脳動脈瘤における血流の計算流体力学シミュレーション

ソース:ジョセフ・C・マスカット、ヴィタリー・L・レイズ、クレイグ・J・ゲルゲン、ウェルドン・スクール・オブ・バイオメディカル・エンジニアリング、パデュー大学、ウェスト・ラファイエット、インディアナ州

このビデオの目的は、患者または動物特有の血管系に基づく計算流体動的(CFD)シミュレーションの最近の進歩を記述することです。ここでは、被験者ベースの容器セグメンテーションを作成し、オープンソースと商用ツールを組み合わせて、フローモデル内で高分解能数値解を決定した。多くの研究は、血管内の出血力学的状態がアテローム性動脈硬化症、動脈瘤、および他の末梢動脈疾患の発症および進行に影響を与えることを実証している。それに加えて、ルミナル圧、壁せん断応力(WSS)、および粒子滞留時間(PRT)の直接測定は、生体内で取得することが困難である。

CFDは、そのような変数を非侵襲的に評価することを可能にする。さらに、CFDは手術後の流れの状態に関するよりよい先見性を医師に提供する外科技術をシミュレートするために使用される。磁気共鳴画像(MRI)、磁気共鳴血管造影(MRA)、飛行時間(TOF-MRA)またはコントラスト増強MRA(CE-MRA)と位相コントラスト(PC-MRI)の2つの方法により、船舶の形状と時間分解3D速度場を得ることができます。それぞれ。TOF-MRAは、画像化されたボリュームに適用される繰り返しRFパルスによる静的組織からの信号の抑制に基づいている。信号は、流れる血液と共に体積に移動する不飽和スピンから得られる。CE-MRAは、ガドリニウムなどの造影剤を使用して信号を増加させるため、複雑な再循環流を有する血管をイメージングするためのより良い技術です。

これとは別に、PC-MRIはバイポーラ勾配を利用して流体の速度に比例する位相シフトを生成し、時間分解速度分布を提供します。PC-MRIは血流速度を提供することができるが、この方法の精度は限られた時空間分解能および速度のダイナミックレンジの影響を受ける。CFDは優れた解像度を提供し、高速ジェットから疾患血管で観察される遅い再循環渦まで速度の範囲を評価することができます。したがって、CFDの信頼性はモデリングの仮定に依存するが、それは診断および治療を導くことができる患者特有の流れ分野の高品質、包括的な描写のための可能性を開く。