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Understanding of cerebral circulation in cerebral resuscitation and development of therapeutic strategies using machine learning

Research Project

Project/Area Number 20K17893
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 55060:Emergency medicine-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Tachino Jotaro  大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任助教(常勤) (50747152)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords心停止 / 低酸素性虚血性脳損傷 / 脳血管自動調節能 / 近赤外分光法 / 時間依存性共変量 / 脳血管自己調整能 / 近赤外光 / 脳局所酸素飽和度 / 神経予後予測 / 脳低温療法 / 脳神経蘇生 / 脳血流自動調節能 / 機械学習
Outline of Research at the Start

心停止蘇生後患者において心拍再開後、その時期により脳循環はリアルタイムに変化し続ける。蘇生後に脳局所酸素飽和度(rSO2)を持続測定することで、脳血管自動調節能(Autoregulation)を評価し、脳循環に基づいた管理目標を明確な形で設定することで、神経予後改善のための治療戦略を開発する。
加えて、蘇生後患者の神経予後予測に関して機械学習の手法を用い、予測モデルが常にブラッシュアップされるシステムを構築する。

Outline of Final Research Achievements

In patients resuscitated after out-of-hospital cardiac arrest, non-invasive evaluation of cerebrovascular autoregulation (CVAR) revealed that longer periods of undetectable CVAR significantly increased mortality rates. CVAR, which maintains cerebral blood flow despite changes in blood pressure, was known to decline after cardiac arrest, but its impact on outcomes was unclear. Our research used data from cerebral oxygen saturation and mean arterial pressure to assess CVAR changes over time, using undetectable CVAR duration as a time-dependent covariate in survival analysis. Results indicated that longer undetectable CVAR periods were linked to higher mortality. These findings can aid in predicting neurological outcomes and prevent premature withdrawal of care in potentially recoverable patients. Maintaining proper CVAR post-resuscitation may improve outcomes, highlighting the potential of individualized treatments based on cerebral circulation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果には大きく二つの意義がある。第一に、蘇生後早期の臨床データから死亡率の高いサブグループを特定可能となることで、より強化した治療介入を行うべき集団の特定に役立てることができる。さらに、回復する可能性がある方の早期の治療差し控えを回避することに役立つ可能性がある。第二に、脳循環を適正に保つ集中治療管理を行うことが生命予後の改善を示唆するものであり、脳循環に基づいた全身管理方法を開発することが蘇生後の神経後遺症を減じるブレイクスルーとなる可能性があると考えられる。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2023 2020 Other

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

  • [Journal Article] Association between time-dependent changes in cerebrovascular autoregulation after cardiac arrest and outcomes: A prospective cohort study2023

    • Author(s)
      Tachino Jotaro、Nonomiya Yuta、Taniuchi Satsuki、Shintani Ayumi、Nakao Shunichiro、Takegawa Ryosuke、Hirose Tomoya、Sakai Tomohiko、Ohnishi Mitsuo、Shimazu Takeshi、Shiozaki Tadahiko
    • Journal Title

      Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism

      Volume: 43 Issue: 11 Pages: 1942-1950

    • DOI

      10.1177/0271678x231185658

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 脳血流自動調節能を評価することで脳神経蘇生を解き明かす2020

    • Author(s)
      舘野丈太郎
    • Organizer
      第48回日本救急医学会総会・学術集会 シンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 院外心停止患者における脳血管自動調節能が 生命予後に関連する可能性を初めて報告

    • URL

      https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2023/20230707_2

    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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