4D Flow MRI

4D Flow MRIは血流速度場を3次元的に取得するMRIの撮影方法の一つで、実測で体内の血流を3次元で計測できる唯一のモダリティです。4D Flow MRIで得られる膨大な血流速度のデータは血流を流体力学に解釈することを可能とし、弁膜症、大動脈疾患、先天性心疾患など血流が病態を左右する疾患の研究において強力なツールになりうるものとして注目されています。

弁膜症、大動脈疾患、先天性心疾患など血流が病態を左右する疾患の観察研究において利用されており、4D Flow MRIで得られる膨大な血流速度のデータは血流を流体力学的に演算し、可視化・定量化することを可能とします。

心臓内部と大動脈弓の解析例(Flow Pattern表示)

 

4D Flow MRIの特徴

流れの可視化と定量化

4D Flow MRIは3次元的に連続な流速分布を得ることで下図のような流れの分布を可視化することが可能です。3次元的にフルボリュームでデータが取得されるため、撮影後に任意の断面で流量の変化を測定することに研究利用されています。

エネルギー損失

流体は圧力と速度の力学的エネルギーを持っています。循環器において大きなエネルギー損失は心負荷となり、大動脈弁狭窄症などの症例では生命予後に影響することが報告されています。 4D Flow MRIでは
流体力学と循環生理学の理論に基づき、血液の粘性と流速場の情報(ベクトル)を演算することで 「MRI で撮影されるデータのみ」からエネルギー損失として算出することが出来ます。

壁へのストレスを計算

血流が血管壁をこすりつける力であるWall Shear Stress(WSS)が強すぎると血管が傷つき、プラークや動脈瘤が破綻する可能性があります。逆に弱すぎると徐々にコレステロールが沈着しプラークが進展すると言われています。4D Flow MRIはWSSを計算し、カラー表示することが可能で、血管内皮の変性に関わる研究に役立てられています。

研究用ソフトウェアの開発

当社では4D Flow MRIの研究のためのソフトウェアの開発を行っています。これまでコンピューターシミュレーションでの血流解析によって培ったノウハウをベースに、心臓外科医、流体力学研究者、ソフトウェアエンジニアがチームとなって開発を進めています。
本ソフトウェアの開発は2018年度 AMED医工連携の事業として採択され、2021年の実用化を目指し医療機器としての開発を進めています!


研究者、研究機関の方へ

研究用ソフトウェアの有償での提供が可能です。詳しい情報が必要な方はお気軽にお問い合わせください。

参考文献

1) Keiichi Itatani Advances in Hemodynamics Research (Nova Science Publisher)
2) Chatzizisis YS, Jonas M, et al.  Prediction of the localization of high-risk coronary atherosclerotic plaques on the basis of low endothelial shear stress: an intravascular ultrasound and histopathology natural history study. Circulation. 2008;117(8)993-1002.
3) Nabeta T, et al. Vortex flow energy loss reflects therapeutic effect in dilated cardiomyopathy. Eur Heart J.

本ソフトウェアは研究用ソフトウェアであり日常の診療に利用することはできません。