頸動脈血管の3次元化画像と脈拍を伴った血流シミュレーション

近年、脳卒中、心臓病、高脂血症、高血圧などの生活習慣病などが増加し、死因全体の60%を占めるようになった。
それらの、生活習慣病の原因の１つ、動脈硬化を観察するのに簡易な部分として頸動脈があげられる。
この頸動脈の検査方法に超音波エコーが用いられているが、血管の流れ方や計測方法などが影響し、
動脈硬化の原因でもあるプラーク発見が困難である。そのため、各個人の頸動脈形状や拍動状態、
プラークが存在する場合の血液の流れ（逆流現象）を解明することが必要となる。
これを血液流動シミュレーションで行うことにより、血液流動の特性を把握する。

◎解析モデル作成

<血管の3次元画像作成>　　

1. ２次元画像から３次元ソリッドモデル（STLファイル）を作成するプログラムを開発 ⇒”Vein”

1. 外頸動脈と内頸動脈に分岐している部分から総頸動脈の 　　測定可能な位置まで計測 2. 人間の脈拍は約60回/分 ⇒脈は１秒/回前後より一ヶ所 　　につき各２秒間測定 ⇒１ｍｍ間隔でプローブを停止 3. 1段あたり2秒間の計測⇒画像出力30Hz 4. 1mmピッチで60段 ⇒計3600枚／6cmの静止画を取得

2. プログラム中心座標設定　　

１．画像読込み ２．閾値を設定し２値化 ３．中心を求めるために３点を選択 ４．求めた中心から血管壁面までの距離（q1〜q8）を求める。 ５．q2、q4、q6、q8を距離にするため√２を掛ける。 ６．算出した数値をグラフ化して、グラフの半径角度ごとにｘ軸ｙ軸に変換する ７．Matlabのroipoly関数を使い、q1〜q8の半径の平均をタイトルに付け、作図する ８．画像をＲＧＢ処理する

3.”Vein”での3次元化した計算モデル

各ポジションでの画像を縦に並べて、画像間を補完することにより3次元画像を形成する. <血液条件> ニュートン流体 密度ρ = 1.0×103 [kg/m3] 動粘性係数ν = 4.0×10-6 [m2/s] 流入部は、いずれも 層流、非定常流れ

◎解析結果

非定常流れにおける分岐頸動脈モデルの流動特性の結果から、逆流現象は分岐のない総頸動脈モデルの時と違い、分岐部分に伸びることがわかり、流入波形にもよるが、ESCT分類では、２０％を超えたあたりから逆流現象が発生することがわかった。

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