内頚動脈瘤に対する流体構造連成解析を用いた力学指向型コイルサイズ選択

科学分野:

• 生物医学工学
• 医用物理学
• 心血管研究

背景:

• コイル塞栓術は脳動脈瘤の標準治療である。
• 動脈瘤の血行動態および力学に対するコイルサイズの影響は不明なままである。

研究 の 目的:

• 内頚動脈（ICA）動脈瘤の血行動態および力学的特性に対するコイルサイズ変化の影響を調査すること。
• コイル介入における力学指向型精密治療の理論的根拠を提供すること。

主な方法:

• 任意ラグランジュオイラー（ALE）法を用いた流体構造連成（FSI）法を利用した。
• 非ニュートン血液の流れと線形弾性動脈壁をシミュレートした。
• 計算流体力学（CFD）を用いて結果を予測した。

主要な成果:

• コイルサイズの増大は、動脈瘤壁せん断応力（WSS）、時間平均WSS（TAWSS）、および振動せん断指数（OSI）を有意に低下させた。
• サイズが大きすぎるコイルは、母血管の圧迫、隣接する分岐のTAWSSの上昇、および動脈瘤壁の応力集中を引き起こした。
• 動脈瘤ドームの変位とフォンミーゼス応力は、コイルサイズとともに最初は減少し、その後増加した。

結論:

• 適切なコイルサイズは、血流速度と渦を管理することにより、動脈瘤の変位と応力を最小限に抑えるために重要である。
• 動脈瘤の形態と血行動態に基づいた個別化治療計画が推奨される。
• 本研究結果は、コイル介入における力学指向型精密治療への移行を支持する。