脳動脈瘤の成長に関する計算生体力学研究:血管の適応反応がもたらす悪循環に注目して

脑动脉瘤生长的计算生物力学研究：关注血管适应性反应引起的恶性循环

基本信息

批准号：
07J55081
负责人：
下權谷祐児
金额：
$ 1.15万
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

脳動脈瘤の形成(発生・成長)や破裂において,血流による血管璧への力学的刺激・負荷(血行力学)が重要な役割を果たしていることが知られている.本年度は特に,脳動脈瘤の発生箇所の予測に有用な血行力学的指標を見出すことを目的として研究を遂行した.脳動脈瘤の発生に関わる力学的要因として,血流が壁に及ぼす力学的負荷の"大きさ"および"方向"の時間変動に着目した.すなわち,それらの時間変動が激しい場所ほど脳動脈にはより大きな負荷がかかることになり,結果,瘤の発生に至りやすいのではないか,との考えである.血管璧への力学的負荷を表す量の一つとして,血流による壁せん断応力の空間勾配(spatial wall shear stress gradient;SWSSG)が挙げられることから,本研究では,SWSSGの時間変動の評価式を独自に定式化した.その検証のために,(a)実際に脳動脈瘤を発症した患者(内頸動脈湾曲部に瘤を有する)の医用画像から再構築した,3次元実血管形状の数値データの提供を受け,(b)独自の手法により,計算機上で瘤を人為的に取り除いた後,瘤発生前の血管形状を力学的解析に基づいて再現し,(c)当該形状に対して,リアリスティックな拍動条件下で血流シミュレーションを行った上で,(d)上述の時間変動量の分布を計算により求めて瘤発生箇所との相関を調べた.その結果,本研究で定式化した新しい血行力学量は,瘤発生箇所において有意に高い値を示した.この結果は,当該量が脳動脈瘤の発生箇所の予測に有用な血行力学的指標になり得る可能性を示唆するものである.以上の成果は,Journal of Biomechanics誌において発表済みである.

众所周知，血流对血管壁造成的机械刺激和负荷（血流动力学）在脑动脉瘤的形成（发生/生长）和破裂中发挥着重要作用，我们进行了研究，目的是寻找对脑动脉瘤有用的血流动力学指标。预测动脉瘤发生的位置。脑动脉瘤发生的力学因素之一是血流对管壁的影响。我们关注的是机械负荷的大小和方向的时间变化。换句话说，这些时间变化越严重，对脑动脉施加的负荷就越大，这可能是导致动脉瘤发生的原因之一。表示血管壁上的机械负载的量是由于血流而产生的壁剪切应力的空间梯度。壁面剪应力在本研究中，我们独立制定了SWSSG时间变化的评估公式。为了验证这一点，（a）实际发生脑动脉瘤（颈内动脉弯曲部分有肿块）的患者。 (b)采用独特的方法，在计算机上人工切除动脉瘤后，根据力学分析再现了动脉瘤发生前的血管形状，(c)。对于这种形状，我们在真实脉动条件下进行了血流模拟，并且（d）计算了上述时间波动量的分布，并研究了与动脉瘤发生位置的相关性。结果，本发明中配制的新配方学习动脉瘤发生部位的血流动力学体积显示出显着较高的值，这一结果表明该体积可能是预测脑动脉瘤发生位置的有用血流动力学指标。它已发表在《生物力学》杂志上。