心筋興奮の発生と伝導のシミュレ-ション

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03253104
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 外山 淳治 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (20023658)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 通敏 大阪大学, 医学部附属病院, 教授 (30028401) ; 安井 昭二 国立名古屋病院, 院長 (20023781) ; 沢登 徹 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教授 (00014217) ; 鈴木 良次 東京大学, 工学部, 教授 (80013811) ; 春見 建一 国立療養所, 中野病院, 院長 (00102335)
• Keywords: 洞結節ペ-スメ-カ電流 / 心室筋Na電流モデル / 心室筋再分極モデル / 3次元心臓興奮モデル / 心室細動シミュレ-ション / 心臓遅延電位 / 致死性不整脈

Research Abstract

(1)洞結節細胞のペ-スメ-カ機能をシミュレ-トする際に重要となる背影電流に占めるNaーKポンプ電流の寄与を検討したところ、このポンプ電流は緩徐脱分極相で10〜26PAに達することが判明した(入沢)。(2)作業心筋の興奮伝導を規定するNa電流モデルを単離心室筋細胞の膜活動電位立ち上がり相と生理的な条件下(37℃、正常Na勾配)での膜電位固定によるNa電流記録に基づいて構成し、これをギャップ結合(100〜1000ns)を介して格子状にあるいは六角状に配列して興奮伝導をシミュレ-トしたところ、後者の配列の方がモルモット乳頭筋標本から得た二次元の興奮伝播様式をより良く表現することが判明した(外山)。(3)Di Frances co & NobleのPurkinje線維の膜活動電位モデルを基本として、心室筋の再分極過程モデルを実験的に得られたI_K、I_<TO>、I_<KCa>、I_<cl>から構成したところ、細胞内Ca濃度による修飾が重要であることが判明した(沢登)。(4)簡略化したイオン電流モデルまたは心筋の膜活動電位波形を二次元またはヒトの心臓を模した構築を持つ素子に抗して、不整脈の発生機構をシミュレ-トした。不整脈の発生には時空間的な興奮伝導性の不均一化が重要であり、特に心室細動発生はPurkinje線維の心拍数に依存した不応期の変化をイヌの実験デ-タに基づいて心室筋のそれの数倍に認定する事が致死的不整脈である心室細動発生の必要条件となる(春見、武者、安井、鈴木)。(5)イヌ冠動脈に直径25μm以上のマイクロフフェアを注入すると組織標本上でパッチ状の梗塞がみられ、心室遅延電位が出現した(井上)。

Research Products

• [Publications] J.Toyama,: "Digital signal processing and modelling of the upstroku of action potential in cardiac myocytes" Computers in Cardiology. 633-636 (1991)
• [Publications] A.Taniguchi,: "A study of propagated and nonpropagated action potential upstrokes based upon exeperiments and modeling" Computers in Cardiology. 637-640 (1991)
• [Publications] Y.Hattori,: "Cytosolic calucium staircase in ventricular myocytes isolated from guinea pigs and rats" Cardiovasc.Res.8. 622-629 (1991)
• [Publications] N.Hagiwara: "Background current in sino-atrial node cells of the rabbit heart." Journal of Physiology. 448. 53-72 (1992)
• [Publications] H.Irisawa: "Ionic current in sinoatrial node cells." Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 2. 531-540 (1991)
• [Publications] H.Irisawa: "Ionic current in sinoatrial node cells." Progress in Pharmacological Research. 1. 27-30 (1991)
• [Publications] 鈴木 良次: "MEとバイオサイバネティクス研究会 技術資料" 電子情報通信学会. (1992)
• [Publications] Y.Hirano et al.: "External ATP-induced changes in [Ca^<2+>] i and membrane currents in mammalian atrial myocytes." Am.J.Physiol.260. C673-C680 (1991)
• [Publications] A.Sunami et al.: "Electrophysiological properties of new antiarrhythmic agent,bisaramil on gunea-pig,rabbit and canine cardiac preparations." Naunyn-Schmiedberg's Arch.Parmacol.344. 323-330 (1991)
• [Publications] Y.Hirano et al.: "Arachidonic acid induced increase in intracellular free calcium in guinea-pig hepatocytes." Jap.J.physiol.41. 327-332 (1991)
• [Publications] 魏大名: "心室細動研究のコンピュ-タモデル方法" 第31回日本ME学会大会 Japan Soc.ME&BE [医用電子と生体工学特別号]. 30. (1992)
• [Publications] D.Wei: "3-dimensional heart model incorporating rotating anisotropy and computer simulation of ventricular fibrillation" IEEE Trans.BME.
• [Publications] M.Yamaki,I Kubota,T.Endo,et al.: "Relation between recovery sequence estimated from body surface potentials and T wave shape in patients with negative T waves and normal subjects." Circulation. 85. (1992)
• [Publications] I.Kubota,T.Shibata,K.Hanashima,et al.: "Signal-averaged body surface mapping for the assessment of low-amplitude potentials.Detailed map during early ventricular activation in normal subjects." Journal of Electrocardiology. 24. 205-212 (1991)
• [Publications] K.Hanashima,I.Kubota,T Ozawa,et al.: "Effect of altered activation sequence on epicardial QRST area and retractory paeriods in dogs." Circulation. 84. 1346-1353 (1991)
• [Publications] M.Kitakaze: "Beneficial effects of Al-adrenoceptor activity on myocardial stunning in dogs" Circ.Res.68. 1332-1339 (1991)
• [Publications] M.Hori: "Role pf oxygen-derived free radicals in myocardial edema and ischemia in coronary microvascular embdization" Circulation. 84. 1-13 (1991)
• [Publications] H.Kusuoka: "Alterations of intracellular calcium homeostasis and myocardial energetics in acute adriamycin-induced heart feilure" J.Cardiovasc.Pharmacol.18. 437-444 (1991)