高エネルギー刺激の心筋細胞に及ぼす電気生理学的効果のシミュレーション解析

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04248212
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 福井 康裕 東京電機大学, 理工学部, 教授 (60112877)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三井 和幸 東京電機大学, 工学部, 講師 (60209799) ; 佐久間 一郎 東京電機大学, 理工学部, 講師 (50178597)
• Keywords: 旋回性興奮 / 活動電位計測 / 直流電気刺激 / 興奮伝播シミュレーション / ペトリネット

Research Abstract

心筋細胞の脱分極、不応期、再分極という状態推移を時間概念を含むペトリネットを用いることにより表現された福井、三井らによる心筋細胞間の興奮伝播シミュレーションモデルに、各細胞の不応期が直流電気刺激の強度に従って延長するという仮説を導入することにより、旋回性興奮がシミュレーションできること、更には、モルモットの右室乳頭筋への直流電気刺激直後の活動電位波形を実際に計測し、測定結果の解析から、不応期の延長量は、刺激強度のみならず、連結期にも依存することが確認できたという報告がなされている。本研究では新たに心筋の異方性に注目し、モルモット右室乳頭筋への直流電気刺激を心筋細胞の繊維方向(縦方向)とこれに直交する方向(横方向)に加えた直後の活動電位波形を実際に計測し、測定結果の解析から、心筋細胞の縦方向と横方向に同程度の直流通電を行った時、膜活動電位変化による不応憲延長量に違いが生じ、この不応期延長の程度は、連結期と刺激度に依存することが新たに確認された。更にシミュレーションに関して、単一の旋回性興奮に注目するために、前述の細胞間の興奮伝播現象のシミュレーションモデルを応用して、単一の旋回性興奮が発生する心臓心筋の一部についてのシミュレーションモデルを開発した。先に述べた心筋細胞の異方性を数学モデル化し、このシミュレーションモデルに導入することにより、興奮伝播シミュレーションをより現実にちかづけ、単一の旋回性興奮の発生を試みた。シミュレーションの結果、単一の旋回性興奮に関し、従来報告した心室全体のモデルと比較してより詳細に観察することが可能となった。今後、本研究を異常興奮の発生機序の解明へと発展させる端緒が得られた。
現在、シミュレーションに関しては、単一の旋回性興奮の発生を様々な条件で行っているところである。

Research Products

• [Publications] 佐久間 一郎: "不整脈解析のための心臓細動シミュレーション" 医用電子と生体工学. 30. 593- (1992)
• [Publications] Itsuo Kodama: "Effects of countershock-type Field Stimilation on Electromechanical Properties of Pigitaliged yrainea-piy Vontrcular Muscles" AHA.
• [Publications] 大野 孝: "旋回性興奮における心筋細胞の異方向性が与える影響" 医用電子と生体工学.
• [Publications] 原口 直士: "低エネルギー直流通電における膜活動電位の連結期・通電軸方向依存性" 医用電子と生体工学.
• [Publications] 柴田 仁太郎: "直流通電による心筋細胞膜活動電位の反応…心筋線維方向との関連" 医用電子と生体工学.