脳血管障害のモデル解析とその無侵襲診断への応用

脑血管疾病模型分析及其在无创诊断中的应用

• 批准号: 13750054
• 负责人: 長谷川 光司
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750054/
• 关键词: 脳血管障害; 動脈瘤モデル; 弾性球殻; 血流音解析

脳血管障害が微弱な血流雑音を発生することは以前から知られており,この現象を利用した脳血管障害の検出に関する研究は数多くなされている.その中で,脳血管障害が動脈瘤である場合,血流雑音の周波数スペクトル上に共振と考えられるスパイクが検出されている.本研究では,動脈瘤の第一近似として,薄肉球殻モデルを提案し,その振動モードおよび共振周波数の理論的な解析を行った.振動モードに関しては,軸対称振動を仮定し,0次,1次,2次モードの解析を行った.解析の際には,薄肉弾性球殻の周囲を満たす流体の粘性を考慮した.そして,外部流体の粘性,弾性球殻の肉厚,径,弾性率などを変化させた場合の共振周波数の変化について,数値計算によって評価を行った.その結果,外部流体の粘性を考慮しない場合と同様,球殻の共振周波数は径に対する依存性が大きく,径が大きくなるほど共振周波数が急激に低下することがわかった.実験では,動脈瘤を人工的に作製し,その振動の様子を測定を行った.血管を模したシリコーンゴム管に,ゴム製の球殻を接着させることで動脈瘤を模擬した.管内の水流(血流の模擬)の駆動源としてはポンプを使用し,周期的な水流をゴム球殻に送り込んだ.振動の測定には,加速度型振動ピックアップを用い,水中の球殻に直接接着させた.その際,球殻の振動モードを正確にとらえるため,測定は同時に複数の部位で行った.受波信号は増幅させた後,マルチチャンネルレコーダに記録した.収録したデータをコンピュータに取り込み,高速フーリエ変換(FFT)によって周波数スペクトルを求め,各測定位置間のコヒーレンスおよび伝達関数を算出した.理論モデルにおける解析結果との比較において,球殻の径が大きくなるにつれて共振周波数が低下する傾向は一致したが,完全な一致は得られなかった.この原因として,球殻の歪みや非線形振動の影響が考えられる.今後,さらなる検討が必要である.

人们早就知道脑血管疾病会产生微弱的血流噪声，并且已经进行了许多利用这种现象来检测脑血管疾病的研究。在某些情况下，针对血流噪声的频谱进行了研究。在本研究中，我们提出了一个薄壁球壳模型作为动脉瘤的第一近似模型，并假设轴对称振动和0对其振动模式和共振频率进行了理论分析。我们分析了第二、第一和第二模态。在分析过程中，我们考虑了薄弹性球壳周围流体的粘度。外部流体的粘度、弹性球壳的壁厚和直径，数值改变弹性模量等时共振频率变化的值。通过计算进行评价，结果发现，与不考虑外部流体的粘度的情况一样，球壳的共振频率对直径具有很强的依赖性，并且共振。随着直径的增加，频率迅速降低。在实验中，动脉瘤是人为制造的。我们制作了一根硅橡胶管来模拟血管并测量了它的振动。我们通过将橡胶球壳粘合到模拟血管的硅橡胶管上来模拟动脉瘤。驱动管内的水流（模拟血流）泵以水源为源，对橡胶球壳施加周期性的水流。为了测量振动，采用了加速度型振动拾音器，并将其直接附着在水下球壳上。为了准确捕获球壳的振动模式，在接收信号放大后在多个位置同时进行测量，它是多渠道的。将记录的数据导入计算机，通过快速傅里叶变换（FFT）确定频谱，计算各测量位置之间的相干性和传递函数。与理论模型的解析结果对比发现：尽管人们一致认为，随着壳直径的增加，共振频率会降低，但并未获得完全一致。这可能是由于球壳变形和非线性振动的影响。未来需要进一步研究。