| Project/Area Number |
23K07551
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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 53020:Cardiology-related
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| Research Institution | Shiga University of Medical Science |
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Principal Investigator |
芦原 貴司 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (80396259)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小澤 友哉 滋賀医科大学, 医学部, 講師 (20584395)
原口 亮 兵庫県立大学, 情報科学研究科, 教授 (00393215)
稲田 慎 森ノ宮医療大学, 医療技術学部, 教授 (50349792)
中沢 一雄 森ノ宮医療大学, 医療技術学部, 教授 (50198058)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 心房細動 / 非発作性心房細動 / カテーテルアブレーション / ローター / 制御 / マッピング / in silico / 人工知能 |
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| Outline of Research at the Start |
心房細動（AF）アブレーションにおける肺静脈隔離術は第一選択であるが，非発作性心房細動（Non-PAF）に対しては不十分で，ローターと呼ばれる持続機構の修飾が併せて必要と考えられる．本研究は，ローター制御に有効な心筋焼灼方法を明らかにするために，研究代表者らが発明したオンライン・リアルタイム臨床不整脈映像化システムExTRa Mappingを用いて，研究代表者らが提唱するミニマル焼灼（低出力－短時間焼灼）がローター制御に与える影響を，コンピュータシミュレーションと臨床実践アプローチの両面から調べるものである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
心房細動（AF）は心不全や脳梗塞に繋がる不整脈で，発作性AFにはカテーテルアブレーションによる肺静脈隔離術が第一選択だが，持続性の高い非発作性AF（Non-PAF）には，ローターと呼ばれるAF持続機構の修飾が併せて必要とされる．また，カテーテルアブレーションでは心筋を強く焼灼するのが常識とされてきた．
そのような背景において，本研究では，Non-PAFアブレーション成績向上に繋がるローター制御に有効な心筋焼灼法を明らかにするために，研究代表者らが提唱する低出力短時間のミニマル焼灼がローター制御に与える影響を，in silico（コンピュータシミュレーション）による理論的アプローチと，研究代表者らが産学連携で発明したオンライン・リアルタイム臨床不整脈映像化システムExTRa Mappingを用いた臨床実践アプローチの両面から調べる．
１）ミニマル焼灼が非発作性心房細動（Non-PAF）持続機構に及ぼす影響の基礎的検討
Non-PAF治療に有効な心筋焼灼方法についてローターの機構的な観点から検討するために，研究代表者らが取り組んできた生体信号解析とin silico実験のノウハウに基づき，初年度は，常にさまよい運動（ミアンダリング）を示すローターで構成されるNon-PAF数理モデル構築と，強弱さまざまな心筋焼灼法を模擬するためのアルゴリズムのコーディングに取り組んだ．計算資源については研究費を本学内に既設置の計算科学用高性能ワークステーションの維持費に充てた．
２）ミニマル焼灼がNon-PAF持続機構に及ぼす影響の臨床的検討
研究代表者らの病院におけるNon-PAF臨床例でもミニマル焼灼前後のローターを同様の観点から解析し，ローター制御に有効な焼灼パラメータを明らかにするために，初年度は，臨床データの整理等を含む準備を進めた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１）ミニマル焼灼が非発作性心房細動（Non-PAF）持続機構に及ぼす影響の基礎的検討
Non-PAF治療に有効な心筋焼灼方法についてローターの機構的な観点から検討するために，まず，常にさまよい運動（ミアンダリング）を示すローターで構成され，かつ持続性の高いNon-PAF数理モデルを構築する必要がある．これまでに研究代表者らが取り組んできた生体信号解析とin silico実験の知識と技術に基づき，初年度は，そうしたin silicoモデルの構築に向けてC言語でのコーディングに取り組んだ．準備すべきNon-PAFモデルには，さまざまな動態を示すローターが必要なため，試行錯誤的かつ網羅なin silico実験が必要であり，この部分にはかなりの時間を要するが，これは当初から予想されたことであることから，想定内である．
また，強弱さまざまな心筋焼灼法を模擬するためのアルゴリズムについては，通電による熱伝導の心筋壊死やギャップ結合蛋白への影響を勘案するにあたっては，基礎研究の文献的な調査に加え，コーディングのための物理的な法則を考慮した数学式の構築を行う必要があり，それらについても当初の予定通りである．
なお，計算資源については，本学内に既設置の計算科学用高性能ワークステーションの維持費に研究費を充てたが，初年度に予定していた新たな計算サーバーの設置については，今後の研究の進み具合をみて次年度以降に判断することとした．
２）ミニマル焼灼がNon-PAF持続機構に及ぼす影響の臨床的検討
Non-PAF臨床例でミニマル焼灼前後のローター動態を同様の観点から解析し，ローターの制御に有効な焼灼パラメータを明らかにするために，初年度は，臨床データの整理等を含む準備を進めており，当初の想定通りの進捗である．
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまで全体としては，ほぼ当初の研究計画どおりに進捗しているため，現時点で大きな研究方針に変更はないが，in silico研究については，その特性から結果次第では今後の研究の進め方に変更が生じる可能性はあるため，状況を見極めながら研究を進めていきたい．臨床データについても，これまでに蓄積したデータのサブ解析が中心となるが，AI解析を含め，新たなローター動態解析プログラムが必要となることから，その方策につき，検討を重ねていく予定である．
また，研究成果については，順次，国内外の学会や研究会で積極的に発表をして，論文化に向けた準備をしたいと考えている．
なお，計算資源への研究資金投入に関して，今後の研究の進捗状況と最近変動が激しい入手可能なワークステーションの価格帯によっては変更となる可能性があり，今後の必要性を見極め，最適な投入ができるように判断したい．
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