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協力研究員(理研所属):岩瀬 英仁 ダウンロードへ 論文リスト>>

研究の概要

[1] 弾性体による流体抵抗の影響について

図1 図2
図1 図2

 二次元で一様中における弾性円柱の流体抵抗を調べた。(→ダウンロードページ(11)(12)
弾性体が柔らかいときには、弾性円柱表面に進行波が発生することが判った(図1)。
この場合、流体抵抗は増加した。弾性体を硬くすると、レイノルズ数が低いときには、剛体に比べて流体抵抗は減少しないが、臨界レイノルズ数が越えた付近で、流体抵抗が減少することが判った(図2)<3>。

[2] 心臓左心室内の血流シミュレーション

図3 図4
図3 図4

 超音波エコー心画像からデータを抽出し、1心拍における心臓左心室のモデルを構築する方法を確立した<2>。
このモデルを用いて、有限体積法で数値血流解析を行った。格子生成は構造格子で行った(図3)。
入り口速度境界条件は超音波で計測したものを与えた。左心室中央部において渦が発生することがわかった
(図4)。

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[3] 腎動脈と腹部大動脈の血流シミュレーション

図5 図6 図7
図5 図6 図7

 CT腹部医用画像から大動脈と腎動脈の血管領域の輪郭データを自動抽出する手法を確立した<1>。
その方法では、GAによるパターン認識で血管領域を自動認識し(図3)、次にSnakeで認識された領域の輪郭データを抽出するものである(図5)。抽出したデータから腎動脈と大動脈のモデルを構築した。
さらに、そのモデルから構造格子で格子生成を行った(図6)。領域分割法による有限体積法で数値解析を行い、旋回流が発生することがわかった(図7)。

[4] V-CADによるボクセルモデル生成の研究

 CADを用いることでインタラクティブにモデルを構築することができるようになった。V-CADを用いることでソリッドモデルから直接にボクセルモデルを迅速に構築する手法を確立した。

[5] 脳大動脈主要部の広範囲血流シミュレーション

図8 図9 図10
図8 図9 図10

 CT頭部医用画像から脳動脈主要部のソリッドモデル(図8)を構築する手法を確立した(→ダウンロードページ(9))。V-CADによりボクセルモデルを構築した。
直交座標系の差分法を用い、数値血流解析を行った。複雑形状の脳大動脈主要部の血流シミュレーションが可能となった(図9)。また、脳動脈血管の構造線のデータを抽出する手法を確立した。
有限体積法のマルチブロック法を用いて、数値血流解析を行った(図10)。

[6] GDCによる脳動脈瘤血管内手術時の血流シミュレーション
図11 図12 図13
図11 図12 図13

 カテーテル、コイル、ステントおよびバルーンをCADでモデリングを行った。そのモデルをV-CADを用いてボクセルモデルを構築した(図11)。直交座標系の差分法解法を用い、数値解析を行った。ステントをおくことで瘤内の渦の発生をとめる事がわかった(図12)。また、コイルを置くことで渦の発生がなくなることが判った(図13)。手術時の血流シミュレーションが可能となった。

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