2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on novel and simple methods of creating 3D heart models for treatment simulation of congenital heart disease
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18K08743
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
片岡 功一 自治医科大学, 医学部, 客員研究員 (30379771)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河田 政明 自治医科大学, 医学部, 客員研究員 (30177703)
鈴木 峻 自治医科大学, 医学部, 助教 (00625379)
関 満 自治医科大学, 医学部, 講師 (20822357)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 先天性心疾患 / シミュレーション / 心臓模型 / 3Dプリント / CT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
先天性心疾患は多様性に富むため、患者ごとに作製した模型を用いて手術やカテーテル治療の計画立案・シミュレーションができれば、治療成績は格段に向上すると考えられるが、いまだ限られた報告しかない。模型の作製は従来専門業者に委託するしかなく高額でもあり、本研究を開始した2018年以降も、日常診療への応用・普及はほとんど進んでいない。本研究の目的は、最新の3Dプリント技術を活かし、先天性心疾患に対する外科手術およびカテーテル治療の成績を向上させることである。そのために、手術やカテーテル治療のシミュレーションに有用な精確性を有し、かつ安価な中空立体心臓模型を自施設で簡便に作製できるシステムの確立を目指している。
2014年に我々は、市販のパーソナル3Dプリンターを用いて患者データから立体心臓模型を作製する、簡便で新しい独自の手法を考案した。その後、実際に患者のCT画像データから模型を作製し、外科手術やカテーテル治療のシミュレーションに臨床応用をはかってきた。2020年度に研究代表者（片岡功一）が他施設（広島市立広島市民病院）に異動し、2021年度に研究分担者（河田政明）が定年退官したため、研究の主施設である自治医科大学内で共同研究者が恒常的にディスカッションすることが困難になった。さらに、新型コロナウイルス感染拡大の影響を受けて外科手術件数が制限され、当初の計画どおり症例数を増やすことが不可能になるとともに、共同研究者がオンサイトで会議を開くことが一層困難になった。
2021年度は、これまでに模型を作製した症例を中心に、共同研究者である心臓血管外科医とともに外科手術における有用性を検討した。また、動脈管開存に対するカテーテル治療のシミュレーションも継続し、カテーテル治療における模型の有用性を検討した。これら有用性の検討結果を各種学会で発表し、積極的に外部からの意見も聴取するように努めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
(1)2020年4月に研究代表者（片岡功一）が他施設（広島市立広島市民病院）に異動し、2021年度に研究分担者（河田政明）が定年退官し、自治医科大学内で模型の作製が困難になった。また、新型コロナウイルス感染拡大の影響を受け、研究代表者を中心とする共同研究者同士の恒常的なディスカッションも困難になり、研究活動の円滑な推進に支障をきたしたため。
(2)新型コロナウイルス感染拡大の影響を受けて外科手術件数、カテーテル治療件数が制限され、研究の対象症例も減少したためデータ収集が大幅に遅れてしまったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
自治医科大学に常勤している鈴木峻、関満を中心に、自治医科大学内での研究活動を推進する。新型コロナウイルス感染拡大が続く中、普及してきたWEB会議により共同研究者同士のディスカッションを行う。
2019年度に購入した3Dプリンターに加え、必要に応じてさらに3Dプリンターを購入し、模型作製をより円滑に行うようにする。各研究者が支障なく研究データの解析、論文化や学会発表などの発信を行いうるよう、2021年度にはコンピュータを1台購入したが、新たにコンピュータを購入しWEB会議のツールとしても利用する。今後も新型コロナウイルス感染拡大の影響は続くと予想される。2021年度には収集しえたデータに基づいて研究を完遂できるよう、後方視的な解析に切り替えるなど、実現可能な計画に修正した。2022年度も修正した計画に基づいて研究を推進する。
より精度の高いCT画像データを得つつ被曝量を低減するよう、CT撮像条件を工夫する努力を継続する。心内構造の再現性という質的な精確さとともに、各構造の大きさ（血管径）の再現性という量的な精確さの検討も行う。すなわち、立体模型における主要構造の計測値を元のCT画像上の計測値と比較し、模型が元のCT画像をどの程度精密に再現できるか検証を続ける。
動脈管開存のように比較的構造が単純な疾患については、模型が再現性に優れカテーテル治療において有用であることが論文発表を通じて示されている。加齢に伴う血管壁の硬さや性状の変化などがシミュレーションの精度にどのように影響するかなど、新たな視点も加え研究を進める。また、動脈管以外にも対象疾患を広げて、各疾患におけるカテーテル治療の有用性検討の研究を推進していく。2022年度は収集しえたデータを解析し、研究の成果をまとめ、論文化し各種学会で発信していく計画である。
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| Causes of Carryover |
（理由）新型コロナウイルス感染拡大の影響を受け、外科手術件数が減少し、模型作製件数とデータ収集が遅れているため。また、研究者の異動や新型コロナウイルス感染拡大の影響を受け、共同研究者らが恒常的にディスカッションを行うことができなくなったため。
（使用計画）模型作製法と評価法を改善し、収集可能なデータに基づいて研究を完遂できるよう、修正した研究計画に基づいて研究を推進する。研究代表者および研究分担者が協働して研究を推進させていけるよう、研究のデータ解析・管理用ならびにWEB会議用のコンピュータを購入する。また，必要に応じて3Dプリンターを購入する。厳密な患者個人情報管理に基づき研究を推進し、研究成果について積極的に論文や学会で発表していく予定である。
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Research Products
(6 results)
