Online Journal
電子ジャーナル
IF値: 1.878(2021年)→1.8(2022年)

英文誌(2004-)

Journal of Medical Ultrasonics

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2012 - Vol.39

Vol.39 No.Supplement

一般口演
基礎:血流・ドプラ計測

(S338)

2次元超音波計測融合シミュレーションによる頸動脈分岐部の非定常血流量推定

Estimation of Unsteady Flow Rate in Bifurcation of Carotid Artery by Two-Dimensional Ultrasonic-Measurement-Integrated Simulation

門脇 弘子1, 船本 健一2, 早瀬 敏幸2, 曾根 周作3, 小笠原 正文4, 地挽 隆夫4, 橋本 浩4, 見山 広二4

Hiroko KADOWAKI1, Kenichi FUNAMOTO2, Toshiyuki HAYASE2, Shusaku SONE3, Masafumi OGASAWARA4, Takao JIBIKI4, Hiroshi HASHIMOTO4, Kouji MIYAMA4

1東北大学大学院工学研究科, 2東北大学流体科学研究所, 3東北大学大学院医工学研究科, 4GEヘルスケアジャパン超音波研究室

1Graduate School of Engineering, Tohoku University, 2Institute of Fluid Science, Tohoku University, 3Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University, 4Ultrasound Laboratory, GE Healthcare Japan

キーワード :

【目的】
頸動脈分岐部は動脈硬化の好発部位であり超音波診断が広く行われている.著者らは,超音波計測と数値シミュレーションを融合した超音波計測融合シミュレーションにより,頸動脈血流の臨床データを用いて2次元血流解析を行い,血管病態と血行力学パラメータとの間に相関が存在することを示した.また,前報において,血管分岐部の予備的解析として,単純形状の分岐管モデルの定常流に対して超音波計測融合シミュレーションを行い,下流端の抵抗値を調整パラメータとした分岐部の流量推定手法を提案したが,その後本手法は非定常流に適用が困難であることが判明した.本報告では,非定常流にも適用可能な分岐部の新たな流量推定手法を提案するとともに,実際の頸動脈血管形状内の非定常流について数値実験を行い,提案手法の有効性について検証する.
【方法】
本研究では,40歳代の健常男性ボランティアの頸動脈分岐部のカラードプラ計測を行った(GEヘルスケア LOGIQ7).カラードプラ計測データより分岐部の血管形状を画像処理により抽出し,2次元計算格子上に分岐血管領域を設定した.超音波計測融合シミュレーションでは,SIMPLER法に類似の手法により流れ場の数値計算を行う.分岐前の血管領域における基準解と計算結果のドプラ速度の差の絶対値和を最小にするような流量を,黄金分割法に基づき決定する.さらに,分岐後の領域のドプラ速度誤差の和が0になるように,不動点反復法を用いて分流比を決定する.決定された分流比を基に下流端速度境界条件を調整する手法を新たに考案した.さらに計測融合シミュレーションでは,流れ場全体において,ドプラ速度の誤差に比例する仮想的なフィードバック力を与えて計算を行う.本報告では,数値実験により,提案手法の有効性を検証した.最初に,放物分布の速度分布を有し,時間的には正弦的な振動成分と定常速度成分との和で表される上流端境界条件を仮定し,さらに分岐部の分流比を指定して数値計算を行い,実際の血流のモデルである基準解とした.その後,上流端の速度分布は未知として一様流を仮定し,流量および分岐部の分流比も未知として超音波計測融合シミュレーションを行った.
【結果と考察】
シミュレーション結果の流れ場を図に示す.提案した頸動脈分岐部の流量推定に対する有効性を検証することができた.