2017 Fiscal Year Research-status Report
バーチャル心臓とベクトル心電図の４次元構成的手法による不整脈の発生部位同定
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16K01433
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| Research Institution | National Cardiovascular Center Research Institute |
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Principal Investigator |
中沢 一雄 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 病院, 非常勤研究員 (50198058)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 隆徳 東邦大学, 医学部, 教授 (80256734)
芦原 貴司 滋賀医科大学, 医学部, 講師 (80396259)
稲田 慎 姫路獨協大学, 医療保健学部, 准教授 (50349792)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | バーチャル心臓 / 不整脈 / ベクトル心電図 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は特発性の不整脈（期外収縮・頻拍など）の発生部位を同定し、カテーテル焼灼（アブレーション）術の時間短縮や焼灼成功率の向上を目指している。具体的は、１２誘導心電図からベクトル心電図を再構成し、ベクトル心電図の特徴量から不整脈の発生部位を同定するためのシステム開発を行ってきた。これまでの研究において、健常者とペースメーカが植え込まれた患者の心電図を解析したところ、健常者と患者との区別、さらにペースメーカの植え込まれた部位を区別することが可能であった。さらに、心房内における微弱な電気的興奮の発生部位を推定できる可能性についても示唆を得た。
当該年度においては、心電図の解析対象を実際に不整脈を有する患者（２１名）に拡大し、ベクトル心電図の特徴量からの期外収縮の発生部位同定の可能性について検討した結果を研究分担者の稲田らが学会発表した（国際学会で１演題、国内学会で３演題）。我々の開発したシステムでは各患者のベクトル心電図の特徴量をまとめて表示することができる。また稲田らは関連研究として、コンピュータシミュレーションの手法を用いて、心房細動時の房室伝導特性をまとめた論文を発表するに至った。一方、研究分担者の芦原らのグループは、関連研究として慢性心房細動のカテーテル焼灼術に関する論文１編と国内学会１演題を発表した。さらに、研究分担者の池田は、不整脈に関連する国際学会の発表（３演題）を行った。
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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
昨年度の進捗状況において、当初計画に対し、主に２つ進捗の遅れている部分のあることを報告した。１）臨床の心電図データの収集・処理の遅延と２）バーチャル心臓を構成する細胞モデルの更新に関わる問題についてである。
１）については、実働となる医師を連携研究者に追加したことなどから、実際の不整脈患者のデータを効率的に入手できるようになり、ほぼ解消したと言える。研究実績の概要に示したように、心電図の解析対象を実際に不整脈を有する患者（２１名）に拡大し、ベクトル心電図の特徴量からの期外収縮の発生部位同定の可能性について検討した結果を研究分担者の稲田らが学会発表するに至った。
２）は、スーパーコンピュータ上で稼働するバーチャル心臓を構成する細胞モデルを新しいモデルに更新したことから発生した。新しいモデルには新しい知見が組み込まれ複雑化した分、計算の負荷が高まり、バーチャル心臓への刺激伝導系や心室格差などの導入やチューニングに手間取ったことなどを報告した。しかしながら、研究を進めると、我々の指摘するベクトル心電図の特徴量は、細かいバーチャル心臓の設定とはあまり関係なく捉えられる可能性が得られた。この結果から、現在、課題としていた期外収縮症例データベースの作成を行っている最中である。
全体として、心電図関連のところは概ね順調に研究が進んでいると言え、前年度の遅れを挽回したと思われる。他方、心電図関連の研究に注力した分、当初平成２９年度に計画していた心磁図データとの連携の部分は進捗が悪く、具体的な成果を得るには至っていないのが現状である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度は、研究の最終年度として、当初計画にあるように研究成果をＰＣのアプリケーションとして実装することを目標にする。そのため、現在のシステムのインタフェース改善に向けて、特にコンピュータグラフィックスによる表示を行う研究補助者を雇用する。また、１００症例を目標に不整脈患者データの増数を目指しているため、研究補助者にはデータ解析についても担ってもらう予定である。
また、心磁図データの利用が遅れていることから、その対応を予定する。しかしながら、心磁図データの利用は心電図データの補足的なものであるため（なぜなら、一般の施設では心磁図データの利用はなく、国立循環器病研究センター他きわめて一部に施設にのみ限定されている）、あくまで確認のためのものとなる。今のところ、１０症例程度と予想している。
ところで、前年度、当初の研究計画にないＡＩの導入について触れた。実際、関係者とは検討を行ったが、結果として、目標とする１００症例では少ないことから導入は難しいと判断するに至った。当初の研究計画通り、できるだけ臨床データの数を増やして、期外収縮起源同定アルゴリズムの作成・検証を図る予定とする。
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| Causes of Carryover |
（理由）平成２８年度より研究代表者である中沢が常勤の研究所室長から（定年によって）非常勤研究員になったため、使用額が変更になった。平成３０年度からは新しい施設に常勤として異動し研究活動を行う。
（使用計画）変更となった残額分は、基本的にコンピュータグラフィックスによる表示を行う研究補助者の雇用に充てる予定である。また、ＰＣのアプリケーションとして実装することを目標にしているため、コンピュータグラフィックス関連ソフトなどの購入の検討を行う。
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[Presentation] Analyzing vectorcardiograms synthesized from 12-lead electrocardiogram to predict the origin of sinus rhythm and premature contraction2017
Author(s)
Inada S, Inoue Y, Shibata N, Yamamoto T, Ashihara T, Ikeda T, Aiba T, Kusano K, Ikeda T, Mitsui K, Nakazawa K.
Organizer
The 44th International Congress on Electrocardiology (ICE) and the 17th Congress of the International Society for Holter and Noninvasive Electrocardiology (ISHNE)
Int'l Joint Research
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