血流解析で医療を変える Redesigning Medicine with Blood Flow Analysis | 西野 輝泰 Teruyasu Nishino | TEDxTeikyoU

Key Concepts

• 4D Flow MRI解析 (4D Flow MRI Analysis): 心臓内の血流を時間軸を含めて可視化・解析する技術。
• 流体力学 (Fluid Dynamics): 流体の運動を物理学的に解明する学問。心臓手術の定量評価に応用。
• 先天性心疾患 (Congenital Heart Disease): 生まれつき心臓の構造に異常がある疾患。全人口の約1%に発症。
• バルサルバ洞 (Sinus of Valsalva): 大動脈の起始部にある膨らみ。レオナルド・ダ・ヴィンチが血流の渦を記述した部位。
• 心臓手術のシミュレーション: 仮想空間上で手術計画を立て、最適な術式を事前に検証するプロセス。

1. 事業の目的と背景

本事業は、これまで可視化が困難であった心臓や大動脈内の「血流」を可視化・解析するソフトウェアを開発し、診療や手術の精度向上に役立てることを目的としています。従来の心臓外科手術は、CTやMRI、エコーなどの静止画的データをもとに、外科医が頭の中でシミュレーションを行う「経験と勘」に頼る部分が大きく、客観的な定量評価が欠如していました。

2. 技術的根拠と歴史的背景

• レオナルド・ダ・ヴィンチの先見性: 1400年代、ダ・ヴィンチはバルサルバ洞における血流の渦を正確にスケッチしていました。同社のソフトウェアで解析した結果、ダ・ヴィンチの予想と現代の流体解析結果が完全に一致することが2020年の論文で証明されました。
• 流体力学の応用: 共同創業者である心臓外科医・板谷敬一氏の知見に基づき、流体力学を心臓手術に応用。これにより、心臓手術に「科学的な定量評価」をもたらす基盤を確立しました。

3. 先天性心疾患への応用とプロセス

先天性心疾患の患者は一人ひとり心臓の形が異なるため、標準的な設計図が存在しません。同社は以下のプロセスで手術を支援します。

1. 可視化: 4D Flow MRI解析ソフトウェアを用い、心臓内の血流を詳細に可視化。
2. 診断・評価: 疾患の特性を流体力学的に評価。
3. 仮想手術: 仮想空間上で人工血管の配置などをシミュレーション。
4. 最適化: プランAからDまで複数の術式を比較検討し、最も血流が良好になるプランを選択。

4. 重要なケーススタディ

• 単心室症の成人患者: 生後3回の手術を経て20歳で心不全に至った症例。左右の肺への血流バランスが崩れ、呼吸不全を起こしている状況に対し、シミュレーションを用いて最適な手術設計を行いました。
• 高齢化する先天性心疾患患者: 1970年代に日本で成功した先天性心疾患手術の生存者が40〜50代となり、再手術が必要なケースが増加。過去の術式が複雑なため、再手術の設計に同社のシミュレーション技術が活用されています。

5. 統計と社会的意義

• 市場規模: 全人口の1%が先天性心疾患を抱え、その半数に手術が必要。
• 社会的ニーズ: 日本では10人に1人、米国では5人に1人が生涯で心臓手術を経験する時代。
• ビジョン: 「医者の想像」に頼る手術から、「シミュレーションに基づいた科学的な手術」への転換を目指しています。

6. 結論

本技術は、心臓手術における「勘」を「科学」へと昇華させるものです。特に、個別の解剖学的構造が異なる先天性心疾患の子供たちや、複雑な再手術が必要な患者に対して、最適な手術計画を提供することで、生存率の向上と医療の質の向上に大きく貢献しています。同社のソフトウェアは既に世界の大学病院で導入されており、心臓手術の標準的なプロセスとして「血流解析」を定着させることを目指しています。