左心室拡張機能評価のための計算力学的研究

左心室舒张功能评估的计算力学研究

• 批准号: 03J06787
• 负责人: 中村 匡徳
• 金额: $ 5.63万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J06787/
• 关键词: 生体力学; 計算力学; 数値流体力学; 血流; 心臓血管系; MRI; 臨床応用; 左心室; 拡張機能; 大動脈; 固体-流体連成計算; カラーMモード・ドップラ法

本年度は,左心室の拡張機能および僧帽弁の開口方式が左心室の拍出特性について与える影響について検討を行った.その結果,弁の開口時間が同じであっても,弁開口中の開口形状が異なれば,それが拡張期の血流に影響を与えるだけでなく,その影響は収縮期まで残存し,結果として左心室の効率が変化することが分かった.また,シネPC-MRIを用いて左心室および大動脈の形状およびそれらの内部血流を計測することにより,昨年度までに行った血流計算の妥当性について検証した.結果として,左心室内および大動脈内の血流は大域的には計算により再現できているが,細部においては必ずしも妥当な結果は得られていないことがわかった.特に,下行大動脈内での血流に関して,計算により得られた軸方向の速度分布が計測結果とはあっておらず,これは計算に用いた流入境界条件および大動脈の形状に問題があることが示唆された.そこで,計測において得られたMRI強度画像から形状モデルを,MRI位相画像の速度情報を境界条件として用い,臨床計測情報と計算解析を組み合わせた患者個体別血流解析を行って,計算によって大動脈内の血流を再現するために重要な因子は何であるかについて検討を行った.結果として,大動脈入り口部の血流速度分布は上行大動脈における螺旋流の発達に影響を与えるものの,下流に向かうほどその影響は小さくなることがわかった.また,大動脈弓部のねじれや曲がりといった形状的な要因は流れの剥離に関与し,下行大動脈内の血流に大きな影響を及ぼすことが分かった.その一方で,大動脈弓頭頂部における分岐血管や血管のテーパーが流れに与える影響は局所的であることがわかった.流体力学的観点から大動脈内流れの乱れを定量的に評価するため,Fluid Momentum Indexを提案し,大動脈内流れの評価も行った.以上の結果について,今年度は2本の学会論文誌および2件の国際会議ならびに2件の国内会議にて広く公表した.また,更に3本の国際論文誌に投稿中であり,2本執筆中である.

今年，我们研究了左心室的舒张功能的影响以及左心室对二尖瓣的开头方法。我们发现，即使阀门的开放时间相同，阀门开口的开口形状不同，它不仅会影响舒张期间的血液流动，而且效果一直保持直到收缩，从而导致左心室效率的变化。我们还通过使用CINE PC-MRI测量左心室和主动脉的形状及其内部血流来验证直到去年进行的血流计算的有效性。结果，我们发现左心室和主动脉内的血流可以通过计算在全球范围内再现，但不一定要详细。特别是，关于降主动脉内的血流，未测量通过计算获得的轴向速度分布，这是测量结果，这是计算中使用主动脉的流入边界条件和形状。有人建议存在问题。因此，我们使用来自测量中获得的MRI强度图像的形状模型，使用MRI相图像中的速度信息作为边界条件，并进行了单个患者血流分析，结合了临床测量信息和计算分析，以研究哪些是通过计算中主动脉aorta内复制血流的重要因素。结果，主动脉入口处的血流速度分布会影响上升主动脉螺旋流的发展。但是，流动的效果在下游移动时会降低。此外，发现诸如主动脉弓的扭曲和弯曲之类的形态学因素参与流动脱离，并对降主动脉内的血流产生重大影响。另一方面，主动脉弓在流动弓上的分支血管和血管的锥度的作用是局部的。为了从流体动力学的角度定量评估主动脉流的湍流，发现流体是这种情况。我们提出了一个动量指数，并评估了主动脉中的流量。这些结果今年在两个学术期刊，两个国际会议和两个全国性的会议上广泛发表。此外，他们目前正在订阅三本国际期刊，其中两篇是著作。

项目成果

Effects of a Ventricular Untwisting on Intraventricular Diastolic Flow and Color M-mode Doppler Echocardiograms

心室解旋对心室内舒张血流和彩色 M 型多普勒超声心动图的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: Technology and Health Care 13・4
• 作者: 古川 克子;Du Dajiang;牛田 多加志;M.Nakamura et al.
• 通讯作者: M.Nakamura et al.

The effect of flow disturbances remaining at the beginning of diastole on intraventricular diastolic flow and color M-mode Doppler echocardiogram

舒张开始时残留的血流扰动对心室内舒张血流和彩色M型多普勒超声心动图的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Medical & Biological Engineering & Computing 42巻4号
• 作者: Masanori Nakamura;Shigeo Wada;Taisei Mikami;Akira Kitabatake;Takeshi Karino;Takami Yamaguchi
• 通讯作者: Takami Yamaguchi

Quantitative Measurements on the Human Ascending Aortic Flow Using 2D Cine Phase-Contrast Magnetic Resonance Imaging

使用二维电影相衬磁共振成像对人体升主动脉流量进行定量测量

• 发表时间: 2005
• 期刊: JSME International Journal, Series C 48・4
• 作者: M. Kawanishi;A. Ohura;K.S. Furukawa;T. Fukubayashi;K. Nakamura;T. Tateisi;and T. Ushida;S.Yokosawa et al.
• 通讯作者: S.Yokosawa et al.

M.Nakamura, S.Wada, T.Mikami, A.Kitabatke, T.Karino: "Computational study on the evolution of an intraventricular vortical flow during early diastole for the interpretation of color M-mode Doppler echocardiograms"Biomechanics and Modeling in Mechanobiolog

M.Nakamura、S.Wada、T.Mikami、A.Kitabatke、T.Karino：“舒张早期心室内涡流演变的计算研究，用于解释彩色 M 型多普勒超声心动图”机械生物学中的生物力学和建模