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.

在今年，现在已经开发出的支架形状优化程序已应用于实际形状动脉瘤，并且当使用动脉瘤内的平均流速为目标函数时，计算了最佳支架形状。在实际形状的动脉瘤中，观察到局部流入动脉瘤（流入的捆绑，boi），并形成最佳支架形状，其中支撑物集中在该BOI中。支架的孔隙率（支柱数）被更改以优化，并使用3D可视化进行了最佳支撑位置的估计和比较，我们作为先前的研究进行了。两个支撑杆分布在BOI中，由支柱引起的动脉瘤的血流降低速率也显示出良好的一致性。优化程序使用200个形状来搜索形状，并进行了数值分析。使用三维可视化，只能使用两个数值分析来搜索有效的支撑位置，因此，建议通过结合这两种方法，可以大大减少找到最佳支架所需的时间。近年来，已经进行了研究，以对动脉瘤治疗和破裂预测的动脉瘤形状进行分类和创建数据库。因此，有人建议，通过根据动脉瘤形状的分类对支架形状进行分类并关联，可以获得有关新医疗设备设计的知识。在今年，为这项研究选择了两份期刊提交文件，并在第二年将提交有关支架的孔隙率和优化前后的降低血流的论文。