目的
血流解析というのは物理学の一分野である流体力学を心臓血管内の血流に適用し、循環器疾患に適用し理論的に血行動態や病態生理を把握し、手術治療を最適化しようとする学際的な学問である1) 2)。
本研究講座は本学がイニシアティブをとり、世界の発信源として行ってきた血流解析について産学連携・医工連携をより推進し、血流解析を礎に新たな循環器医療を開拓することを目的とする。具体的には生体弁等の新規台頭が相次ぐ心臓血管外科手術デバイスの生体内での血流評価や、現代の循環器疾患の鬼門とされる成人先天性心疾患へのアセスメントや手術治療など、従来の統計学的手法では限界であった循環器領域の種々の問題に対して、3D画像を駆使した血行動態評価や仮想手術シミュレーションの有用席を実証していくことを目的とする。
研究内容
血流解析の手法としては本講座が世界の発信源となっている下記マルチモダリティに基づく解析が用いられ、本学を中心とした産学連携研究により事業化がなされている3)。
- 非造影拍動追跡型の4D flow MRIによる血行動態解析およびMRI撮影プロトコル
- 生理学的拍動血流を再現した数値流体解析CFD (Computational Fluid Dynamics) およびComputer Graphicsを駆使した仮想手術シミュレーション
- 超音波血流解析: 超音波VFM (Vector Flow Mapping)および心内圧較差IVPG (Intraventricular Pressure Gradient)
- 心血管疾患で発生する異常血流がもたらす心臓血管への力学的ストレスの可視化・定量化
上記手法を用いて下記の臨床研究が遂行されている。
I. 心臓弁膜症手術におけるデバイスおよび術式評価（生体弁、弁形成術式）
II. 成人先天性心疾患手術での3次元的な血行動態アセスメント
III. 成人先天性心疾患手術での仮想手術シミュレーションを用いた術式の最適化
IV. 超音波血流解析に基づく心室拡張機能へのアセスメント
V. 大動脈疾患・冠動脈疾患・先天性心疾患における血行力学パラメータに基づく予後予測
VI. 血流解析のための心臓MRI・心臓超音波(術中経食道含む)・心臓CT等の循環器画像撮像法の最適化
また本講座は血流解析や血行動態解明の本邦における発信源としての機能を担い、下記の学際的な研究会を運営している。
A） 血流解析に関する基礎的な研究会『血流会』：流体工学・情報工学・機械工学等の工学技術の専門家、内科・外科・小児科・麻酔科・放射線科を含む循環器の診断と治療に関わる臨床各科、放射線技師・超音波技師等の循環器画像の撮像に関わる専門家、企業の技術者等からなる学際的な研究会で、血流解析に関わる萌芽的な研究を育成し、新たな医工連携・産学連携を推進している4)。
B） 血行動態へのアセスメントが困難な右心系疾患や成人先天性心疾患の症例検討を行う研究会『右心系と成人先天性心疾患の血行動態に関する研究会HERVAC』:右心系疾患や成人先天性心疾患に特有な右心機能不全、肺高血圧症、不整脈、心室間相互作用医、単心室循環、主心室拡張能などに関する問題に関し症例検討を通じ、循環器内科・小児循環器科・心臓血管外科・小児心臓血管外科とうの様々な専門家が集い未解決な症例に関して検討を行い、臨床経験を共有する目的の研究会5)。
参考文献
- Keiichi Itatani Advances in Hemodynamics Research. Nova Science Publisher
- Wikipedia"血流" https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%A1%80%E6%B5%81
- Cardio Flow Design Inc.Website http://cfd.life/ja/
- 血流会Website Website http://ketsuryukai.com/
右心系と成人先天性心疾患の血行動態に関する研究会HERVAC http://hervac.org/
開設期間
令和2年度実績
詳細はこちら（PDF）
