Quantification of Blood Flow Based on Color
Doppler Echocardiography
著者
スリ オクタムリアニ
number
64
学位授与機関
Tohoku University
学位授与番号
医工博博第85号
URL
http://hdl.handle.net/10097/00129820
1 氏名（本籍地） OKUTAMULIANIオ ク タ ム リ ア ニ Sriス リ 学 位 の 種 類 博 士（医工学） 学 位 記 番 号 医工博 第 ８５ 号 学位授与年月日 令和元年 ９月２５日 学位授与の要件 学位規則第４条第１項該当 研 究 科 、 専 攻 東北大学大学院医工学研究科（博士課程）医工学専攻
学 位 論 文 題 目 Quantification of Blood Flow Based on Color Doppler Echocardiography （カラードプラ心エコーに基づく血流の定量的評価） 論 文 審 査 委 員 （主査）東北大学 教授 西條 芳文 東北大学 教授 早瀬 敏幸 東北大学 准教授 船本 健一
論
文 内 容 の 要 旨
血流の定量的解析は心機能の診断と予後予測に寄与する。本研究ではカラードプラ心エコーデータ に流体力学の諸法則を応用してEchodynamography (EDG)と名付けた 2 次元血流表示方法を開発し た。心臓モデルにおけるparticle image velocimetry (PIV)データをカラードプラに変換したバーチャ ルカラードプラデータをEDG に代入し、結果を元データと比較して EDG の妥当性評価を行った。 超音波ビームに沿う方向の速度成分では相関は非常に高く (r2= 0.99)、ビームに垂直な方向の速度成分でも有意な相関 (r2=0.44) が認められた。臨床において正常者 (Norm) 6 名、大動脈弁狭窄症 (AS)
8 名、心筋梗塞 (MI) 7 名について EDG による血流解析を行った。血流パラメータとして vortex strength、vortex sphericity、Reynolds number などを計測し各群間で比較した。Vortex strength (Norm: 3.09±2.06 vs. AS: 5.36±2.81 (p<0.0001) vs. MI: 3.32±2.28 (p=0.184)), vortex sphericity index (Norm: 0.51±0.22 vs. AS: 0.99±0.44 (p<0.0001) vs. MI: 0.60±0.27 (p=0.626)) および Reynolds number (Norm: 1020±603 vs. AS: 2405±1562 (p<0.0001) vs. MI: 1290±913 (p=0.137) とNormとAS群間に有意差を認めた。Reynolds number はvortex strength (healthy: r=0.79, p<0.29, AS: r=0.98, p<0.001, MI: r=0.85, p=0.033) およびvortex sphericity index (healthy: r=0.21, p<0.001, AS: r=0.47, p<0.001,MI: r=0.47, p<0.001) のいずれとも有意な相関を示した。EDG による定量的血 流解析、特に心腔内の渦の解析は心機能の解析に重要な情報をもたらす。
別紙１
論 文 審 査 結 果 の 要 旨 及 び そ の 担 当 者
論文提出者氏名 Sri OKTAMULIANI
論文題目 Quantification of Blood Flow Based on Color Doppler Echocardiography （カラードプラ心エコーに基づく血流の定量的評価） 論文審査担当者 （主査）教 授 西條 芳文 教 授 早瀬 敏幸 准教授 船本 健一 論 文 審 査 結 果 の 要 旨 血流の定量的解析は心機能の診断と予後予測に寄与する。本研究ではカラードプラ心エコーデ ータに流体力学の諸法則を応用してEchodynamography (EDG)と名付けた2次元血流表示方法 を開発し、その妥当性および臨床的有用性を検討するものであり、全文６章よりなる。 第１章は序論であり背景と研究の価値を示し、本論文の全体構成を提示している。 第２章はカラードプラ法の基本と課題、大動脈弁狭窄症（AS と心筋梗塞（MI 等の病的状態 が心機能に及ぼす影響について述べている。 第３章ではEDGによりカラードプラ画像から2次元血流ベクトルを算出する方法について、臨 床診断装置によって取得されたカラードプラ画像に対する処理、渦流成分と基本流成分への分 離、既存の流れ関数、新たに提案する流量関数により2次元ベクトルを算出する手法、渦の定 量的評価パラメータについて述べている。
第４章では心臓モデルにおけるparticle image velocimetry (PIV)データをカラードプラに変換し たバーチャルカラードプラデータをEDGに代入し、結果を元データと比較してEDGの妥当性 評価を行い、超音波ビームに沿う方向の速度成分では相関は非常に高く (r2 = 0.99)、ビームに 垂直な方向の速度成分でも有意な相関 (r2 =0.44) が認められた。 第５章では正常者、AS患者、MI患者の血流動態をEDGにより得られた流体科学的パラメータ によって解析し、vortex sphericity indexおよびReynolds numberが3群間に有意差を示し 、Reynolds numberは vortex strengthおよびvortex sphericity indexと有意な相関を示した。ま た、左室駆出期における血流速度の加速を示すMain Flow Axis Lineの解析で、AS患者では心 基部において血流にブレーキがかかることが明瞭に示された。 第６章では結論と今後の展望を述べている。 以上要するに本論文は EDGによる定量的血流解析、特に心腔内の渦の解析は心機能の解析に 重要な情報をもたらすことを理論的、臨床的に示したもので、生体計測工学の発展に寄与する ところが少なくない。 よって、本論文は博士(医工学)の学位論文として合格と認める。
