脳動脈瘤治療用ステントの形状最適化法の開発

脑动脉瘤治疗支架形状优化方法的开发

基本信息

批准号：
11J08607
负责人：
安西眸
金额：
$ 1.22万
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：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J08607/
关键词：
フローダイバータ脳動脈瘤最適化 CFD ステント

项目摘要

当該年度はこれまでに開発を行ってきたステント形状最適化プログラムを実形状動脈瘤に対して適用し, 瘤内平均流速を目的関数とした際の最適ステント形状の算出を行った. 実形状動脈瘤では, 親血管の曲がり・捻じれによって発生する局所的な動脈瘤への流入(Bundle of Inflow, BOI)が観察されており, 最適ステント形状は, このBOI部にストラットが集中する形状となった.ステントの多孔率(ストラットの本数)を変化させ最適化を行い, 先行研究として行ってきた3次元可視化による最適ストラット位置の推定と比較を行ったところ, どちらのストラットもBOI内部に分布し, さらにはそのストラットによる瘤内の血流低減率も良い一致を示した.最適化プログラムでは, 形状探索のために200形状を用いて数値解析を行っているが, 3次元可視化を用いた方法では2通りの数値解析のみで効果的なストラット位置を探索でき, したがって, これら2つの手法を組み合わせることで, 最適ステントを求めるために要する時間を劇的に短縮することが可能であると示唆される.近年では動脈瘤治療や破裂予測のため, 動脈瘤形状を分類し, データベース化する研究が行われている. そこで, 瘤形状の分類に従い, ステント形状も分類し対応付けることで, 新しい医療デバイス設計に関する知見が得られる可能性が示唆された.当該年度は, 本研究に関する研究で2本の雑誌投稿論文が採択されており, また翌年度にはステントの多孔率と最適化前後の血流低減率に関する論文を投稿予定である.

在本财年，我们将迄今为止开发的支架形状优化程序应用于真实形状的动脉瘤，并计算了以动脉瘤内的平均流速为目标函数时的最佳支架形状。已观察到由于载瘤血管弯曲或扭曲而进入动脉瘤（Bundle of Inflow，BOI），最佳支架形状为：形状使得支柱集中在该 BOI 区域。我们通过改变支架的孔隙率（支柱数量）进行优化，并将其与我们在之前的研究中使用 3D 可视化对最佳支柱位置的估计进行比较然而，两个支柱都分布在 BOI 内部，并且由于支柱导致的动脉瘤内血流减少率也显示出良好的一致性。在优化程序中，使用 200 个形状进行数值分析来搜索形状。利用3D可视化的方法，只需两次数值分析即可搜索有效的支柱位置；因此，通过结合这两种方法，可以大大缩短找到最佳支架所需的时间。进行动脉瘤形状分类并创建动脉瘤治疗和破裂预测的数据库。因此，根据动脉瘤形状的分类对支架形状进行了匹配，提出有可能获得有关新型医疗器械设计的知识。今年，与该研究相关的研究接收了两篇期刊论文，明年，我计划对支架孔隙率和优化前后进行研究提交一篇关于血流量减少率的论文。