血管ネットワークに対して、流体—構造連成（FSI）モデルと剛体壁（CFD）モデルを用いた脳内血流のin silico解析を行い、動脈壁のコンプライアンスが圧力、流量、および血流関連指標の空間分布に与える影響を明らかにすることを目的とした。
  • 方法として、支配方程式は中程度の忠実度（mid-fidelity）数値手法であるTransversally Enriched Pipe Element Method（TEPEM）により解いた。FSIモデルでは、動脈壁のコンプライアンスを考慮するためにTEPEM戦略を独立環（independent-ring）モデルと連成し、両モデルを比較できるようにした。
  • 結果として、動脈のコンプライアンスは遠位の脳領域において最大で2 mmHgの圧力差を生じさせ、壁面せん断応力（Wall Shear Stress）において最大で15%の差を引き起こすことが示された。
  • さらに、ウィリス動脈輪に対する3種類の合成解剖学的変異を導入することで、FSIとCFDの比較をこれらのシナリオへ拡張した結果、不完全な構成は時間平均壁面せん断応力（Time-Averaged Wall Shear Stress）および相対滞留時間（Relative Retention Time）などの算出流量指標に関して最大20%までの差異を生じることが示唆された。

(057) Tyfa

📕 書誌情報

Blood flow simulations in a cerebral aneurysm secured by a Flow Diverter stent.

Zbigniew Tyfa, Karol Wiśniewski, Piotr Reorowicz, Krzysztof Jóźwik

Acta Bioeng Biomech, 2025 Jul 05

💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバーターステントで固定された脳動脈瘤における血流シミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、フローダイバーターステントの異なるモデルを留置したことにより動脈瘤内で生じる血行動態の変化に関して客観的データを提示し、医療従事者を支援するための計算流体力学（CFD）ツールの有用性を示すことであった。
  • 著者らは、診断された動脈瘤を有する患者に基づく脳動脈モデルを再構築し、公称径の異なる4種類のフローダイバーステントの仮想モデルを作成した。数値解析では、ステントのワイヤブレイドの存在を模擬するためにImmersed Solid Methodを用いた。
  • 非ニュートン性血液流れとして、治療前後モデルに対して定常および非定常のシミュレーションを実施し、複数の血行動態パラメータの変化を解析した。その結果、ステントの多孔度が動脈瘤内部の血行動態変化に影響を及ぼすことが、提示した症例において確認された。
  • 多孔度が低いほど、動脈瘤内の血栓形成（intrasaccular thrombosis）の可能性をより強く促進し、高粘度を伴う停滞領域の拡大によってそれが示唆された。加えて、ステントが密であるほど動脈瘤壁に作用する応力は低く、かつより一様になることが示された。以上より、数値シミュレーションはステント留置後の血流内部で起こる現象の理解に有益であり、特定患者に最適なステント構成の選択と、結果として血管内治療手技の計画立案を支援し得ると結論づけられる。

(058) Liu

📕 書誌情報

Enlarged Translesional Pressure Gradient Drives Recruitment of Leptomeningeal Collaterals in Medically Treated Patients with Symptomatic Middle Cerebral Artery Stenosis.

Yuying Liu, Xuan Tian, Jill Abrigo, Shuang Li, Yu Liu, Linfang Lan, Haipeng Liu, Bonaventure Y M Ip, Sze Ho Ma, Karen Ma, Florence S Y Fan, Hing Lung Ip, Yannie O Y Soo, Howan Leung, Vincent C T Mok, Thomas W Leung, Xinyi Leng

Cerebrovasc Dis, 2026

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Hemodynamics, Intracranial atherosclerotic stenosis, Ischemic stroke, Leptomeningeal collaterals

  • DOI: 10.1159/000547147

  • Article

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    • Cited by: 0
    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 24.27

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💬 AI 翻訳タイトル

拡大した経病変圧力勾配が、症候性中大脳動脈狭窄に対して内科的治療された患者における軟膜レプトメニンジアル側副血行のリクルートを駆動する

💬 AI 要約

  • 目的：症候性頭蓋内動脈硬化性狭窄（sICAS）における軟膜レプトメニンジアル側副血行（LMC）の進展パターンおよび規定因子は、いまだ不明であるため検討した。
  • 方法：50〜99%のアテローム性M1中大脳動脈（MCA-M1）狭窄を有し、内科的治療を受け、ベースラインおよび1年後にCT血管造影（CTA）を施行した患者を組み入れた。LMCの状態は、ベースラインおよび1年後CTAにおける前大脳動脈系および後大脳動脈系の遠位血管の左右差により評価した。さらに、ベースラインおよび1年後CTAに基づいて計算流体力学（CFD）モデルを構築し、MCA-M1病変における狭窄後圧力／狭窄前圧力の比（pressure ratio: PR）を定量化した。
  • 結果：1年を通じてPRが低下した場合は、経病変圧力勾配の拡大を示した。全33例（年齢中央値62歳）中、ベースラインのLMCが良好18例（54.5%）および不良15例（45.5%）であり、1年後のLMCが良好15例（45.5%）および不良22例（66.7%）であった。ベースラインと比較した1年後のLMCの変化は、悪化12例（36.4%）、同程度16例（48.5%）、改善5例（15.2%）であった。1年後にPRが低下した16例（48.5%）では、1年後のLMCが良好であることと関連し（調整オッズ比6.40、p=0.038）、この関連はベースラインLMCの状態とは独立していた。
  • 結論：内科的治療を受けたsICAS患者では、時間経過に伴いLMCは変化し得ることが示され、この変化の駆動因子として経病変圧力勾配の拡大が関与している可能性がある。

(059) Quinones

📕 書誌情報

Kinematic analysis of lumbar pedicle screw placement using an artificial intelligence framework.

Christian J Quinones, Deepak Kumbhare, Matthew Palfreeman, Udaysinh Rathod, Devesh Sarda, Subhajit Chakrabarty, Bharat Guthikonda, Stanley Hoang

Neurosurg Focus, 2025 Jul 01

  • Keywords: cerebral aneurysm, clustering, computational fluid dynamics, machine learning, phenotype, rupture risk

  • DOI: 10.3171/2025.4.FOCUS25157

  • Article

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    • Cited by: 0
    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 25.71

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💬 AI 翻訳タイトル

人工知能フレームワークを用いた腰椎椎弓根スクリュー留置の運動学的解析

💬 AI 要約

  • 本研究は、脊椎手術におけるトレーニーの熟練度を評価するための標準化された枠組みが存在しないことを背景に、腰椎椎弓根スクリュー留置中の手の運動をAIにより解析し、技能評価のための客観的指標を創出することを目的とした、概念実証（proof-of-concept）研究である。
  • 方法として、腰椎のサーボン（sawbones）モデル上での椎弓根スクリュー留置中の手の動きを、フリーハンド（FH）およびロボット支援（RB）手技で撮影した動画に対するAIベースの運動追跡と機械学習（machine learning: ML）パイプラインを適用し、距離、変位、速度、速度成分（velocity）、加速度、ジャーク、正規化ジャーク指数（normalized jerk index）などの運動学的指標を抽出・算出した。
  • 参加者数が限られていたため、データ拡張により合成データを生成してデータセットを拡張した後、抽出した派生運動学的指標が訓練レベルおよび術式の予測に有用かを評価したところ、概して手技時間および運動距離は熟練度の上昇に伴って減少し、特にFH手技で改善がより顕著であった。
  • さらに、訓練年数の増加に伴い、速度、変位、ジャークのばらつきが低減する傾向がみられ、RB手技は速度・加速度・ジャークの両極端が制限されることで運動のばらつきを低減していた；MLモデルは訓練レベルおよび手技種別に関して許容可能な精度で拡張データを分類できたことから、本研究は手術手技の熟練度を定量化するための指標解析データ処理パイプラインの実現可能性を示し、FHとRBを識別し訓練レベルと相関する運動ベースの特定指標を提示することで、脊椎手術における標準化された客観的評価枠組みの開発に向けた基盤を提供するものである。

(060) Mori

📕 書誌情報

Accuracy of computational fluid dynamics indices of unruptured cerebral aneurysms with 3 T magnetic resonance angiography.

Futoshi Mori, Mikito Saito, Kentaro Fujimoto, Yoshitaka Kubo, Takahiro Koji, Yosuke Akamatsu, Kuniaki Ogasawara, Tsuyoshi Matsuda, Ikuko Uwano, Fumio Yamashita, Ryoichi Tanaka, Makoto Sasaki

Neuroradiology, 2025 Sep

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Computed tomography angiography, Intracranial aneurysm, Magnetic resonance angiography, Wall shear stress

  • DOI: 10.1007/s00234-025-03667-1

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    • Cited by: 0
    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 21.94

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💬 AI 翻訳タイトル

3テスラ（3 T）磁気共鳴血管撮影（MRA）による未破裂脳動脈瘤の計算流体力学指標の精度

💬 AI 要約

  • （要約）提示された抄録（Abstract）がNAのため、目的の詳細は特定できない。
  • （要約）提示された抄録（Abstract）がNAのため、方法の詳細は特定できない。
  • （要約）提示された抄録（Abstract）がNAのため、結果の詳細は特定できない。
  • （要約）提示された抄録（Abstract）がNAのため、結論の詳細は特定できない。

(061) Chatterjee

📕 書誌情報

PULASki: Learning inter-rater variability using statistical distances to improve probabilistic segmentation.

Soumick Chatterjee, Franziska Gaidzik, Alessandro Sciarra, Hendrik Mattern, Gábor Janiga, Oliver Speck, Andreas Nürnberger, Sahani Pathiraja

Med Image Anal, 2025 Jul

  • Keywords: Conditional VAE, Distribution distance, Multiple sclerosis segmentation, Probabilistic UNet, Vessel segmentation

  • DOI: 10.1016/j.media.2025.103623

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    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 4.23

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💬 AI 翻訳タイトル

PULASki：統計的距離を用いて専門家間のばらつきを学習し，確率的セグメンテーションを改善する手法

💬 AI 要約

  • 医用画像において，多数の専門家によるアノテーションの高いばらつき，ラベル付きデータの不足，およびクラス不均衡などの問題は，教師あり学習に基づくセグメンテーション手法の精度を損ない得る。さらに，不確実性の定量化なしに過度に確信的なセグメンテーションを提示することで，臨床解析に誤解を生じさせる可能性がある。
  • 本研究では，専門家アノテーションに内在する変動を，小規模データにおいても適切に捉える計算効率の高い生成モデルとして，生体画像セグメンテーションのためのPULASki法を提案する。具体的には，条件付き変分オートエンコーダ（conditional variational autoencoder）構造（Probabilistic UNet）において統計的距離に基づく改良損失関数を用いることで，特にクラス不均衡問題で標準的なクロスエントロピー（cross-entropy）よりも条件付きデコーダの学習を改善する。
  • 提案法を構造的に異なる2つのセグメンテーション課題（頭蓋内血管および多発性硬化症（MS）病変）に対して解析し，定量指標と定性結果の観点から4つの確立したベースラインと比較した。これらの実験では，信号対雑音比の不良や高い曖昧性などの困難な特徴を伴うクラス不均衡データセットを用い，5%有意水準で提案法が全ベースラインを上回ることを示した。
  • さらに，本研究は3Dパッチによる計算可能な複雑形状セグメンテーションと，従来の2Dスライス処理との比較研究として初めての報告である。生成されたセグメンテーションは2Dの場合よりも解剖学的により妥当であり，特に血管課題で顕著であった。提案法は多ラベルセグメンテーション一般に適用可能であり，血行動態モデリング（計算流体力学およびデータ同化），臨床意思決定，治療計画といった下流タスクに有用である。