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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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    • 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 (OpenAI, 2025-10)
    • データ更新日：2025-10-21

(001) 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

  • Keywords: Carotid artery stenosis, contralateral stenosis, hemodynamics

  • DOI: 10.21037/qims-2025-1093

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学を用いた、対側狭窄が同側内頸動脈血行力学に及ぼす影響の系統的評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者特異的MRI情報に基づく計算流体力学（CFD）を用いて、対側内頸動脈（ICA）狭窄が同側ICAの速度、脳血流（CBF）、圧力勾配（PG）、壁面せん断応力（WSS）といった血行力学指標に与える影響を定量化することである。
  • 頸部および脳動脈のCFDモデルを画像から構築し、無症候性ICA狭窄を有する患者（右75%、左25%）を基準（ground truth）として左ICAの狭窄率を0–100%の範囲で系統的に変更した；上行・下行大動脈および両側鎖骨下動脈に固定流量波形を与え、頭蓋内血管は3要素Windkesselモデルで連成し、外頸動脈の流出特性は主解析で流量固定、代替解析で3要素Windkesselモデルによる可変流量とした。
  • その結果、同側ICAの流速は対側狭窄が50%以上になるまで変化せず、75%以降は狭窄率が5%増すごとに流速増加が大きくなり、PGは90%以上で初めて低下した（基準値0.995→90%で0.993、95%で0.992、閉塞で0.989）；WSSは基準値1.43 Paから90%（1.67 Pa）、95%（1.96 Pa）、閉塞（5.69 Pa）で有意に上昇した（いずれもP<0.001）、また同側・対側いずれのCBFも対側狭窄が90%以上に達するまで有意な変化は認められなかった。
  • 対側ICA狭窄は同側ICAの血行力学を変容させうることから、特に高度狭窄での速度およびWSSの増大は同側脳卒中リスクに影響し得る；本研究は対側狭窄率に応じた同側速度上昇の参照値を提示し、同側ICA狭窄の管理・治療戦略決定に際して対側狭窄率を考慮すべきことを示唆する。

(002) 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, 2025 Sep 29

  • 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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💬 AI 翻訳タイトル

下大静脈フィルタ閉塞予防のための旋回流誘起フローダイバータ：理論および実験的検証

💬 AI 要約

  • 深部静脈血栓症（DVT）に起因する肺塞栓症（PE）が重大な臨床課題であり、下大静脈フィルタ（IVCF）は有効である一方で閉塞しやすいという限界を踏まえ、フィルタ閉塞の軽減と長期有効性の向上を目的に、旋回流を誘起する新規フローダイバータを開発し、その性能を理論および実験的に検証した。
  • 理想化および患者特異的な下大静脈モデルを用いた数値流体力学（CFD）解析と、ガラス製灌流システムにおけるin vitro実験を組み合わせ、ピッチ、直径、テーパー、設置距離といった幾何学的条件を変化させながら血行動態指標を評価した。
  • CFDではヘリカルなディバータが有効な旋回流を生成し、壁面せん断応力を増加させてフィルタ上の血栓除去を加速し、理想化モデルおよび患者特異的モデルの双方で従来型ディバータと比較して血栓残存が減少したことが示され、in vitro実験でも流れの滞留時間短縮と残存血栓量の低下が確認された。
  • これらの知見は、IVCF応用における旋回流の利点を最大限に引き出すためにディバータ形状の系統的最適化が重要であることを示唆しており、さらなる改良により本デザインは合併症の低減と静脈濾過システムの長期開存性向上に資する可能性がある。

(003) 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 Sep 29

  • 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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💬 AI 翻訳タイトル

脳腫瘍治療における薬物分布の評価：対流増強送達における多側孔カテーテルと標準端孔カテーテルのインシリコ比較研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血液脳関門(BBB)を迂回する対流増強送達(CED)において、多側孔カテーテル(MSHC)が腫瘍内薬物分布に与える影響を標準端孔カテーテル(SEHC)と比較評価し、薬剤別の投与戦略に資する知見を提示することである。
  • MR画像から再構築した3次元脳モデルを用い、計算流体力学(CFD)シミュレーションにより、ドキソルビシン、シスプラチン、フルオロウラシル、カルムスチン、メトトレキサート、パクリタキセルの6薬剤をMSHCまたはSEHCでCED投与した場合の分布を解析し、カテーテル直径および注入速度の影響を、有効分布体積と体積平均濃度を主要評価項目として検討した。
  • 同一注入速度ではカテーテル直径を小さくするほど6薬剤すべてで有効分布体積が増加し、MSHCではパクリタキセルを除く5薬剤で分布体積が拡大した一方、いずれの薬剤でも体積平均濃度の上昇は認められなかった。
  • SEHCに比べ、MSHCはドキソルビシン、シスプラチン、フルオロウラシル、カルムスチンに対して優れた治療有効性が示唆され、メトトレキサートでは分布体積増大と体積平均濃度低下のトレードオフに配慮が必要であり、パクリタキセルは特に低注入速度かつ小径カテーテル条件下でSEHC投与が適すると示された；これらの知見はCEDの臨床実装に向けたデバイス・薬剤適合の指針となり得る。

(004) 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

  • Keywords: drug delivery, helical catheter, implantable devices, intracerebral infusion, microfluidics

  • DOI: 10.1088/1741-2552/ae0523

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💬 AI 翻訳タイトル

脳内薬物送達のためのらせん状神経インプラント

💬 AI 要約

  • 脳内の限局した機能異常を標的とする薬物投与では、両端に流入・流出ポートを有する従来の円筒形カテーテルでは投与可能な組織体積が限られるため、本研究はグリオーシスを最小化する小さなフットプリントを維持しつつ、より広い脳組織を標的化できるらせん状マイクロ流体カテーテルSPIRAL（Strategic Precision Infusion for Regional Administration of Liquid）の開発を目的とした。
  • 著者らは、複数の流出口の合理的な流体設計により空間的分布を制御可能とするSPIRALの設計・製作・評価を行い、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）によるin silico（計算機）モデル、in vitro（試験管内）実験、およびin vivo（生体内）モデルを用いて流体機能と慢性期の生体適合性を検証し、均一流量を得るためにカテーテル各流路の開口寸法を最適化した。
  • CFDモデルにより、SPIRALは複数の流出口からの同時投与で直線型カテーテルと比べて可変な脳内分布を実現できることが示され、in silicoで導いた流路開口寸法の最適化により各チャネルの流量を均一化でき、その結果はin vitroで検証され、さらに慢性留置したSPIRALは寸法・材料が同等の標準直線型カテーテルと比べてグリオーシスの増加を示さなかった。
  • 本研究のらせん状脳内薬物送達カテーテルは最小侵襲性を維持しながら投与液の局在化を可能にし、多領域の脳アクセスを実現して神経疾患治療の効果向上に資する可能性を示した。

(005) 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, 2025 Sep 17

  • 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梗塞左右側の予測のための患者特異的血行動態シミュレーション

💬 AI 要約

  • 急性虚血性脳卒中（AIS）の20～30%を占める心原性塞栓症において、従来の画像診断では塞栓輸送の動態が十分に把握できないという課題に対し、患者特異的な計算流体力学（CFD）とロバストBayesianロジスティック回帰を統合して梗塞側（laterality）を予測することを目的とした。
  • 心原性が確認された前方循環領域AISの8例に高解像度CTアンギオグラフィ（CTA）を施行し、血管形状をセグメンテーションして生理学的拍動流を再現する患者特異的CFDモデルを構築した；各心拍ごとに大動脈入口から質量のない粒子1,000個を放出し、10秒間の長期的塞栓バイアス（x1）と初回心拍中の短期的塞栓バイアス（x2）を算出してロバストBayesianロジスティック回帰の予測因子とした。
  • 右内頸動脈（ICA）は左ICAよりも多くの粒子を受け取り（平均34個/秒対28個/秒）、右側梗塞例では左側梗塞例に比してx1が高く（中央値0.27対−0.44）、x2が低かった（中央値−0.82対0.56）；モデルの事後平均係数はx1が1.51（95%信用区間［CrI］：−0.46～4.11）、x2が−1.96（95%CrI：−4.88～0.20）で、本パイロット集団において梗塞側の完全な識別を達成した。
  • CFDに基づく塞栓輸送モデリングとBayesian解析の組み合わせは心原性AISにおける梗塞側を正確に予測し、患者特異的な塞栓輸送ダイナミクスの相違を明らかにした。

(006) Zhang

📕 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

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤治療用編組フローダイバーターステントの設計最適化：線材断面形状の役割

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、Pipeline Embolization Device（PED）を参照基準として、線材断面形状が編組フローダイバーターステントの柔軟性および植込み後の血行力学に与える影響を系統的に評価し、脳動脈瘤治療に向けた設計最適化を図ることである。
  • 材料量を一定とした四角形・六角形・八角形・十角形の線材断面を有するステントを設計し、純曲げ荷重下のトルク–角度曲線に基づく柔軟性評価を有限要素解析で実施するとともに、円形断面デバイスを比較対照として各ステント植込み後の瘤腔および親動脈の血行力学特性を計算流体力学（CFD）で解析した。
  • 結果として、60°曲げ条件では十角形が最も高い柔軟性を示し次いで四角形であり、全体的な流れ場は類似する一方で瘤腔平均流速は円形が最大・四角形が最小で、ポリゴン断面は円形に比べ壁面圧力勾配の変化がより緩やかで六角形および十角形では壁面圧力が最大かつ瘤腔平均圧が最小となり、瘤壁の低壁面せん断応力（WSS）領域は四角形で最大・円形で最小、親動脈区間では六角形で最大・四角形で最小であった。
  • 柔軟性と主要血行力学指標を総合的に考慮すると、四角形および十角形の断面形状が最良の総合性能を示し、フローダイバーターステントの構造最適化に向けた設計指針と理論的根拠を提供する。

(007) 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 Sep 12

💬 AI 翻訳タイトル

脳循環における動脈瘤頸部でフローダイバーターステントが誘発する血液レオロジー変化

💬 AI 要約

  • 本研究は、フローダイバーターステント（FDS）留置が頭蓋内動脈瘤に及ぼす血行力学的影響、とくに動脈瘤頸部におけるステントストラット間のせん断応力およびせん断ひずみ速度に着目して検討することを目的とした。
  • デジタルサブトラクション血管撮影（DSA）のコーンビーム原画像から患者固有形状を再構築し、動脈解剖および動脈瘤形態を忠実にモデル化したうえで、空隙率を65%に統一した48本線および64本線のFDS設計を仮想留置し、数値流体力学（CFD）シミュレーションによりストラット間のせん断応力とせん断ひずみ速度を評価した（対象：内頸動脈遠位部側壁型3例、中大脳動脈分岐部2例の計5例）。
  • CFD解析の結果、留置前には動脈瘤流入部のせん断応力・せん断ひずみ速度は心周期を通じて概ね既定の閾値未満であったのに対し、FDS留置後にはストラット間でこれらの値が顕著に増加し、症例によっては心周期全体あるいは収縮期のみで閾値を超過した；48本線・64本線の両FDSモデルはいずれも非ステントモデルより有意に高いせん断負荷を示したが、両設計間の差は有意ではなく、さらに動脈瘤体積はストラットを介して生じる最大および平均のせん断負荷と統計学的に有意な正の相関を示した。
  • 以上より、FDS留置はステントストラット間を横切る動脈瘤頸部において生理学的範囲を超えるせん断応力およびせん断ひずみ速度を一貫して惹起し、これらのせん断負荷が動脈瘤体積と有意に相関することが示された。

(008) 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における血行動態と胆汁酸代謝を連関させる

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、大動脈弁狭窄（AS）における血行動態と胆汁酸（BA）代謝の相互作用を解明し、AS病態に関わるBA代謝異常とその分子機序を明らかにすることである。
  • 大動脈内バルーンカテーテルにより誘導した横断性大動脈閉塞（ITAO）による急性イヌASモデルおよびその解除（deITAO）を用い、数値流体力学（CFD）シミュレーションで大動脈および他臓器動脈の血行動態を評価し、非標的/標的メタボロミクスとトランスクリプトーム解析を実施、さらに33例の対照と30例のAS患者で所見を検証し診断能をROC曲線下面積（AUROC）で評価するとともに、イソプロテレノール（ISO）誘発心筋リモデリングに対するグリコウルソデオキシコール酸（GUDCA）およびグリコウルソデオキシコール酸3-硫酸ナトリウム（GUDCA-3S）の作用をトランスクリプトーム解析とウエスタンブロットで検証した。
  • ITAOは心拍出量低下と大動脈血流速度上昇を伴うAS様血行動態を再現し解除で可逆化し、CFDでは肝動脈などの臓器動脈圧上昇が示され解除で改善、非標的メタボロミクスで1,583種の有意に変動した代謝物、トランスクリプトームで胆汁酸生合成に富む291の発現差遺伝子（DEG）が同定され、標的BA解析ではGUDCA-3SがイヌITAOで上昇し、患者群でも大動脈血流速度と逆相関（R = -0.4822, P = 0.0002）、BNPと正相関（R = 0.3836, P = 0.0019）を示しAS診断能はAUROC = 0.844（P < 0.001）と優れており、機序的には大動脈流量低下が肝スルホトランスフェラーゼ2A1（SULT2A1）を上方制御してGUDCAの硫酸抱合（サルフェーション）を促進してGUDCA-3Sを生成し、ISO誘発心筋細胞におけるIL-17/NF-κBシグナル抑制を障害することでGUDCAの心保護作用を減弱させた。
  • BA代謝異常は心血行動態の変化に応答し、GUDCA-3SはASにおける心血行動態とBA代謝を結び付けるキーモレキュールであり、診断バイオマーカーおよび治療標的となり得ることが示唆された。

(009) Zhao

📕 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, 2025 Sep 11

💬 AI 翻訳タイトル

超高速ガラス基板デジタル光造形3Dプリンティングは、個別化血栓症研究のための解剖学的に正確な脳卒中患者特異的頸動脈オン・ア・チップを可能にする

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者特異的血管形状を機能的マイクロ流体デバイスへ迅速に翻訳するという製造上の制約と長時間処理の課題を克服するため、ガラス基板デジタル光造形（Digital Light Processing; DLP）3Dプリンティングによる超高速マイクロファブリケーション・プラットフォームを用いて、脳卒中患者の頸動脈オン・ア・チップ（carotid artery-on-a-chip）を作製し、個別化血栓症研究を実現することである。
  • 最適化したプロトコールでは、表面処理したガラススライドを造形基板とし、カスタム設計の機械的クランピングを導入して、CT血管造影データから得た狭窄、分岐、潰瘍性病変などの複雑な解剖学的特徴を忠実に再現したマイクロ流体デバイスを迅速に製造し、さらに計算流体力学（Computational Fluid Dynamics; CFD）により患者スケールとチップスケールの血行力学的相似性を検証しつつ、内皮化および全血灌流、レーザーアブレーションによる患者特異的脆弱部位での制御可能な内皮障害モデル化を実装した。
  • その結果、製造時間は10時間超から2時間未満へ短縮され成功率はほぼ100%に達し、約30倍のスケール縮小にもかかわらず壁せん断速度を一致させることで生理学的妥当性を保持した血行力学が再現され、プラットフォームは血栓形成過程のリアルタイム可視化を可能にし、高せん断領域（>1000 s^-1）において血小板トランスロケーション（translocation）が7〜10倍高いことが定量的に示された。
  • 本研究は、患者特異的オルガン・オン・ア・チップ（organ-on-a-chip）技術の迅速なバイオマニュファクチャリング（biomanufacturing）を実証し、個別化医療や血管デバイス開発に資するせん断依存性血栓機序の解明と検証を可能にする重要な技術的進展である。

(010) Benemerito

📕 書誌情報

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

脳動脈瘤の患者個別モデル化における Navier–Stokes ソルバーと格子ボルツマンソルバーの比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の患者個別（subject-specific）な流れ解析において、商用有限体積法ソルバー Ansys CFX とオープンソース格子ボルツマン法コード HemeLB の性能と実務上の差異（アルゴリズムおよびシミュレーションの準備・実行手順）を、名目的に同一の条件および集団レベルで体系的に比較・検証することである。
  • 内頚動脈および中大脳動脈に位置する脳動脈瘤に対し、計算領域内の速度プロファイルと、破裂リスク評価で一般に用いられる各種指標を、462種類の境界条件プロファイルにわたって両手法で計算し比較した。
  • 両ドメインにおける流れ場は概ね定性的に一致し、特に運動量駆動の中大脳動脈瘤では、速度およびせん断応力に基づく指標が瘤全域で良好な定量的一致を示した一方、せん断駆動の内頚動脈瘤では定量的ばらつきが大きかったものの、両手法とも破裂リスク関連指標の極値位置を一貫して特定した。
  • 以上より、各手法には選択を左右する長短があるものの、いずれも臨床意思決定を支援し得る脳動脈瘤内血流の有用な数値情報を提供でき、本研究はモデリングアプローチ間の整合性と差異、および合意が得られやすい条件（運動量駆動）とばらつきやすい条件（せん断駆動）を明確化した点で学術的貢献を有する。

(011) Sema

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

脳動静脈奇形（AVM）治療に用いる液体塞栓材（Onyx）の遠位浸潤挙動予測に向けた数値流体力学（CFD）モデリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、二種類のOnyx製剤の流動特性と遠位浸潤に対する粘度および注入位置の影響を数値流体力学（CFD）シミュレーションで予測し、ベンチ試験データによって遠位浸潤結果を検証することで、従来のベンチ／動物モデルの限界（高コスト・低解像度・試行錯誤依存）を補完することである。
  • 二次元の仮想神経血管モデル内で水流により血流を模擬し、Onyxをジメチルスルホキシド（DMSO）とエチレン–ビニルアルコール（EVOH）共重合体の混合物として取り扱い、DMSOが周囲流体へ移行することで生じる粘度変化を記述する物理モデルを導入し、有限体積法のAnsys Fluentを用いてNavier–Stokes方程式、混相混合モデル、および成分輸送方程式を解くことで、逆流後の遠位浸潤を含むOnyx 18とOnyx 34の進展を解析した。
  • シミュレーションはOnyxの溶岩状の流動挙動を再現し、ベンチ試験における逆流後の遠位浸潤距離を良好に一致させ、同一の逆流条件では低粘度のOnyx 18がOnyx 34よりも遠位まで浸潤することを示し、さらに粘度変化および注入位置が遠位浸潤に与える影響を定量的に示した。
  • 本研究は、物理プロトタイプを作成することなく多数の条件を迅速に評価できるインシリコ（in-silico）計算モデリングの有用性を示すとともに、Onyx塞栓に関して混相CFDシミュレーション結果をベンチデータで検証した初の報告であり、製剤粘度と手技パラメータが遠位浸潤を規定する機序解明とデバイス開発の加速に資する。

(012) Anbananthan

📕 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

脳動脈瘤における薄壁領域の血行力学的特性：術中画像とCFD解析

💬 AI 要約

  • 術前の破裂リスク評価の向上を目指し、術中に赤色半透明として同定される脳動脈瘤の薄壁領域（TWR）が、隣接する正常外観壁と比べて特有の局所血行力学プロファイルを有するかを明らかにすることを目的とした。
  • デジタルサブトラクション血管造影から未破裂中大脳動脈瘤16例の患者特異的モデルを再構築し、ΔE指標に基づく色分割法で術中TWRを同定したうえで、数値流体力学（CFD）により壁面せん断応力（WSS）、時間平均WSS（TaWSS）、振動性せん断指数（OSI）、相対滞留時間（RRT）、WSSの発散（WSSD）、圧力を算出し、確認された薄壁および正常領域の局所パッチから抽出したデータを正規化して、患者間・患者内ばらつきを考慮する線形混合効果モデルで比較した。
  • 薄壁領域ではWSS、TaWSS、WSSDおよび圧力が有意に高値（それぞれ約+3.3%、+2.8%、+5.4%、+1.3%）で、RRTは低値（約−0.3%）を示し、OSIには有意差を認めなかった。
  • したがって、薄壁領域は強く持続的なせん断刺激、より大きなせん断発散、滞留時間の短縮を特徴とする特異な血行力学環境を呈し、振動性流れではなく持続的なせん断駆動ストレスが局所壁の脆弱化に寄与する主要な特性であることを示唆し、薄壁領域の術前予測と破裂リスク層別化の高度化に資する知見を提供する。

(013) Rajhi

📕 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

脳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と機械学習の活用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、中大脳動脈（MCA）を含む脳嚢状動脈瘤における患者固有の拍動血流を、Casson 非ニュートン流体モデル（Casson model）を用いたCFDと固有直交分解（POD）および機械学習（ML）を統合した枠組みにより効率的に予測し、破裂リスク評価の高精度化に資することである。
  • DICOM画像から再構築した患者固有血管形状に対してANSYS FluentでCFDを実施し、速度成分、圧力、壁せん断応力（WSS）および振動せん断指数（oscillatory shear index: OSI）を算出、得られたデータにPODを適用して支配的なエネルギー構造を保持したまま次元削減を行い、さらに次元削減特徴量（reduced-order features）に基づき時間スナップショット全体の血行動態場を予測するMLモデルを学習させた；なお流体–構造連成（FSI）は考慮しなかった。
  • PODの結果、圧力およびWSSでは10未満のモードでエネルギーの99%以上を捉えられた一方、OSIはその複雑性により大幅に多くのモードを要し、POD-MLハイブリッドにより圧力とWSSは学習・検証の双方で妥当な予測精度を示したのに対し、OSIの予測精度は検証領域で低下した。
  • 本手法は重要な血行動態情報を保持しつつ計算コストを大幅に削減でき、リアルタイムあるいはニアリアルタイムの臨床意思決定支援に適するとともに、CFDとデータ駆動型手法の統合が脳動脈瘤の非侵襲的リスク評価および治療計画に有用である可能性を示したが、特にOSIの予測にはより高度なモデル化戦略の導入が課題である。

(014) Nagy

📕 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

形態学的・血行力学的・構造力学的解析による前交通動脈（AComA）動脈瘤の破裂リスク評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、前交通動脈（AComA）動脈瘤の破裂リスク予測において、形態学的・血行力学的・構造力学的パラメータを統合し、単一および合成パラメータの予測性能を体系的に評価することである。
  • オーストリア・リンツのケプラー大学病院で治療された150例を対象に、臨床・形態・血行力学・構造力学の各指標を抽出し、比較解析、共線性解析、予測モデリング、合成パラメータの構築、性能評価、内部しきい値検証から成るワークフローで解析した。
  • 単一指標ではガウス曲率GLNが最良でAUC=0.91、感度0.93、特異度0.83を示し、合成パラメータでは壁せん断応力とガウス曲率と壁変位を組み合わせたWGDがAUC=0.89、壁せん断応力とガウス曲率を組み合わせたWGがAUC=0.88であった。
  • 内部検証として独立した破裂動脈瘤25例でもGLNの高い感度（0.92）が確認され、これらの形態学的・血行力学的・構造力学的パラメータはAComA動脈瘤の破裂リスク評価の有望なツールとなり得ること、特に単一の形態学的指標であるGLNが卓越した予測力を示しWGDおよびWGがこれに続くことが示されたため、今後は前向きな臨床応用の検証が求められる。

(015) Yan

📕 書誌情報

A Functional Region-based Approach for the Numerical Simulation of Patient-specific Cerebral Blood Flows with Clinical Validation.

Zhengzheng Yan, Rongliang Chen, Fenfen Qi, Xiao-Chuan Cai

IEEE Trans Biomed Eng, 2025 Sep 02

💬 AI 翻訳タイトル

患者固有脳血流の数値シミュレーションにおける機能領域に基づく手法とその臨床的検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者固有の脳血流計算流体力学（CFD）における流出境界条件の設定精度を向上させるため、幾何学的情報のみに依存しがちなWindkesselモデルの限界を補う機能領域に基づく新規手法を提案することである。
  • 医用画像から得た患者固有の動脈幾何と集団ベースの脳血流（灌流）分布を組み合わせて脳血管を機能領域に分割し、各領域内では個々の出口に対するWindkesselモデルのパラメータを当該血管の直径／断面積に基づき機能的かつ幾何学的特性を反映して算定し、単一症例で経頭蓋ドプラ超音波（transcranial Doppler; TCD）データを用いて従来の面積ベース手法と比較検証した。
  • 機能領域ベース手法は臨床計測との整合性が高く、監視した7部位のうち5部位で速度プロファイルにおいて面積ベース手法を上回り、血流分布の一致も最大百分率差−4.5%とより良好であった。
  • 血管幾何と機能的灌流データを統合する本手法は、脳血流シミュレーションの出口境界条件設定に対する生理学的に妥当な戦略を提供し、画像アーチファクトや幾何学的単純化に起因する誤差を低減して患者固有シミュレーションの信頼性向上に資する可能性を示した一方で、単一症例での予備的検証であるため今後の臨床・研究応用に向けた拡張が求められる。

(016) Ali

📕 書誌情報

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）を用いたTESLA（targeted evaluation of synergistic links in aneurysms）フレームワークによる頭蓋内動脈瘤の局所血行動態評価と破裂リスク評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、相乗的解析フレームワークを用いて動脈瘤ドーム内の局所血行動態環境を特性評価し、主要流体力学指標の空間的相互作用が破裂リスクにいかに寄与するかを明らかにすることである。
  • 15例から得た18個の頭蓋内動脈瘤に対し、3D TOF-MRA（1.5T MRI、造影剤非使用）から患者固有の血管形状を再構築し、標準化した拍動性流入波形と一定圧の流出境界条件下でCFDを実行してWSS、TAWSS、OSI、RRT、圧力勾配（PG）、渦度を算出し、TESLAフレームワーク（targeted evaluation of synergistic links in aneurysms）により局在的・相互的特徴を解析して破裂例と未破裂例を比較した。
  • CFDはドーム内の著しい不均一性を示し、WSSは停滞域で平均0.7042 Paから高応力域で最大54.0371 Pa、TAWSSは平均12.4875 Pa（最大25.9159 Pa）、渦度は平均2,422.34 s^-1（最大4,645.50 s^-1）、OSIは平均0.4557（最大0.4952）、RRTは平均6.2278 Pa^-1を示し、破裂動脈瘤ではWSS、TAWSS、OSI、PG（平均33,635.322 Pa m^-1、最大47,390.5 Pa m^-1）、渦度の極大値およびRRTがいずれも高く極端な擾乱との関連が示された。
  • TESLAフレームワークは、破裂例でより顕著であった高応力・振動性流れ・滞留時間延長といった局所的極値を効果的に捉え、破裂リスク評価の高度化と個別化臨床管理の支援に資する有用性を示した。

(017) Fujimura

📕 書誌情報

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

フローダイバーターステント留置後の血流解析に向けた高計算効率CFD手法の開発と治療計画への応用

💬 AI 要約

  • 破裂リスクを有する脳動脈瘤に対するフローダイバーターステント（Flow Diverter Stent; FDS）治療後の血行動態評価では数値流体力学（Computational Fluid Dynamics; CFD）が有用だが、従来のワイヤー解像CFD（wire-resolved CFD）は計算コストが高く臨床応用を阻害しているため、FDS留置後の流れ特性を精度よくかつ高速に推定する計算効率の高いCFD手法を開発し、治療計画への活用可能性を検証することを目的とした。
  • Virtual Stent Simulation（バーチャルステントシミュレーション）に基づき、FDS領域をセルごとのワイヤー密度から導出した空間的に変化する抵抗をもつ中空円筒領域（hollow cylindrical domain）として表現する多孔質媒体モデル（porous media model）をCFDに組み込み、15例の臨床症例で従来のワイヤー解像CFDと比較検証し、主要血行力学パラメータ（速度、せん断速度、流入流量、ターンオーバー時間(turnover time)）を指標に一致度を評価した。
  • 提案法は従来法と良好に一致し、速度・せん断速度・流入流量・ターンオーバー時間における相対誤差はいずれも5%以内で相関係数は0.98を超え、格子要素数・データサイズ・総解析時間はいずれも90%以上削減され、さらにTotal-Filling（OKMグレードA）とOcclusion（グレードD）の症例比較やFDSのサイズ選択・位置決め・コイル併用戦略の評価にも適用可能であった。
  • 以上より、本手法はFDS治療後の血流を迅速かつ堅牢に解析し得る実用的で効率的なCFD基盤を提供し、脳動脈瘤に対する血行力学に基づく治療計画を支援する。

(018) Lyu

📕 書誌情報

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 Aug 18

  • 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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💬 AI 翻訳タイトル

血栓化脳動脈瘤における血行動態とラジオミクス特徴量の相関

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、高分解能MRI（HR‑MRI）由来のラジオミクス（radiomics）により定量化した動脈瘤壁増強（AWE）プロファイルと大局的な血行動態指標との相関を解析し、囊内血栓形成（IST）の病態理解を深めることである。
  • ISTを有する脳動脈瘤の3T HR‑MRIに対してラジオミクス解析を実施し、三次元血管再構築と計算流体力学（CFD）シミュレーションで血行動態指標を定量したうえで、Spearmanの順位相関により形態学的特徴、AWEパターン、血行動態特性の関連を評価した。
  • 解析対象は血栓化脳動脈瘤37例〔紡錘状22例（59.5%）、嚢状15例（40.5%）〕で、6つのAWEラジオミクス特徴量（RF）が動脈瘤体積・表面積と強い相関（ρ>0.7）を示し、10のAWE RFが流れの渦パラメータと、1つが壁せん断応力（WSS）関連指標と強く相関したほか、嚢状動脈瘤では20のAWE RFがWSS関連指標と強く関連し、紡錘状ではAWE RFと渦コア特性（vortex core characteristics）との相関がより顕著であり、AWE亢進は高い振動せん断指数（oscillatory shear index: OSI）や不安定な渦と近接していた。
  • これらの所見は、停滞した流れが動脈瘤壁の変性リモデリングとISTを促進し得ることを示唆し、血行動態指標の時空間解析とAWEパターンの統合的評価が、ISTの形成を含む脳動脈瘤の基盤生物学的過程の理解に資することを示す。

(019) Rezaeitaleshmahalleh

📕 書誌情報

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 Aug 15

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤の破裂の有無の迅速な特性評価に向けたTemporal Velocity-Informatics（TVI）変数の機械学習に基づく予測

💬 AI 要約

  • Temporal Velocity-Informatics（TVI）は時系列3次元速度場の空間解析により動脈瘤内の流れの乱れを定量化する新手法であるが、CFDによる速度場計算の負荷が臨床応用を制限しており、本研究は頭蓋内動脈瘤（IA）の幾何学的形状情報と機械学習（ML）回帰を用いてTVIパラメータを予測し、破裂の有無の特性評価を加速できるかを検証した。
  • 破裂の有無が既知の112例のIAを対象に、形状特徴からTVI変数を推定するML回帰モデルを構築し、予測TVIによる破裂判別能を評価するとともに、CFDで算出したTVIおよび壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）指標との整合性を比較した。
  • 予測TVIを用いた破裂予測はAUC 0.88、正確度81.6%を達成した。
  • また、MLが予測したTVI変数はCFDに基づくTVI推定値と高い一致を示し、WSS系指標を予測した場合よりも整合性が高く、幾何学情報からのTVI推定の有用性が示された。

(020) Șerban [1]

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

破裂後下小脳動脈（PICA）動脈瘤：顕微外科の専門性、血管内治療の課題、AI駆動型リスク評価の統合

💬 AI 要約

  • 本症例報告の目的は、解剖学的・血行動態学的に複雑で血管内治療が困難な破裂PICA動脈瘤に対し、顕微鏡下クリッピングが耐久的かつ決定的な治療オプションとなり得ることを示し、個別化された術前計画と補助技術の価値を提示することである。
  • 66歳男性の椎骨動脈–PICA分岐部に生じた広頚性紡錘状破裂動脈瘤による急性くも膜下出血に対し、形態学的理由から血管内治療は不適と判断し、近位血流制御を確保する遠外側開頭とC1部分椎弓切除を行い、穿通枝を丁寧に温存しつつ遠位PICA血流を保ったまま動脈瘤を完全遮断するよう精確にクリップを適用した。
  • 術後画像では脳血管の血行動態に変化を伴うことなく動脈瘤の完全消失を認め、新たな脳神経障害や虚血性合併症は生じず、長期追跡でも再発なく機能的自立を達成し、困難なPICA動脈瘤に対する顕微外科介入の持続的有効性が裏付けられた。
  • 本症例は、解剖学・血行動態の制約により血管内代替が限定される状況において顕微外科治療の役割が進化していることを強調し、AIによる脳動脈瘤破裂予測、高解像度血管壁イメージング、ロボット支援顕微外科、次世代フロー修飾インプラントの進歩を、顕微外科・血管内技術・計算的知見と統合することで、高リスクPICA動脈瘤に対する精密医療に基づく個別化で耐久的かつ低侵襲な治療パラダイムの確立に資する可能性を示唆する。

(021) Amado

📕 書誌情報

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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💬 AI 翻訳タイトル

尿管ステント設計の再検討：側孔の追加は性能を向上させるか？

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ダブルJ尿管ステントの両端に追加側孔（additional side holes: ASHs）を設けた場合の機能、とりわけ膀胱尿管逆流（vesicoureteral reflux: VUR）時の性能を明らかにすることである。
  • 計算モデリングを用いて、通常の尿産生時およびVUR時における流体力学、壁せん断応力（wall shear stress: WSS）、および流路に対するASHsの影響を評価し、さらに側孔径0.7 mm、1.0 mm、1.2 mmの差異がこれら指標に及ぼす効果を比較した。
  • その結果、VUR時にはASHsがステント腔と尿管間の流体交換を再配分してWSSパターンを変化させ、わずかな側孔径の違いでもWSS分布に大きな差が生じ、孔径が大きいほど流体交換は増加する一方で局所平均WSSは低下した。
  • 以上より、ASHsの寸法と配置を患者・状況に応じて最適化することで、バイオフィルム付着やエンクラステーション（encrustation）、VURに起因する合併症を簡便な設計変更で軽減できる可能性が示唆された。

(022) Yoo

📕 書誌情報

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

中大脳動脈M1近位／遠位径比とレンズ核線条体動脈梗塞

💬 AI 要約

  • 本研究は、レンズ核線条体動脈（Lenticulostriate artery, LSA）領域梗塞の二つの病態機序であるリポヒアリン変性（lipohyalinotic degeneration, LD）とbranch atheromatous disease（BAD）に対する鑑別指標として、中大脳動脈（MCA）M1部の近位／遠位径比の関連性を検討することを目的とした。
  • 急性LSA梗塞で小血管閉塞症に分類された患者を対象に、臨床背景とMCA幾何学的指標を収集し、梗塞径の長さと軸位スライス数によりLDとBADを分類、近位／遠位M1径比を算出して群間比較およびLDに関連する独立因子の多変量解析を行い、さらに数値流体力学（computational fluid dynamics, CFD）解析で血行力学的指標を評価した。
  • 117例中BADが64例（54.7%）、LDが53例（45.3%）で、LDは高血圧および良好な予後と関連し、幾何学的にはLDで近位／遠位M1径比が有意に高く同比は病変側ラクナ数とも正の相関を示し、多変量解析でもLDとの独立した関連が確認され、加えてCFD解析ではLDモデルでLSAへの血流流入がより速く量も大きく、壁面せん断応力（wall shear stress, WSS）および圧力勾配がBADモデルより高値であった。
  • 以上より、MCAの幾何学、とりわけ近位／遠位M1径比はLDを同定する独立因子となり得ることが示され、LSA梗塞の病態機序の理解と表現型の鑑別に資する可能性が示唆された。

(023) Cui

📕 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

中国人漢族集団におけるブレブの有無別小・中型脳動脈瘤の有病率、幾何学および血行力学的特性

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、中国人漢族における小・中型（<15 mm）の脳動脈瘤に付随するブレブの有病率・分布および臨床・幾何学・局所血行力学的特性を明らかにし、破裂およびブレブ形成の予測因子を同定することである。
  • 後ろ向き観察研究として、破裂/未破裂の小・中型脳動脈瘤を有する214例のCTAまたはDSAデータを対象に、MimicsおよびANSYS Fluentを用いた三次元再構築・幾何計測・数値流体力学(CFD)解析を行い、瘤頸部・瘤体・ドームにおける血行力学指標を評価し、ロジスティック回帰により破裂およびブレブ形成の予測因子を検討した。
  • ブレブは107個の動脈瘤に認められ、前交通動脈(ACoA)・後交通動脈(PCoA)および分岐部動脈瘤で有意に多く破裂と関連し、破裂例のブレブ径は未破裂例より大きく（2.73 ± 1.28 mm vs 2.06 ± 1.07 mm）、ブレブを有する動脈瘤はサイズが大きく形状不整でAR、SR、ボトルネック係数(BN)、HWRが高くNWSS、TAWSS、OSIが低く（いずれもP<0.05）、SRは破裂予測で最も強力（AUC=0.718、カットオフSR>1.3144）で、破裂のリスク要因としてACoA（OR=8.812、95%CI:2.455–31.634）、PCoA（OR=6.376、CI:2.094–19.414）、高SR（OR=2.738、CI:0.98–7.651）が示され、ブレブ形成についてはPCoA（OR=2.261、CI:0.759–6.739）とSR（OR=4.683、CI:1.937–11.324）が独立予測因子であった。
  • 小・中型脳動脈瘤におけるブレブはACoA・PCoAおよび分岐部で高頻度にみられ破裂リスクの上昇と関連し、破裂例ではより大きいブレブが観察され、高いサイズ比(SR)が破裂と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、今後は瘤頸部・瘤体・ドーム各部位におけるブレブ関連血行力学の詳細検討が求められる。

(024) Yin

📕 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

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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従来型画像診断と血行動態解析の統合：現状と将来展望

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、頭蓋内動脈硬化性狭窄（ICAS）に対する従来型画像診断の現状を概説するとともに、これらに基づく血行動態解析を統合した評価の有用性を整理し、診断・研究への新たな方向性を示すことである。
  • 方法として、経頭蓋ドプラ超音波（TCD）、CT血管撮影（CTA）、磁気共鳴血管撮影（MRA）、高分解能MRI、デジタルサブトラクション血管撮影（DSA）などの各手法の特徴を詳述し、各画像法を基盤とした血行動態解析の応用例を取り上げ、さらにその利点・限界と将来の研究課題を総括した。
  • その結果、各画像モダリティには固有の特性があり、従来画像に基づく血行動態解析を併用することでICAS患者の血行動態をより包括的に評価でき、臨床診断、病因の解明、治療選択、再発予測など多面的に有望であることが示された。
  • 結論として、血行動態解析はICASの新たな臨床評価法として高い潜在力を有しており、今後ガイドラインへの組み込みが期待される一方で、その適用限界の明確化と標準化に向けた研究が必要である。

(025) Sługocki

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

脳底動脈における血管内構造：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載し、それらの存在が血行力学に及ぼす影響を検討することである。
  • ヒト脳30例の解剖標本を血管内視鏡（angioscopy）で評価して血管内構造の有無を記録し、追加の組織学的検討を行い、さらに計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）により血流への影響を数値的に解析した。
  • 30例中8例（26.7%）で血管内構造を認め、内訳は索状物(strings)6例、中隔(septum)1例、弦状構造(chord)1例であり、組織学的には動脈壁に類似した層状構築を呈し、CFDでは複数の部位で流れの乱れが示された。
  • 脳底動脈の血管内構造は比較的頻繁にみられ、その形成機序は縦走神経動脈の不完全癒合に起因し、窓形成(fenestration)とともに脳底動脈非癒合スペクトラムに含まれると考えられ、これらの構造は血管内治療における手技上の困難や虚血性合併症を惹起しうるほか、生じる血行力学的変化は動脈硬化、血栓塞栓症、橋穿通枝の狭窄、および動脈瘤形成を促進しうる。

(026) Feng

📕 書誌情報

Hemodynamic analysis of optimal branch selection for flow-diverting stents in middle cerebral artery bifurcation aneurysms: a pilot study.

Xin Feng, Jiwan Huang, Shiyan Weng, Chi Huang, Mengshi Huang, Zhuohua Wen, Runze Ge, Can Li, Jiancheng Lin, Hao Yuan, Lele Dai, Wenxin Chen, Ruizhe Yi, Anqi Xu, HongYu Shi, Yuheng Jin, Xueyan Deng, Zehui Xie, Shuyin Liang, Yiming Bi, Shixing Su, Xin Zhang, Xifeng Li, Chubin Ou, Jianping Xiang, Chuan-Zhi Duan

J Neurointerv Surg, 2025 Jul 29

💬 AI 翻訳タイトル

中大脳動脈分岐部動脈瘤におけるフローダイバーターステントの留置分枝最適選択に関する血流力学解析：パイロットスタディ

💬 AI 要約

  • 中大脳動脈（MCA）分岐部動脈瘤に対するフローダイバーターステント（FD）の有効性は解剖学的複雑性のため議論が続いており、完全閉塞率や分枝狭窄/閉塞リスクに関する報告の不一致を踏まえ、本研究は臨床データと計算流体力学（CFD）解析を統合して、FD留置分枝の最適選択を規定し得る血行動態指標、とりわけ分枝血管径比（daughter artery diameter ratio: DR）の有用性を検証することを目的とした。
  • 後ろ向きコホートとしてFDで治療された19例20病変のMCA分岐部動脈瘤を対象に、三次元デジタルサブトラクション血管造影（3D-DSA）から患者固有モデルを作成し、FD留置前後の血行動態変化をCFDで定量化した。主要指標（流入流量、相対流入率、動脈瘤壁せん断応力［wall shear stress: WSS］、残留流体積）を完全閉塞群と不完全閉塞群で比較するとともに、分枝径の異なる枝へのFD留置とDR（0.65–0.80、0.80–0.95）による効果の層別化を評価した。
  • 中央値9カ月の追跡で完全閉塞は55%（11/20）、部分閉塞は25%（5/20）に認められ、統計学的有意差には至らなかったものの、DRに基づく層別解析では、DRが0.65–0.80の症例では小径分枝にFDを留置した場合に流入流量・相対流入率・動脈瘤WSSの低下がより大きく、DRが0.80–0.95の症例では大径分枝への留置がより有効であった。
  • これらの結果から、血管のDRはMCA分岐部における術中のFD留置分枝選択を指針化しうることが示唆され、特定の解剖学的プロファイルでは小径分枝の優先が手技リスクを増やすことなく血流リモデリングを促進し得る一方、従来の単純なサイズ中心の判断を越えた精密なステント選択の血行力学的根拠となり得ることが示されたが、対照試験による検証が今後必要である。

(027) 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

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💬 AI 翻訳タイトル

患者特異的前交通動脈の血行力学解析：MRIベースの計算シミュレーションを用いた片側および両側血管モデルの比較評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、MRIに基づく患者特異的な計算流体力学(CFD)を用いて、前交通動脈(AComA)の血行力学に対する両側流入および血管形態の影響を明らかにし、片側モデルと両側モデルの仮定を比較評価することである。
  • 4例を対象にMR血管撮影(MRA)で形態を取得し、前方循環の主要セグメントで位相コントラストMRAにより流量を計測した上で、剛壁条件、拍動性の層流・非圧縮性流れ、MRA由来の流入波形を組み込んだCFDモデルを構築し、内頸動脈(ICA)速度の計測値との相関、流入位相差の影響、片側/両側前大脳動脈(ACA)流入および解剖学的左右差に対する時間平均壁せん断応力(TAWSS)の感度を解析した。
  • シミュレーションで得られたICA速度は計測値と強い相関(>90%)を示し、流入位相差はTAWSSに与える影響が限定的であった一方、著明なACA非対称性(直径比92%)を有する症例ではTAWSSに顕著な差異(>90%)が認められ、さらに対称的な解剖学形状においては正確なTAWSS推定に両側ACA流入が不可欠であった。
  • 以上より、AComAの血行動態評価および治療計画の高度化のためには、患者特異的な両側流入条件をCFDモデルに組み込むことが有用であり、MRIベースのCFDは臨床的に信頼し得る推定を提供し得ることが示唆された。

(028) Yamaguchi

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

実寸大の患者特異的脳動脈瘤モデルにおける拍動流に対する動脈瘤壁コンプライアンスの影響：粒子画像流速測定法（PIV）実験

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、先行研究で未解明であった正中面に直交する面での流れ構造の評価を含め、実寸大の患者特異的中大脳動脈分岐部動脈瘤モデルにおいて、拍動流下での動脈瘤壁コンプライアンス（compliance）が血行力学指標に及ぼす影響を解明することである。
  • シリコーンエラストマー製の実寸大ファントムを作製し、浴槽中で周囲流体を調整することで同一ファントムを非変形（剛壁）および変形可能（弾性壁）モデルとして用い、二次元粒子画像流速測定法（particle image velocimetry, PIV）により拍動流下で正中面とその直交面の流速、壁せん断応力（wall shear stress, WSS）、壁せん断応力勾配（WSS gradient, WSSG）、乱流運動エネルギー（turbulent kinetic energy, TKE）を計測した。
  • その結果、正中面における壁せん断応力勾配（WSSG）は対応する直交面よりも小さく、さらに変形可能モデルの乱流運動エネルギー（TKE）は非変形モデルよりも低値を示した。
  • 本研究は、動脈瘤壁コンプライアンスが拍動流下の血行力学指標に与える複合的影響を実験的に示し、剛壁仮定の妥当性および直交面間の評価の重要性に関する理解を深化させた。

(029) Aboulhassane

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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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💬 AI 翻訳タイトル

葉酸欠乏誘発性血液脳関門破綻に対するピロロキノリンキノン（PQQ）の神経保護作用

💬 AI 要約

  • 近年、還元型葉酸キャリア（RFC）のアップレギュレーションを介して血液脳関門（BBB）が葉酸送達の代替経路となり得ることが示されており、本研究の目的は、核呼吸因子1（NRF-1）およびPGC-1α（PPARγ共役因子1α）の活性化因子であるピロロキノリンキノン（PQQ）がBBBにおけるRFC発現を高め、脳内葉酸欠乏（cerebral folate deficiency; CFD）に伴う障害（BBB破綻、炎症、酸化ストレス、ミトコンドリア機能不全）を軽減し得るかを検証することである。
  • In vitroではヒト脳微小血管内皮細胞（hCMEC/D3）を葉酸十分（folate-sufficient; FS）または葉酸欠乏（folate-deficient; FD）培地で培養しPQQ（1または5 µM）あるいはビークルを24時間投与し、in vivoでは野生型C57BL6/NマウスにFS（2 mg/kg葉酸）またはFD（0 mg/kg葉酸）食を与えつつPQQを腹腔内（i.p.）20 mg/kg/日で10日間投与した後、細胞および分離したマウス脳毛細血管についてqPCR、ELISA、免疫ブロットによりタイトジャンクションタンパク質、炎症・酸化ストレス指標、内皮接着分子、ミトコンドリア転写因子、葉酸トランスポーターの遺伝子・タンパク質発現を評価し、さらにフルオレセインナトリウム（NaFl）アッセイでin vivoのBBB透過性を測定した。
  • 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、内皮接着分子および酸化ストレスマーカーの発現を有意に増加させ、タイトジャンクションタンパク質を有意に低下させ、NaFlアッセイでもBBB透過性の亢進を示したが、PQQ投与はRFCおよびプロトン共役型葉酸トランスポーター（PCFT）の発現アップレギュレーションとPGC-1α/NRF-1シグナルに基づくミトコンドリア新生の改善を介して、これらの変化（BBB透過性、炎症、酸化ストレス）を逆転させた。
  • 本研究は、脳内の葉酸欠乏がBBBの恒常性を損ないCFDにみられる神経学的障害に寄与し得ることを示すとともに、PQQがBBBにおける葉酸輸送体発現を含む分子経路を標的としてBBB機能を保護する有望な治療戦略であることを示した。

(030) Gursky [1] ⭐

📕 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

慢性リンパ排液障害モデルにおける機械的ストレスに対する脳の年齢依存的応答がレジリエンスを規定する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、グリンパティック系からの“汚れた”脳液が主に深頸リンパ節（dcLN）へ排流するという生理を前提に、dcLN排液障害に伴う慢性的な機械的ストレスが脳内溶質・液体の排出および脳内恒常性に与える影響を、年齢差に着目して検証することである。
  • 麻酔下ラットでdcLNへの排液を長期にわたり障害し、動的造影磁気共鳴画像法（DCE-MRI）と計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）により脳内溶質・液体の流出動態を解析するとともに、頭蓋内圧、水頭症の有無、頭蓋外静脈周囲（perivenous）ドレナージの出現を評価し、さらに髄液プロテオミクス解析で分子応答を同定した。
  • 若齢ラットでは中年ラットと異なり、dcLN排液障害により中等度の頭蓋内圧上昇と頭蓋外静脈周囲ドレナージの出現が認められ、いずれの年齢でも水頭症は生じず、予想に反して両年齢群でグリンパティック流入が低下する一方で脳内溶質クリアランスは亢進し、さらに髄液プロテオミクスでは軽度の炎症と神経変性および血液脳関門（BBB）漏出に関連する経路のアップレギュレーションが示された。
  • これらの所見から、ラットにおいてdcLNへの排液は正常な脳恒常性維持に不可欠であり、リンパ排液経路の慢性障害に対して脳は年齢依存的な代償反応を動員することが示され、機械的ストレスに対するレジリエンスの基盤が明らかになった。

(031) 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

インシリコ二方向血管造影像を用いた内頸動脈における動脈瘤評価のための自己校正型エピポーラ（epipolar）再構成

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、二方向血管造影における血管の重なりや短縮による限界を克服し、日常的に取得される二方向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）描出を高精度化する自己校正型エピポーラ（epipolar）再構成法を提案し、手技ガイダンスとデバイスサイズ選定の精度向上に資することである。
  • 3種類のICA動脈瘤3D形状を用いて、計算流体力学（CFD）ソルバにより造影剤ダイナミクスを含む仮想血管造影像を生成し、コーンビーム幾何で二方向造影を模擬したうえで、二視点間の時間依存的な造影剤位置の一致に基づく自己校正と、軸方向位置に基づく特徴対応による三角測量で血管構造を3D再構成し、投影データを利用した誤構造の除去および楕円フィッティングにより形状を洗練し、元のCFDモデルとの比較によるDice–Sorensen係数（Dice係数）で幾何学的忠実度を定量評価した。
  • 提案法は3つの動脈瘤モデルすべてにおいて良好に一般化し、Dice–Sorensen係数はそれぞれ0.745、0.759、0.654を示し、主な誤差要因は第3モデルで観察された部分的な血管重なりであり、全ボリュームの平均再構成時間は約10秒であった。
  • 本自己校正型エピポーラ再構成は二方向造影データからの3D可視化を向上させ、投影に起因する血管短縮などの課題に対処することで内頸動脈瘤の可視化の複雑性を低減し、より正確な解析および治療デバイスのサイズ選定を可能にし得る。

(032) 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こぶし変形（clenched fist deformity）のマネジメント

💬 AI 要約

  • 本論文の目的は、脳・脊髄損傷に起因する上位運動ニューロン症候群（UMNS）成人にみられる握りこぶし変形（clenched fist deformity; CFD）の病態と重症度のスペクトラムを概説し、手指の随意運動の有無に基づく外科的矯正法の包括的レビューと分類を提示することである。
  • 方法として、外在屈筋と伸筋のバランス不全および内在筋の関与、MCP（metacarpophalangeal）・IP（interphalangeal）関節の屈曲肢位、手指衛生や手掌潰瘍の問題を整理し、機能的（随意運動あり）／非機能的（随意運動なし）手に分けて、筋腱延長、腱切離（tenotomy）、腱移行（tendon transfer）、筋起始部リリース（slide）、関節包・靱帯リリースなどの術式を検討する包括的レビューを行った。
  • 結果として、本レビューは、外在屈筋により内在筋の寄与が隠蔽され得る点や、痙縮、筋短縮（myostatic contracture）、関節拘縮といった因子により患者ごとに重症度が規定される点を強調し、随意運動の有無に応じた術式選択の枠組みを提示した。
  • 結論として、本レビューはCFDに対する外科的マネジメントを体系化し、機能低下のみならず衛生管理および手掌創傷の予防・改善を目的とした治療方針の策定に資する知見を提供する（エビデンスレベルV［Therapeutic］）。

(033) 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親和性に影響する新規短縮型変異：追跡経過と治療改善

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、進行性脳症を呈する近親婚家系の患者における病因遺伝子変異を同定し、その機能的影響と治療反応を明らかにすることである。
  • 罹患者に全エクソームシーケンス（WES）を実施して家系内共分離を確認し、分子ドッキングおよびバイオインフォマティクス予測により変異の機能影響を解析するとともに、血液および脳脊髄液（CSF）の5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-MTHF）濃度を測定し、抗てんかん薬（AED）に葉酸（FA）5 mg/kg/日を補助投与した。
  • FOLR1にホモ接合性フレームシフト変異c.466insT（p.Trp156LeufsTer12）を同定し、患者はホモ接合、両親はヘテロ接合であり、この変異によりFRαのAsn139およびAsn179におけるN結合型糖鎖付加部位とAla204でのGPI（glycosylphosphatidylinositol）アンカー付加部位が失われ、分子ドッキングはFRα-葉酸相互作用領域の重要残基喪失に起因する葉酸への親和性低下を示し、さらに血液およびCSFで5-MTHF低値を認め、FA補充により反応性と運動機能の軽度改善がみられた。
  • 本新規短縮型変異はFRαの糖鎖修飾および膜アンカー化ならびに葉酸結合能を障害することで脳葉酸欠乏（CFD）の病態形成に寄与し得ることが示され、5-MTHF低値と変異の共分離に基づき患者はCFDと診断され、FA補充療法が一定の臨床的有用性を示した。

(034) 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

脳動脈瘤破裂予測における計算流体力学の役割

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、臨床・形態学的因子に基づく現行の破裂リスクスコアでは取り込まれていない血流情報の意義を踏まえ、画像ベースの計算流体力学（Computational Fluid Dynamics; CFD）が頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysm; IA）の破裂リスク予測に果たしうる役割を評価することである。
  • 医用画像から構築した患者個別化（subject-specific）モデルを用いたIA血行動態解析のCFD手法を概説し、これまでの研究で採用されたモデリング上の前提や境界条件、評価指標の用い方を整理・比較した。
  • 文献の蓄積では、血行動態因子とIA破裂との関連について相反する結果が報告されており、その背景には画像品質、モデル仮定、および解析パイプラインの不均一性があることを指摘するとともに、CFDが局所血行動態を捉えうる点を取りまとめた。
  • 計算モデリングを臨床実装へと翻訳するには、手法の標準化、転帰に対する検証、既存のリスクモデルとの統合などの課題が残されており、本総説はこれらの課題を論じ臨床応用に向けた論点を提示した。

(035) 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

3次元患者特異的脳血流モデル：動脈コンプライアンスとウィリス動脈輪構成の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者特異的3次元脳血流モデルにおいて、動脈壁のコンプライアンスおよびウィリス動脈輪の構成が血行動態に及ぼす影響を、流体-構造連成（FSI）と剛体壁前提の従来型CFDの比較によって明らかにすることである。
  • MRI由来の患者特異的脳血管ネットワークに、中等精度のTransversally Enriched Pipe Element Method（TEPEM）を用いたFSI（壁コンプライアンスは独立リングモデル（independent-ring model）で表現）および剛体壁CFDを適用し、さらにウィリス動脈輪に3種類の合成解剖学的バリアントを導入した上で、圧力・流量・空間分布と壁面せん断応力（WSS）、時間平均壁面せん断応力（TAWSS）、相対滞留時間（RRT）などの派生指標を比較検討した。
  • その結果、血管コンプライアンスにより遠位脳領域の圧力で最大2 mmHg、壁面せん断応力で最大15%の差異が生じ、また不完全なウィリス動脈輪構成ではTAWSSやRRTといった派生指標に最大20%の差異が認められた。
  • したがって、動脈壁コンプライアンスおよびウィリス動脈輪の解剖学的構成を考慮することは脳血行動態予測の精度向上に重要であり、患者特異的モデルにおける中等精度FSI（TEPEM）の有用性が示される一方、剛体壁CFDのみでは重要指標を過小・過大評価し得ることが示唆された。

(036) Swiatek

📕 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

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💬 AI 翻訳タイトル

小型脳動脈瘤破裂の予測において、臨床・形態・血行動態パラメータは予測モデリングおよび機械学習で低い予測能しか示さない

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、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から得た高度な形態・血行動態指標に臨床因子を統合した予測モデリングおよび機械学習(ML)を適用し、5 mm未満の小型脳動脈瘤(SIA)の破裂予測能を検証することである。
  • 3次元回転血管撮影に基づく141病変（未破裂101、破裂40）に対し、半自動形態解析と高解像度の画像ベース血流解析(CFD)を行い、多数の形態・血行動態パラメータを抽出したうえで、多重共線性低減のためのクラスタリング、単変量ロジスティック回帰によるクラスタ代表の選定、前進選択、さらに複数の機械学習(ML)分類器による性能評価を実施し、臨床変数（年齢・性別・併存疾患）も同時に検討した。
  • 前進選択では最大高、Neck inflow rate (NIR)、Non-sphericity index (NSI)が候補予測因子となったが、有意であったのはNIRとNSIのみであり、臨床変数はいずれも破裂予測に寄与しなかった；完全モデルは訓練データでの擬似R2が0.142であったのに対しテストデータでは0.032と過学習を示し、NIRとNSIのみの簡略モデルでも擬似R2は0.034にとどまり、複数の機械学習分類器でも同様に低性能であり結果のモデル非依存性が裏付けられた。
  • 結論として、形態・血行動態・臨床のいずれのパラメータも小型脳動脈瘤の破裂リスクを信頼性高く予測できず、現行手法の限界が示されたことから、前向き研究と画像バイオマーカーの統合および小型と大型動脈瘤の比較を含むマルチモーダルなアプローチによるより良いリスク層別化が必要である。

(037) 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治療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、異なるモデルのフローダイバーターステント植込みにより生じる脳動脈瘤内の血行動態変化に関する客観的データを提示することで、計算流体力学（CFD）ツールが医療従事者の意思決定を支援し得る可能性を示すことである。
  • 方法として、脳動脈瘤を有する患者特異的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ターステントの仮想モデルを作成したうえで、ステントのワイヤーブレイドの存在を表現するためにImmersed Solid Method（イマースドソリッド法）を用い、治療前後モデルに対して非ニュートン血流の定常および非定常シミュレーションを実施し、複数の血行動態指標の変化を解析した。
  • 結果として、ステントの多孔度が瘤内血行動態に影響し、より低多孔度（高密度）のステントほど瘤内血栓形成（intrasaccular thrombosis）を促進し得ることが示され、これは高粘度の停滞血領域の拡大により裏付けられ、加えて高密度ステントは瘤壁に作用する応力を低下させ、その分布をより一様化した。
  • 結論として、数値シミュレーションはステント留置後の血流内で生じる現象に関する有用な知見を提供し、個々の患者に対する最適なステント構成の選択を支援して血管内治療計画に資する可能性がある。

(038) Ali

📕 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

コイル塞栓術が施行された中大脳動脈（MCA）動脈瘤における成長段階の破裂リスクの血行動態学的評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、中大脳動脈（MCA）動脈瘤における嚢体積の増大が破裂リスク関連の血行動態指標に及ぼす影響を定量化し、併せてコイル塞栓術の生体力学的有効性を検証することである。
  • 体積16 mm^3の基準形状と150%（24 mm^3）および200%（32 mm^3）のスケール成長モデルを用い、51歳男性の生理学的流入プロファイルに基づく脈動流条件下で患者特異的計算流体力学（CFD）解析を行い、血液はCassonモデルによる非ニュートン流体として扱い、コイリングは空隙率0.65の多孔質媒体としてモデル化した。
  • 無治療ではピーク壁せん断応力（WSS）が120 Paを超え、平均WSSが30 Paを上回り、特に中間サイズの嚢で拡張期早期の面積重み付き平均壁せん断応力（AWSS）が約6200 Paに達し、振動せん断指数（OSI）は約0.28まで上昇し体積増大とともに平均値も増加した一方、コイル塞栓術は全体積でこれら指標を抑制し、ピークWSSを100 Pa未満、平均WSSを5 Pa未満、OSIを0.03未満に低下させ、AWSSおよびOSIの低下は流れの振動と生体力学的負荷の減衰を示した。
  • 以上より、動脈瘤嚢の成長は破裂関連の血行動態条件を悪化させるが、コイル塞栓術はWSS、AWSS、OSIおよび流れの複雑性を低減することで血行動態の安定化をもたらすことが示された。

(039) Khan

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

未破裂脳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：血管幾何学および血行力学的洞察に焦点を当てて

💬 AI 要約

  • 未破裂脳動脈瘤（UIA）の破裂リスク予測をめぐる臨床的課題に対し、サイズ依存の従来法を超えるため、血管幾何学と血行力学の情報を統合した人工知能（AI）モデルの有用性を批判的に評価することを目的とした。
  • 本総説では、壁せん断応力（WSS）や血流動態、振動せん断指数（OSI）などの指標を幾何学的特徴と併せて入力する機械学習（ML）および深層学習（DL）の枠組み（例：サポートベクターマシン（SVM）、畳み込みニューラルネットワーク（CNN））と、患者特異的血行力学を計算流体力学（CFD）で推定してAIと統合するアプローチを中心に文献を検討した。
  • その結果、ML/DLモデルは従来のサイズ・部位中心の臨床モデルよりも高い予測精度を示し、最小限の血行力学的特徴量としてWSSおよびOSIが破裂リスクの重要指標であること、さらにCFDとAIの連携が患者特異的リスク評価の高度化に寄与することが確認された。
  • 一方で、大規模かつ高品質なデータセットの整備とモデル予測の解釈可能性の向上が依然として主要な課題であり、今後の研究によりモデルの洗練と臨床的有用性の向上が進めば、UIAに対する患者特異的リスク評価と治療戦略の最適化が一層促進されると結論した。

(040) 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, 2025 Jul 01

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

  • DOI: 10.1159/000547147

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💬 AI 翻訳タイトル

内科的治療中の症候性中大脳動脈狭窄患者では、拡大した病変横断圧較差が軟膜側副血行の動員を駆動する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、症候性中大脳動脈M1部(MCA-M1)アテローム性狭窄における軟膜側副血行（leptomeningeal collaterals; LMCs）の経時的変化とその規定因子を明らかにし、計算流体力学(Computational Fluid Dynamics; CFD)により得られる狭窄遠位/近位の圧力比（pressure ratio; PR）の低下、すなわち病変部を横断する圧較差（translesional pressure gradient）の拡大がLMC動員に関与するかを検証することである。
  • 50–99%の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血管撮影（CTA）を施行した患者を対象に、前大脳動脈（ACA）および後大脳動脈（PCA）領域の末梢血管の左右差からLMCの良否を判定し、各時点のCTAに基づきCFDモデルを構築してPRを算出し、1年間でのPR低下を圧較差拡大の指標とした。
  • 33例（年齢中央値62歳）において、ベースラインのLMCは良好18例(54.5%)・不良15例(45.5%)、1年後は良好11例(33.3%)・不良22例(66.7%)で、経時変化は悪化12例(36.4%)・不変16例(48.5%)・改善5例(15.2%)であり、16例(48.5%)でPRが低下し、このPR低下は1年後のLMC良好と有意に関連（調整オッズ比6.40、p=0.038）しベースラインLMCとは独立だった。
  • 以上より、内科的治療下の症候性頭蓋内アテローム性狭窄（sICAS）ではLMCが時間とともに変化し得て、病変横断圧較差の拡大がLMC動員の駆動因子となり得ることを、CFD由来の血行力学指標PRにより示した。

(041) Babel

📕 書誌情報

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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💬 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を用いた表現型駆動型脳動脈瘤リスク層別化：破裂予測に対する新規アプローチ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は，従来の動脈瘤リスクスコアリングやCFD解析の限界を克服するため，SHAP（Shapley Additive Explanations）に基づく特徴寄与を活用した教師ありクラスタリングにより，破裂リスクと対応づけられる脳動脈瘤の表現型を同定し，破裂予測を改善することである。
  • AneuriskWebデータセットの103例から幾何学的・形態学的特徴を取得し，Extreme Gradient Boosting（XGBoost）モデルでSHAP値を算出した後に非線形次元削減を施し，SHAP変換特徴空間に対してHDBSCAN（Hierarchical Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise）でクラスタリングを行い，ルールベース機械学習および表現型可視化により各クラスタを解釈した。
  • SHAP解析では親血管径，ネック角度（neck vessel angle），囊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として特定され，クラスタリングにより高い分離度（シルエット係数＝0.915）を有する3表現型が得られた：αは親血管径>3.08 mmかつ細長形状で低リスク（破裂率4.16%），βは血管径≤1.65 mmかつ非球状で全例破裂，γは血管径1.65–3.08 mmの混合リスク（破裂率45.45%）で，ネック角度が鋭角（<90°）ほど破裂率が上昇した。
  • この教師ありクラスタリングは，CFDデータ解析における粒度と解釈可能性の均衡を保ちながら脳動脈瘤の異なる表現型を同定し，破裂リスクの層別化に資する新たな枠組みを示した；今後は時系列解析と大規模データによる外的検証に加え，スケーラビリティを高めるエンドツーエンドのフレームワークの構築が求められる。

(042) 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

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💬 AI 翻訳タイトル

人工知能（AI）フレームワークを用いた腰椎椎弓根スクリュー挿入の運動学的解析

💬 AI 要約

  • 本概念実証研究の目的は、AIベースの動作解析と機械学習（ML）パイプラインにより腰椎椎弓根スクリュー挿入時の手指運動を解析し、脊椎外科における技能評価のための客観的指標を確立することである。
  • 腰椎人工骨（sawbone）モデルでのフリーハンド（FH）およびロボット支援（RB）スクリュー挿入の動画記録に対し、AIベースのモーショントラッキングを用いて距離・変位・速度・加速度・ジャークおよび正規化ジャーク指数（Normalized Jerk Index）などの運動学的指標を抽出し、参加者数の少なさを補うためデータ拡張で合成データを生成したうえで、得られた指標の訓練レベルおよび術式の分類能を評価した。
  • 経験年数の増加に伴い手技時間と移動距離は減少し（とくにFHで顕著）、速度・変位・ジャークの変動性も年次とともに低下する傾向を示し、RBでは速度・加速度・ジャークの極端値が抑制され運動のばらつきが小さかったうえ、MLモデルは拡張データに対して訓練レベルと術式を許容可能な精度で分類した。
  • 本研究は、脊椎手術における熟達度を運動学的指標で定量化するデータ処理パイプラインとAI駆動の動画解析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特定の運動指標を同定することで、脊椎外科における標準化された客観的熟達度評価フレームワークの構築に向けた基盤を提供する。

(043) Bateman

📕 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

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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検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（CFD）を用いた縦断的解析により、多発性硬化症（MS）患者の脳静脈系血行動態が時間とともにどのように変化し、MSの病態形成に影響する可能性があるかを評価することである。
  • MS患者13例に約5年の間隔でMRIを実施し、得られた画像から患者特異的な血管幾何形状と血流を同定してCFDモデルを構築・シミュレーションし、10例の対照群と比較した。
  • 初回のMS群では直静脈洞（ST）の血流が対照群より増加しており、追跡時には低下傾向を示した；遠位静脈洞は内部の圧力損失が減少しているにもかかわらず経時的に拡大し、拡大障害度尺度（EDSS）はSTの圧力損失および血管抵抗の低下と相関した。
  • これらの所見は、脳静脈系の変化がMSの病態生理に関連しうることを示唆するが、その因果関係や機序の解明にはさらなる検証が必要である。

(044) Ichimura

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

速度境界制御を伴う変分法による脳動脈瘤内血流のデータ同化に関する実用的戦略

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、最適化計算の高コストという課題を抱える従来の変分データ同化（DA）を実用化し、速度境界制御を介して4DフローMRIの動脈瘤内速度データから脳動脈瘤の患者特異的血行動態を高精度に推定する戦略を提示することである。
  • 提案法では、変分DAを数値流体力学（CFD）と4DフローMRIと統合し、瘤頸部境界における時空間速度プロファイルを逆問題として推定するとともに、逆問題の不適切性を回避するため状態量の時間変化をフーリエ級数展開に基づくモデル次元削減（model order reduction）で表現した。
  • CFDから生成した合成データによる数値検証では速度の不一致が4～7%に収まり真値と極めて良好に一致し、3例の患者特異的データに対しては速度不一致が35～63%と主幹血管枝を用いた従来CFDの半分以下であり、さらに4DフローMRIにおける非物理的な速度分布の低減にも寄与した。
  • 動脈瘤内領域のみに焦点化して境界速度を同化する本戦略は、従来CFDより高い信頼性と既存DA手法より優れた計算効率を両立する患者特異的血流評価の有望な手法を提供する。

(045) Jreij [1]

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

頸動脈プラーク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

  • 従来の狭窄度は脳卒中リスクの正確な指標ではないとの認識に立ち、頸動脈プラークに作用する流れ関連の生体力学的力がプラーク破綻や脳梗塞などの不良転帰とどのように関連するかを、患者固有の幾何学を用いた研究に限定して系統的に評価することを目的とした。
  • PubMed、Embase、Web of Scienceを検索し、ヒト頸動脈プラークを対象とし患者固有の幾何学を用いて病変に作用・内在する力を定量し、かつ頸動脈プラーク関連の不良転帰を報告した研究を組み入れ、5635件のスクリーニングから154件を採択した；力の算出には主に磁気共鳴画像法（MRI, 58.4%）および超音波検査（25.3%）由来の形状が用いられ、数値流体力学（CFD, 31.8%）、有限要素解析（FEA, 10.4%）、流体-構造連成（FSI, 27.3%）、in vivo測定（29.9%）、in vitro評価（0.6%）が適用された。
  • 壁面せん断応力（WSS）とプラーク壁応力（PWS）はそれぞれ72.1%および45.5%の研究で評価され、主PWS（n=15）およびWSS（n=21）は不良転帰例で高値を示し、PWS>160 kPaは有害事象の識別において感度>80%、特異度>75%を示し、PWSの増加はその後の虚血性脳血管イベントと関連した［ハザード比（HR）12.98/1 kPa増加、P=0.02］；またWSS>50 dyn/cm^2は不良転帰（プラーク破綻、脳梗塞、脳卒中、一過性脳虚血発作）の鑑別で感度100%、特異度67%であった。
  • サンプルサイズ、研究デザイン、画像取得・処理法、評価力学量、転帰定義の不均一性はあるものの、PWSおよびWSSの上昇は一貫して不良転帰と関連し中等度から高い精度で予測可能であり、狭窄度を超えるリスク層別化指標となり得ることを示唆し、より大規模な前向き研究による検証が求められる。

(046) 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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💬 AI 翻訳タイトル

PULASki：統計的距離に基づくアノテータ間変動の学習による確率的セグメンテーションの向上

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、医用画像セグメンテーションにおけるアノテータ間変動、ラベル付きデータの稀少性、およびクラス不均衡が引き起こす精度不足と不確実性定量化の欠如に対処するため、少量データでも専門家アノテーションのばらつきを的確に捉える計算効率の高い生成的手法PULASkiを提案することである。
  • 提案法はConditional Variational Autoencoder（条件付き変分オートエンコーダ）構造のProbabilistic UNet（Probabilistic UNet）において統計的距離に基づく改良損失関数を導入し、標準的なクロスエントロピーと比べて特にクラス不均衡下で条件付きデコーダの学習を改善するよう設計した；評価として頭蓋内血管および多発性硬化症（MS）病変の2課題に対し、4つの確立されたベースラインと定量・定性の両面で比較し、3Dパッチと従来の2Dスライスの実装も検討した。
  • クラス不均衡、サブオプティマルな信号対雑音比（SNR）、および高い曖昧性を特徴とするデータセットでの実験では、PULASkiは有意水準5%で全ベースラインを有意に上回り、3Dパッチを用いた生成セグメンテーションはとりわけ血管課題において2Dスライスよりも解剖学的にもっともらしい結果を示し、専門家アノテーションの変動も良好に捉えた。
  • 以上より、PULASkiは不確実性定量化を伴う確率的セグメンテーションの品質を向上させる計算効率の高い汎用手法であり、多ラベルセグメンテーションに適用可能で、血行動態モデリング（計算流体力学（CFD）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。

(047) Suzuki

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

機械学習手法を用いた脳動脈瘤の計算流体力学（CFD）解析における患者特異的見かけ血液粘度予測モデルの開発

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の計算流体力学（CFD）解析に用いる計算条件として、臨床の血液検査結果から患者特異的な見かけ血液粘度を予測するモデルを構築することである。
  • 脳動脈瘤患者15例において同日に粘度と密度を測定し血液検査を施行したデータを用い、データセットを4:1に分割して訓練用・テスト用とし、せん断速度および12項目の血液検査値を入力とする柔軟（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、さらにコイル形状（塞栓コイル）の有無で実施したCFD解析における影響も評価した。
  • 見かけ粘度の予測における二乗平均平方根誤差（RMSE）は柔軟モデルで0.136 mPa·s、単純モデルで0.226 mPa·sであり、CFDで算出した時間平均・空間平均の速度および壁面せん断応力のRMSEはそれぞれ<0.01 m/sおよび<0.21 Paであった。
  • 機械学習による回帰モデルは、せん断速度と臨床検査値から患者特異的見かけ血液粘度を高精度に推定し得ることを示し、個々の患者の血液検査に基づく個別化されたCFD計算条件の設定を支援する可能性を示した。

(048) Nagy [1] ⭐

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

安定（未破裂）の前交通動脈瘤および中大脳動脈瘤における形態学的および血行力学的パラメータの比較解析

💬 AI 要約

  • 本研究は、数値流体力学（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）動脈瘤における破裂挙動に影響する形態学的・血行力学的・構造力学的因子を検討し、特に安定（未破裂）例と破裂例の部位差を比較することを目的とした。
  • MCAおよびACOMMに位置する動脈瘤を有する116例（破裂81、安定35）を対象に、FSIモデル化により動脈瘤角度、壁面せん断応力（WSS）、等価ミーゼス応力に加え、動脈瘤/親血管の最大WSS比などの指標を算出し、Mann-WhitneyのU検定で差を評価したうえで単変量・多変量回帰解析を行った。
  • その結果、破裂動脈瘤ではMCAとACOMMの間で評価指標に有意差は認められなかった一方、安定動脈瘤ではACOMMがMCAに比して動脈瘤角度が大きく、壁の等価ミーゼス応力が低く、動脈瘤/親血管の最大WSS比も低く、また回帰解析により動脈瘤角度の統計学的寄与が強いことが裏付けられた。
  • これらの所見は、MCAの安定動脈瘤がより高い壁応力に耐容する一方でACOMMでは同程度の応力で破裂リスクが高まるという部位特異的な差異を示し、破裂リスク評価の精度向上には形態学的・血行力学的・構造力学的因子の総合的考慮と安定例と破裂例の区別が重要であることを強調する。

(049) Huang

📕 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

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💬 AI 翻訳タイトル

未破裂頭蓋内動脈瘤における高分解能磁気共鳴画像での動脈瘤壁増強と形態学的・血行力学的特性の関連

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、造影高分解能磁気共鳴画像（high-resolution magnetic resonance imaging: HR-MRI）における未破裂頭蓋内動脈瘤（unruptured intracranial aneurysm: UIA）の動脈瘤壁増強（aneurysm wall enhancement: AWE）と、形態学的指標および血行力学的指標との関連を検討することである。
  • 100例（未破裂動脈瘤112個）を増強の程度（高度・軽度・なし）およびパターン（環状・部分・なし）で分類し、造影HR-MRIで形態およびAWE所見を測定するとともに、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（normalized TAWSS: NTAWSS）、振動せん断指数（oscillatory shear index: OSI）、Gradient Oscillatory Number（GON）、相対滞留時間（relative residence time: RRT）を算出した。
  • AWE群間ではNTAWSS（p<0.05）、アスペクト比（aspect ratio: AR、p<0.01）、サイズ比（size ratio: SR、p<0.01）が有意に異なり、高度増強群は非増強群および軽度増強群に比べてARとSRおよびRRTが高く、NTAWSSが低かった；さらに増強比は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）、RRT（rs=0.31, p<0.001）、SR（rs=0.51, p<0.001）、AR（rs=0.48, p<0.001）と正の相関を示した。
  • 以上より、AWEの程度と分布は動脈瘤の形態学的・血行力学的特性と関連し、より強いAWEを示す未破裂頭蓋内動脈瘤はより大きく、NTAWSSの低下とRRTの上昇を呈することが示され、AWEが不利な血行力学および高リスク形態を反映する画像バイオマーカーである可能性が示唆された。

(050) Deshpande [1]

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

脳血管形態：正常変異、加齢の影響および疾患における意義に関する洞察

💬 AI 要約

  • 本総説は、脳血管形態が脳血流（cerebral blood flow: CBF）を規定し神経疾患の病態形成に関与する機序を明らかにすることを目的とし、解剖学的多様性、加齢に伴うリモデリング、および疾患関連性に関するエビデンスを総合した。
  • 本総説では、正常変異（ウィリス動脈輪の完全性や側副血行など）と加齢に伴う血管形状・密度の変化を整理するとともに、医用画像技術および計算的手法の進展（機械学習や数値流体力学（CFD）を含む）による脳血管構造の自動定量化手法を俯瞰した。
  • 統合的な検討から、解剖学的変異がCBFおよび虚血性イベントへの感受性を修飾すること、加齢関連リモデリングがアルツハイマー病や血管性認知症などの加齢関連神経疾患に寄与すること、さらに自動定量化が急性・慢性の脳血管障害における病的変化の同定を可能にし、機械学習やCFDが血管形態に基づく疾患リスクや予後の予測に資することが示された。
  • 結論として、脳血管リモデリングの理解と、定量画像解析および計算解析の活用は、急性・慢性の脳血管疾患における早期診断および新規治療戦略の開発に不可欠である。

(051) Fukuda [1] ⭐

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤増大における大きさ依存的な二つの可能な血行動態機序：NHO CFD ABO研究

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤は破裂予後が不良であり増大が破裂に関与することから、増大を惹起する血行動態を解明するために前向き観察研究を実施した。
  • 患者固有の動脈形状と流速を用いた計算流体力学（CFD）解析を行い、1 mm以上拡大した増大型瘤と安定瘤の間で血行動態指標を多変量解析で比較し、瘤径<4 mmと≥4 mmに層別して全瘤・頸部・体部・ドームおよび親動脈における指標を評価した（登録患者数481例）。
  • 瘤径<4 mmでは時間平均壁せん断応力（WSS）が全瘤・頸部・体部・親動脈で増大型瘤において有意に高く、横方向壁せん断応力も頸部と親動脈で有意に高かった一方、瘤径≥4 mmでは正規化横方向壁せん断応力が全瘤およびドームで増大型瘤において有意に高く、前者は全瘤性の増大、後者はドーム部の増大を示す傾向が認められた。
  • 以上より、瘤径に応じて異なる二つの血行動態機序が想定され、<4 mmの瘤は高強度かつ多方向性のWSS擾乱を伴う頸部近傍で、≥4 mmの瘤は多方向性WSS擾乱が増強したドームで増大する可能性が示され、これらの知見は外科治療適応の検討に資するとともに相反する二つの血行動態的破裂理論の整合化に寄与し得る。

(052) Sanchez

📕 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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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤における包括的形態力学および壁増強解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤における動脈瘤壁増強（aneurysm wall enhancement; AWE）、壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）、壁張力（wall tension; WT）の関係を、頸部・体部・ブレブなどの部位間および形態学的指標（サイズ、アスペクト比［aspect ratio; AR］、サイズ比［size ratio; SR］）に基づいて包括的に評価し、破裂リスク評価と血管壁ダイナミクスの理解を深めることである。
  • 患者に対し3テスラ高分解能MRIを施行し、ガドリニウム（Gd）造影前後のT1強調像を取得、3D Slicerで動脈瘤を3次元セグメンテーションした上で、T1+Gd画像の壁信号強度からAWEを定量化し、有限要素解析（finite element analysis; FEA）でWTを、数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）で時間平均壁面せん断応力（TAWSS）、壁面せん断応力勾配（WSSG）、振動せん断指数（OSI）を算出し、部位間および形態学的層別群で比較した。
  • AWEは動脈瘤サイズとARが大きいほど高く、WTとOSIはサイズ・AR・SRの上昇とともに高値を示し、頸部は体部よりWT・TAWSS・WSSGが高値、ブレブはAWEが最も高くWTとWSSGが最も低く、不整形動脈瘤ではAWE高値部に低TAWSS・低WSSG・高OSIが認められた。
  • 頸部は一般に高WT・高WSS、体部は低WSS、ブレブ（娘嚢）は高AWEかつ低WSS・低WTを呈し潜在的な破裂リスク増大を示唆し、形態力学と壁増強を統合した包括的解析は動脈瘤の生物学的理解とリスク層別化に新たな知見を提供し得る。

(053) Hattori [1] ⭐

📕 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

  • Article

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    • FWCI: 3.775 ⭐
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💬 AI 翻訳タイトル

分枝粥腫病変における中大脳動脈の高壁面せん断応力：計算流体力学解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、穿通枝閉塞/狭窄に起因する分枝粥腫病変（branch atheromatous disease: BAD）と小血管閉塞（small-vessel occlusion: SVO）において、中大脳動脈M1部の壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）が異なるかを、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）モデルにより検出できるかを検証することである。
  • 頭蓋内主要動脈および頸動脈に狭窄・閉塞を認めず、発症7日以内に入院した連続症例を対象とする横断的観察研究を行い、MRAに基づいて中大脳動脈M1部のWSSと血流速度をCFDで算出し、病変側/対側のWSS比（ipsilesional/contralesional）を評価した。
  • WSS比が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%対40.7%、p=0.013］、病変側M1のWSSが対側より高いことは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）；一方でM1部の血流速度はBADと関連しなかった。
  • これらの結果は、BAD患者におけるM1部の高WSSが穿通枝開口部の脆弱プラーク形成に関与し得ることを示唆し、CFD解析がBADの病態評価および診断補助に資する可能性を示す学術的貢献を提供する。

(054) Prochilo [1]

📕 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

頭蓋内アテローム硬化性疾患の流れ依存性内皮化3次元モデルの開発と検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内アテローム硬化性疾患（ICAD）に特有の血行動態および内皮生物学の検証を可能にする、中大脳動脈（MCA）の患者個別化内皮化3次元モデルを開発し、その妥当性を臨床画像に基づき評価することである。
  • CTアンギオグラフィ等の神経画像からMCA形状を再構築しヒト内皮細胞で内皮化したモデルに流体力学的負荷を付与するワークフローを確立し、SAMMPRIS臨床試験の画像を用いて数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）と粒子由来の流速測定（particle-derived flow）を比較するとともに、単一細胞RNAシーケンス（single-cell RNA-seq）および共焦点顕微鏡で内皮応答を評価した。
  • その結果、狭窄度にかかわらずCFDによる流速はparticle-derived flowと強く相関し、狭窄後流の破綻は狭窄重症度に応じて変動し、加えて病変MCA区間では流れ依存的な内皮遺伝子発現変化とアテローム硬化関連遺伝子が上方制御された内皮サブクラスターが同定され、内皮細胞の増殖および形態も狭窄関連血管セグメントで流れ依存的に変化した。
  • 本モデルは脳循環の解剖学的特性に根ざした再現性の高いICADプラットフォームであり、病変および病態経路の精緻なモデリングを可能にするため、治療選択肢が乏しく脳卒中リスクの高いICADに対する新規治療法開発に資する。

(055) Imamura [1]

📕 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

大動脈瘤手術戦略としての逆向きカニュレーション法：神経学的リスク最小化を目的とした数値流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、シャギーアオルタ（shaggy aorta）を伴う全弓部置換術において、CFDを用いて血流速度および壁せん断応力を評価し、最適なカニュレーション法を同定することである。
  • CT画像から患者特異的大動脈弓部瘤モデルを構築し、分散型（dispersive）急峻角、分散型緩徐角、エンドホール型の3種カニュラについて、先端を大動脈弓へ向ける標準方向と大動脈基部へ向ける逆向き方向の双方で、基準0°ならびに±20°の回旋角度設定を行い、血流速度・流線・壁せん断応力・流量分配を解析した。
  • 標準方向では先端角度およびカニュラ型に応じて近位弓部や脳血管開口部近傍に加速流と壁せん断応力の局在が変動し、わずかな角度偏差でも流量分配が大きく変化して脳分枝血流が不安定となったのに対し、逆向きではいずれのカニュラ・角度でも近位弓部や脳血管開口部に加速流を生じず、流量分配のばらつきは最小限で脳分枝血流は安定した。
  • 以上より、カニュラの種類や先端方向設定に依存せず先端を大動脈基部へ向ける逆向きカニュレーションは重要部位での加速流を抑制しうる堅牢な戦略であり、シャギーアオルタ症例の大動脈弓部手術における最適アプローチとなる可能性が示唆された。

(056) Sidora [3]

📕 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

ベルヌーイに立ち返る：脳静脈疾患における狭窄通過圧較差の簡便式と流量の遡及的推定

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、日常臨床で得られるマノメトリー（manometry）および血管造影から個別の流量を遡及的に推定することにより、患者特異的流量の欠如が血流障害の理解に与える影響を示し、さらに狭窄通過圧較差の評価に用いる簡略化したベルヌーイ式を提示することである。
  • 拍動性耳鳴に対して静脈ステント留置を受けた患者コホートから狭窄度と圧較差が多様な10例を抽出し、CT静脈造影から管腔形状をデジタルセグメンテーションしたうえで、臨床的圧較差と最小管腔断面積から心周期平均流量を推定する簡略化ベルヌーイ式を導出し、さらに高忠実度の拍動性CFD（computational fluid dynamics）シミュレーションにより汎用流量と個別流量の場合の流動予測を比較し、この式を検証した。
  • 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%乖離し、その結果、狭窄後部の流れの不安定性に関するCFD予測に大きな差を生じた一方で、簡略化ベルヌーイ式で推定した圧較差は完全CFDによる圧較差を高精度に予測し（R^2=0.95、回帰傾き0.98［95%信頼区間0.88–1.09］）、高い一致を示した。
  • 以上より、簡便なベルヌーイ式は現実的な静脈形状における狭窄通過圧較差をCFD相当の精度で推定しうることが示され、日常的だが侵襲的な測定から個別流量を復元できるとともに、4DフローMRIの課題を回避しうる非侵襲的圧較差推定への簡素な道筋を示唆する。