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寄附講座新規低侵襲画像診断法基盤開発研究

研究室概要

体に負担が無く、高い精度で疾患の診断が可能な新しい画像診断の開発や既存の技術の新たな分野への応用を目指して研究を行っています。当面、被曝のない、MR装置を用いた血行動態の4次元(3次元+時系列)での可視化技術の臨床応用を試みています。

研究プロジェクト

1.研究の背景・意義
心疾患、肺動脈疾患、動脈瘤、動脈解離、閉塞性動脈硬化症、など全身血管の病変の発生やその後の進行に血流動態が重要な因子であると考えられています。健常人や患者の個々の血流動態を正確に解析できれば、将来の病変の発生、その後の病気の進行状態が推定可能となり、予防や治療計画に役立つと考えられます。今までヒト血管の血流動態をin-vivoで3次元的に解析する方法は存在しなかったのですが、私共は10年ほど前に、スタンフォード大学とで開発された3次元シネ位相コントラスト磁気共鳴画像法(以下4DFLOW)を使用する機会を得て、それまで描出できなかった3次元血流情報を可視化して、今までに無い生理学情報を得て診療への応用を模索しております。最近になって、ウイスコンシン大学や、GEヘルスケア社、Siemens社、philips社などの大手医療機器メーカーも4DFLOWの製品開発に向けて注力しており、臨床現場では本技術の普及前夜といった状態であります。

2.研究の目的
私共の研究の当面の目的は磁気共鳴血管撮影所見(MR angiography; MRA)と3次元シネ位相コントラスト磁気共鳴画像法で求めた血流速度ベクトル、並びにこれから派生する壁剪断応力などのパラメータを病的血管と非病的血管で比較し、更に、患者と健常人で比較し、これにより、血行動態の異常と血管病変との関係を明らかにします。また、上記の磁気共鳴画像を用いた血流解析、血管モデルを使用したインビトロの血流解析、コンピュータを用いたシミュレーションによる血流解析(computational fluid dynamics、CFD、計算力学的流体解析)との比較検討も試みています。

rad.jpg
腹部大動脈瘤の流線図(収縮期)            剪断応力マップ

図の説明
流線図では非拡張部では血流は層流であるが、瘤内では乱流を生じているのがわかる。乱流により、同部の壁剪断応力は低下し、血管内皮はそれを感知して壁にatherogenic driveをかけ、ますます同部の壁は脆弱化し、瘤径増大、破裂へと向かうと推測される。

教員

構成員名役職所属
竹原 康雄 寄附講座教授 新規低侵襲画像診断法基盤開発研究
太田 康宣 寄附講座教授 新規低侵襲画像診断法基盤開発研究

研究実績

  • 2017年
    1. Miyazaki S, Itatani K, Furusawa T, Nishino T, Sugiyama M, Takehara Y, Yasukochi S. Validation of numerical simulation methods in aortic arch using 4D Flow MRI. Heart Vessels. 2017 Aug;32(8):1032-1044.
    2. Motoyama D, Ishii Y, Takehara Y, Sugiyama M, Yang W, Nasu H, Ushio T, Hirose Y, Ohishi N, Wakayama T, Kabasawa H, Johnson K, Wieben O, Sakahara H, Ozono S.Four-dimensional phase-contrast vastly undersampled isotropic projection reconstruction (4D PC-VIPR) MR evaluation of the renal arteries in transplant recipients: Preliminary results. J Magn Reson Imaging. 2017 Aug;46(2):595-603.
    3. Natsume K, Shiiya N, Takehara Y, Sugiyama M, Satoh H, Yamashita K, Washiyama N. Characterizing saccular aortic arch aneurysms from the geometry-flow dynamics relationship. J Thorac Cardiovasc Surg. 2017 Jun;153(6):1413-1420.
  • 2016年
    1. Suwa K, Saitoh T, Takehara Y, Sano M, Saotome M, Urushida T, Katoh H, Satoh H,Sugiyama M, Wakayama T, Alley M, Sakahara H, Hayashi H. Intra-left ventricular flow dynamics in patients with preserved and impaired left ventricular function: Analysis with 3D cine phase contrast MRI (4D-Flow). J Magn Reson Imaging. 2016 Dec;44(6):1493-1503.
    2. Yoshizawa N, Ueda Y, Nasu H, Ogura H, Ohmae E, Yoshimoto K, Takehara Y,Yamashita Y, Sakahara H. Effect of the chest wall on the measurement of hemoglobin concentrations by near-infrared time-resolved spectroscopy in normal breast and cancer. Breast Cancer. 2016 Nov;23(6):844-850.
    3. Odagiri K, Inui N, Hakamata A, Inoue Y, Suda T, Takehara Y, Sakahara H,Sugiyama M, Alley MT, Wakayama T, Watanabe H. Non-invasive evaluation of pulmonary arterial blood flow and wall shear stress in pulmonary arterial hypertension with 3D phase contrast magnetic resonance imaging. Springerplus.2016 Jul 13;5(1):1071.
    4. Sakata M, Takehara Y, Katahashi K, Sano M, Inuzuka K, Yamamoto N, Sugiyama M, Sakahara H, Wakayama T, Alley MT, Konno H, Unno N. Hemodynamic Analysis of Endoleaks After Endovascular Abdominal Aortic Aneurysm Repair by Using 4-Dimensional Flow-Sensitive Magnetic Resonance Imaging. Circ J. 2016 Jul 25;80(8):1715-25.
    5. Sakai N, Takehara Y, Yamashita S, Ohishi N, Kawaji H, Sameshima T, Baba S,Sakahara H, Namba H. Shear Stiffness of 4 Common Intracranial Tumors Measured Using MR Elastography: Comparison with Intraoperative Consistency Grading. AJNR Am J Neuroradiol. 2016 Jun 23. [Epub ahead of print]
    6. Sato Y, Nakahara K, Shimada M, Hara Y, Takayanagi D, Sawada N, Mukai S,Shimada S, Yamaguchi N, Hidaka E, Takehara Y, Ishida F, Kudo SE. Donor Left-Sided Heptectomy by Use of the Real-Time Moving Windows Method With 8-Centimeter Transverse Skin Incision. Transplant Proc. 2016 May;48(4):1083-6.
    7. Yoshihara S, Matsunaga M, Yaegashi T, Suzuki S, Naito M, Takehara Y. Unusual Serial Electrocardiographic Changes which Progressed to Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy. Intern Med. 2016;55(9):1103-8.
    8. Tsushima Y, Ishiguchi T, Murakami T, Hayashi H, Hayakawa K, Fukuda K, Korogi Y, Sugimoto H, Takehara Y, Narumi Y, Arai Y, Kuwatsuru R, Yoshimitsu K, Awai K,Kanematsu M, Takagi R. Safe use of iodinated and gadolinium-based contrast media in current practice in Japan: a questionnaire survey. Jpn J Radiol. 2016 Feb;34(2):130-9.
    9. Yamashita Y, Murayama S, Okada M, Watanabe Y, Kataoka M, Kaji Y, Imamura K, Takehara Y, Hayashi H, Ohno K, Awai K, Hirai T, Kojima K, Sakai S, Matsunaga N, Murakami T, Yoshimitsu K, Gabata T, Matsuzaki K, Tohno E, Kawahara Y, Nakayama T,Monzawa S, Takahashi S. The essence of the Japan Radiological Society/Japanese College of Radiology Imaging Guideline. Jpn J Radiol. 2016 Jan;34(1):43-79.
    10. Terada M, Takehara Y, Isoda H, Uto T, Matsunaga M, Alley M. Low WSS and High OSI Measured by 3D Cine PC MRI Reflect High Pulmonary Artery Pressures in Suspected Secondary Pulmonary Arterial Hypertension. Magn Reson Med Sci. 2016;15(2):193-202.