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Development of a bed-side hemodynamic simulator for complex congenital heart anomaly

Research Project

Project/Area Number 19K09282
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 55030:Cardiovascular surgery-related
Research InstitutionNational Cardiovascular Center Research Institute

Principal Investigator

Shimizu Shuji  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (80443498)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宍戸 稔聡  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (60300977)
小谷 恭弘  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (90534678)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords先天性心疾患 / シミュレーション / 血行動態 / ベッドサイド
Outline of Research at the Start

本研究では、複雑心奇形患者個々人の血行動態を再現できるベッドサイド・シミュレータを開発し、血行動態の変化を予測することで、最適な治療法を選択できるシステムを開発する。本研究は、コンピュータ・シミュレーションの成果を臨床へと応用することで、患児個々人に合せた最適な医療を提供するものであり、先天性心疾患、特に複雑心奇形の血行動態管理において臨床医の経験を補い、治療をサポートするのみならず、先天性心疾患児の生命予後やQuality of Lifeを改善するものである。

Outline of Final Research Achievements

In the postoperative management of patients with complex congenital heart anomalies, a computational hemodynamic simulation will be useful to predict hemodynamic changes after surgery and medical treatments and be helpful in selecting the patient’s specific treatment. In this study, we develop a computational system which can predict hemodynamics of complex congenital heart anomalies at the bedside to realize personalized medicine. To perform patient’s specific simulation, we developed an algorithm in which patient’s initial parameters were set according to patient’s age and physique and then these parameters were properly corrected using clinically obtained data, such as blood pressure, central venous pressure and arterial oxygen saturation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

先天性心疾患、特に複雑心奇形においては、患児個々人によって心臓の解剖から機能にいたるまで千差万別であり、専門医でも血行動態の変化を予測できず、手探りで治療を行なわねばならない場合も少なくない。本研究で開発されるシステムは、コンピュータ・シミュレーションの成果を臨床へと応用することで、患児個々人に合せた最適な医療を提供するものであり、本研究の得られる成果は、先天性心疾患、特に複雑心奇形の血行動態管理において、臨床医の経験を補い、治療をサポートするのみならず、ひいては先天性心疾患児の生命予後やQuality of Life(QOL)を改善するものである。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2023 2022 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Impact of delayed ventricular wall area ratio on pathophysiology of mechanical dyssynchrony: implication from single-ventricle physiology and 0D modeling2020

    • Author(s)
      Hayama Yohsuke、Shimizu Shuji、Kawada Toru、Negishi Jun、Sakaguchi Heima、Miyazaki Aya、Ohuchi Hideo、Yamada Osamu、Kurosaki Kenichi、Sugimachi Masaru
    • Journal Title

      The Journal of Physiological Sciences

      Volume: 70 Issue: 1 Pages: 38-38

    • DOI

      10.1186/s12576-020-00765-y

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Fenestration improves the hemodynamics in the failing Fontan patients under mechanical circulatory support2023

    • Author(s)
      Shuji Shimizu, Yasuhiro Kotani, Toshiaki Shishido
    • Organizer
      日本生理学会第100回記念大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 左室心筋粘性の存在は不全心の左室心筋弾性を見かけ上、低下させる2022

    • Author(s)
      清水秀二、小谷恭弘、宍戸稔聡
    • Organizer
      第99回日本生理学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Effects of the left ventricular viscosity on a failed heart: An in-silico an alysis2020

    • Author(s)
      Shimizu Shuji、Kotani Yasuhiro、Shishido Toshiaki
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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