2020年度において公益財団法人JKAの機械工業振興補助事業(研究補助)「2020年度 高齢者大動脈解離の流体構造連成解析による臨床高度化を実現するシステムの研究開発と社会普及 補助事業」として研究開発を進めました。ここでの成果を情報発信します

補助事業番号  2020M-202
補助事業名   2020年度 高齢者大動脈解離の流体構造連成解析による臨床高度化を実現するシステムの研究開発と社会普及 補助事業
補助事業者名  岐阜工業高等専門学校 建築学科 教授 柴田 良一

1 研究の概要

本研究の実施結果としては、工学的用途で開発された流体構造連成解析システムを拡張し、大動脈解離現象の実践的な医学的分析への適用を可能にし、その解析技術を展開させるために活用講習会を企画しています。現場の医療関係者を対象に、東京と大阪での開催を予定しています。この講習会においては、研究開発で蓄積した解析技術をハンドブックにまとめてテキストとして利用する計画であり、ここで修得した解析技術を医療現場に持ち帰ることで自由に活用できる解析システムが広く展開することを狙っています。

2 研究の目的と背景

【目的】本研究では近年著しい発展を見せている工学的数値解析技術として、流体構造連成解析に注目し、この解析システムとして研究開発と臨床活用の2つの段階を目指した、大動脈解離現象の定量的な評価システムの工学的開発と医学的検証を行い、超高齢社会での臨床応用を目指した社会実装による有効活用を実現する。
【背景】今後の超高齢社会においては、単なる生命が維持される生命寿命を伸長させるだけでなく、社会の役割を担い個人の幸福を実現できる健康寿命の確保が求められている。さらに社会保障の観点からも予防的医療技術が不可欠であり、健康寿命から生命寿命とのずれを埋める革新的医療技術の必要性とされ、最先端工学技術との医工連携研究開発が緊急課題である。

3 研究内容

(1)大動脈解離の流体構造連成解析による臨床高度化システムの開発

【対象】超高齢社会における健康寿命を著しく阻害する要因として、高齢者の解離性胸部大動脈瘤(以下は大動脈解離)がある。この疾患は外科手術が有効であるが高齢者に対して侵襲の影響は大きく、早期治療において適切な手術時期を検討するための経過予測が不可欠であり、医工連携技術による大動脈解離現象の評価分析を必要とする。
【手法】従来の血流解析では血管構造を固定した境界条件として扱っており、実際の血管は非常に柔軟な構造体であり不完全な分析であった。大動脈解離では血管内膜が解離する現象であり、血管構造の柔軟性を考慮した流体構造連成解析が不可欠である。そこで本研究では、無償で利用可能な解析ツールを用いた大動脈解離状態の数値モデルの大規模数値解析を実現し、定量的評価により経過予測を可能にする。さらに臨床現場への展開を進めるための社会実装を展開する。
【開発】流体構造連成解析システムは、工学的応用のみで検証を進められており、医工連携課題として血管と血流を精密に分析することが必要な大動脈解離については、申請者らのチームが先進的な取り組みを進め、予備検証において臨床活用に必要な定量的評価指標を確立している。さらには高齢者の臨床現場での有効活用を進めるために、クラウドシステムでの大動脈解離の評価検証システムを公開する。

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大動脈解離の3次元メッシュモデル                       流体解析の入力と出力の定義

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大動脈の拡張の状態                             血管内部の圧力の分布

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Last-modified: 2022-11-04 (金) 02:27:35 (479d)