| Project/Area Number |
22K08958
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55030:Cardiovascular surgery-related
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| Research Institution | Hamamatsu University School of Medicine (2023-2024)
Shimane University (2022) |
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Principal Investigator |
織田 禎二 浜松医科大学, 医学部, 協定訪問共同研究員 (50448198)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴森 康一 東京科学大学, 工学院, 教授 (00333451)
明穂 一広 島根大学, 医学部, 臨床工学技士長 (10873515)
難波江 裕之 東京科学大学, 工学院, 助教 (90757171)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 心臓の構造 / 左室収縮能 / 心不全 / 模擬心臓 / McKibben型人工筋肉 / 心筋バンド / 人工心臓 / 左室の収縮特性 / 人工筋肉 / 心臓再同期療法 / 左室縮小手術 |
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| Outline of Research at the Start |
心筋細胞は20%以下の収縮能しかないが、心臓の左室駆出率は60%を超える。この謎を解く上で心筋線維の構築を解明することが重要であるが二つの学説（helical ventricular myocardial band説,three dimensional meshwork説）が提案されている。心臓の高い駆出能の秘密を解明する方法として、心筋と似た特性を持つMcKibben型人工筋肉を用いて二つの学説に従って心臓の心筋線維構築を模倣して模擬心臓を作ることに挑戦する。その駆動条件を心臓に似せることで心臓の高い機能の秘密に迫り、二つの学説のそれぞれの有効性を評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
東京科学大学（東京工業大学）の鈴森らが開発したMcKibben型人工筋肉を用いて模擬心臓を創る開発研究を以下の三つの方法で行った。それぞれの研究成果を以下に示す。
１）T-Guaspらの研究論文をベースに心臓壁を捌いて帯状の心筋帯の小さなモデルを製作し（脱構築）、東京科学大学の研究分担者が３Dプリンタで柔らかいシリコンゴムで人工筋をはめ込むバンドを製作し、これに人工筋を埋込み、これを巻き上げて（再構築）模擬心臓を製作した。まず左室内に挿入する模擬心内膜と人工弁（逆止弁）を製作して左室とその流入・流出路とし、簡易的なモック回路に接続して模擬心臓を空気駆動してその拍出量（拍出率）を評価した。さらに右室も同様の方法で完成させ駆動してその拍出量（駆出率）を計測した。左室の駆出量＝8ml, 駆出率=44.4%, 右室の駆出量＝1.6ml, 駆出率＝17.6%であった。左室は正常値に近い性能を認めたが、右室は低機能であった。平坦な人工筋バンドのため、右室の3D構造を反映していないことが原因と考えられた。東京科学大学でもほど同様に研究結果であった。
２）ブタ心臓をT-Guaspらの方法に従って捌き、3D-CTで撮像してDICOMデータとしこれをSTLファイルに変換して東京科学大学に送り、現在ブタの模擬心臓を製作し、駆動実験を行っている。
３）富士フイルムメディカル社のVINCENTを用いて、ヒト心臓3D-CTデータをVINCENTアプリを用いて捌き、これをDICOMデータとしSTLファイルに変換し3Dプリンタ出力し、今後さらにこのデータを展開する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究代表者の健康問題で研究に遅れが生じ、３年の研究期間を４年に延長した。これにより当初の計画通りの進捗を期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ブタ心臓モデルでは、臨床課題へ取り組むため、左脚ブロック等による左室同期障害に対する心臓再同期療法(CRT)の有効性を本モデルで検証するため人工筋駆動の空圧印可のタイミングを論文データに基づいて修正してその模擬心臓の収縮能への影響を評価する。また不全心のリモデリングにより心尖部を構成する二つの心筋バンドのなす角度を鋭角から鈍角に変更した場合に心機能へ与える影響についても検討予定である。
ヒト心臓CTデータのVINCENTを用いた心筋壁の捌きでは、引き続き修正を継続してT-Guaspらの方法による捌き結果に近づける。
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