2021 Fiscal Year Research-status Report
多階層３次元心臓モデルを用いた不整脈誘発性・持続性の評価に関するインシリコ研究
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20K12634
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| Research Institution | Morinomiya University of Medical Sciences |
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Principal Investigator |
稲田 慎 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 教授 (50349792)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中沢 一雄 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 教授 (50198058)
相庭 武司 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 病院, 部長 (40574348)
芦原 貴司 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (80396259)
山口 豪 四国大学, 看護学部, 准教授 (60532182)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | コンピュータシミュレーション / インシリコ / 不整脈 / 心臓モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心臓モデルを用いたコンピュータシミュレーションを実行し，不整脈の発生メカニズムを明らかにするとともに，不整脈に対するリスク評価，新たな治療戦略を開発するための研究を行っている．2021年度は，心室壁の一部を想定した直方体形状の心臓モデルおよび心房モデルを構築し，構築したモデルを用いたコンピュータシミュレーションを実行することで，不整脈の誘発性および持続性について検討した．
心室壁モデルは心内膜から心外膜を想定し，電気生理学的特性の較差および心外膜から心内膜への心筋線維走向のねじれを導入した．また，心外膜における電気的興奮の伝導障害領域を設定することで，伝導障害領域の位置や大きさ，伝導障害の程度が不整脈の誘発性や持続性に与える影響について検討することが可能となった．
心房形状モデルは，3次元モデルを構築することができるアプリケーションを用いて構築した．この心房形状モデルは心筋表面の形状のみを表すものであるため，次に，この形状モデルを，心筋細胞に相当するユニットの集合として表し，心筋組織内部の構造も含めたモデルとした．さらに，このモデルに心筋線維走向を導入し，シミュレーションに用いる心房モデルとした．構築したモデルを用いることで，心筋細胞の電気生理学的特性や心筋細胞間の電気的結合を変更することによる心不全を想定したシミュレーションの実行が可能となった．さらに洞結節（ペースメーカ細胞）からの電気的興奮の発生頻度に対応する電気刺激の頻度も変更することで，臨床での電気生理学検査を模擬することも可能となった．
以上の研究成果を元に，各種シミュレーション条件と不整脈の誘発性や持続性との関係について検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
コロナ禍により本務の形態が大幅に変化し，当該研究の遂行に必要な時間の確保が困難であったため，当初予定していた計画の遂行は遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の進捗が遅れているため，2022年度は，当初は2021年度に進める予定であった研究計画を遂行する．また，研究期間延長も想定している．
心室壁モデルを用いたシミュレーションについては，これまでに得られたシミュレーション結果の解析を進めるとともに，全心室モデルを用いたシミュレーションの結果と合わせた，不整脈の誘発性および持続性の評価を行う予定である．また，薬物による治療戦略についても検討を進める．さらに，心電図やベクトル心電図を用いた異常興奮の発生部位の同定への応用についても併せて検討を進める．
心房モデルを用いたシミュレーションについては，引き続き，心筋線維走向や洞結節および房室結節などの刺激伝導系のモデルへの導入，肺静脈における異常興奮を再現することが可能なモデルへの改良を進める．また，心電図およびベクトル心電図の理論的算出によるアブレーション部位を高精度に同定するための手法の検討や，アブレーションや薬物による治療戦略の検討も行う．
上記のシミュレーションの一部は本務校に設置したワークステーションで実行する．ここでは，モデルの構築およびそれに伴う予備実験を行い，種々のシミュレーション条件による多数のシミュレーションの実行は，大阪大学サイバーメディアセンターの大型計算機を用いる．そのため，研究費の一部は大型計算機システムの利用料として用いる予定である．
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| Causes of Carryover |
研究の進捗が遅れているため，これまでに使用が予定されていた研究費の一部を2022年度に繰り越した．研究の遅れを取り戻すために，繰り越された研究費の一部は，大阪大学サイバーメディアセンターで稼働中の大型計算機システムの利用料へ使用し，シミュレーション実験の数を増加させ，研究を加速させる予定である．
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[Presentation] The Strategy of ExTRa Mapping-Guided Miniman Ablation Should Be Determined by the Size of Left Atrium: ExTRa Mapping Project2021
Author(s)
Kensuke Sakata, Yusuke Okuyama, Tomoya Ozawa, Yusuke Fujii, Koichi Kato, Ryo Haraguchi, Shin Inada, Kazuo Nakazawa, Yoshihisa Sugimoto, Kohei Yamashiro, Yoshihisa Nakagawa, Takashi Ashihara
Organizer
第67回日本不整脈心電学会学術大会
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