平成29（2017）年度　一般研究１実施報告書

課題番号	29−共研−1005	分野分類		統計数理研究所内分野分類		a
				主要研究分野分類		5
研究課題名	安定的血流低下に貢献するステントストラット間距離の探索
フリガナ 代表者氏名	オオタ マコト 太田 信		ローマ字		Ohta Makoto
所属機関	東北大学
所属部局	流体科学研究所
職　　名	准教授

研究目的と成果（経過）の概要

血管壁が瘤状に肥大化する病気である脳動脈瘤の治療法に血管内治療がある.近年ではフローダイバータステント(FD)と呼ばれる，動脈瘤内の血流を低減させ血栓化を促す医療デバイスが注目を集めている．現状のFDは一様に密なストラットで構成されており，低多孔率のため親血管が血栓で塞栓する可能性が指摘されている．これに対して，近年では最適化と呼ばれる手法を用いて，高多孔率でありながら血流低減効果の高いステント形状の探索が行われている．しかしながらこれまでの研究において，最適化は多数の計算モデルを必要とすることから，微細なFD表面形状に適合した計算格子を作成するために作業者に大きな負担がかかることや計算時間が大量になることが指摘されていた．例えば,通常微細なFD表面形状の計算格子作成には1週間程度を要し，時には格子作成が困難な場合もある．これは，FD表面形状のスケールと動脈形状のスケールには約200倍程度の差があり，そのスケール差に適合した計算格子形状の作成パラメータを見つけ出すのが困難なためである．そこで申請者らは理想形状動脈瘤に対し，格子ボルツマン法と擬似焼きなまし法を組み合わせることにより，ステント形状作成，計算格子生成，数値流体計算，血流低減効果の評価の一連の過程を自動化した，ステント形状最適化プログラムの開発を行い，自動化プロセスの有効性を示した．その結果，これまでの動脈瘤への流入を妨げるためには，流入領域にストラットが配置されることが重要であると示唆された．また，昨年度は，ストラット位置が血流に及ぼす影響について，ストラットが取り得る位置全ての探索を行い，ステントの持つ血流への影響を調べた．このことから，最小限の労力で最適なステントへの加工変更を可能となってきた．さらに，今年度は，ステントストラットが数個あるうちに，コンビネーション的に血流を低下させる方法を探索する事で，ストラット一本の影響から数本単位で影響を考慮できるプログラムを開発する．
成果として、2本以上のストラットで最適な距離があることが分かった。その最適な距離があるのは、特定の場所に流れが集中しているためであり、そこを抑えるような間隔が重要であると言える。
さらに、最適化ステント形状に至るまでのデザイン設定を探索するため、surrogateモデルを用いておこなったところ、ある特定の距離が必要で、それはバックフローや血管壁の硬さに影響することが分かった。

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

Kazuhiro Watanabe, Hitomi Anzai, Makoto Ohta
FLOW SIMULATIONS TO ESTABLISH THE RELATIONSHIP BETWEEN THE INFLOW ZONE IN THE NECK OF A CEREBRAL ANEURYSM AND THE POSITIONS OF STRUTS
[International Mechanical Engineering Congress & Exposition 2016, November 11-17, Phoenix Convention Center, Phoenix, AZ, USA]

Kazuhiro Watanabe, Hitomi Anzai, Makoto Ohta
Exploring the relationship between the inflow zone and strut positions within the aneurysm orifice: a hemodynamic simulation study（P35）
[13th International IntraCranial Stent Meeting, Nov. 26-27, 2016, Kobe, Japan]

Hitomi Anzai, Kazuhiro Watanabe, Makoto Ohta
Optimal Interval of two struts relative to aneurysm inflow
[VII European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, June 5-10, Crete, Greece]

Kazuhiro Watanabe, Hitomi Anzai, Makoto Ohta
HOW TO FIND OUT OPTIMAL INTERVAL OF STRUTS FOR CEREBRAL ANEURYSM? (Poster #41)
[5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics(SJB2017), Sep. 14-17, 2017, Parkhotel Beau Site, Zermatt, Switzerland]

Hitomi Anzai, Yuuki Yoshida, Makoto Ohta
ANALYSYS OF OPTIMAL STENT STRUCTURE FOR FLOW STAGNATION USING SELF-ORGANIZING MAPS (Poster #3)
[5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics(SJB2017), Sep. 14-17, 2017, Parkhotel Beau Site, Zermatt, Switzerland]

Makoto Ohta, Kazuhiro Watanabe, Mingzi, Zhang, Bastien Chopard, Hitomi Anzai
Development of Program for surveying stent strut position (Second report, Poster)
[The 17th International Symposium on Advanced Fluid Information, November 1-3, 2017, Sendai, Miyagi, Japan]

Kazuhiro Watanabe, Hitomi Anzai, Makoto Ohta
Poster Award（13th International IntraCranial Stent Meeting, Nov. 26-27, 2016, Kobe）
[Exploring the relationship between the inflow zone and strut positions within the aneurysm orifice: a hemodynamic simulation study]

Kazuhiro Watanabe, Hitomi Anzai, Makoto Ohta
Travel Award (5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics, Sep. 14-17, 2017, Parkhotel Beau Site, Zermatt, Switzerland)
[HOW TO FIND OUT OPTIMAL INTERVAL OF STRUTS FOR CEREBRAL ANEURYSM?]

www.ifs.tohoku.ac.jp/bfc

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

Kazuhiro Watanabe, Hitomi Anzai, Makoto Ohta
Flow simulations to establish the relationship between the inflow zone in the neck of a cerebral aneurysm and the positions of struts
[August 23, 2016, Swiss Federal Institute of Technology in Zurich, Zurich, Switzerland, 10 persons]

研究参加者一覧
氏名	所属機関
安西 眸	東北大学
Zhang Mingzi	東北大学
中野 慎也	統計数理研究所
渡邉 和浩	東北大学