Creation of cardiac hybrid devices

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18777
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 20:Mechanical dynamics, robotics, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Hirose Kayo 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (40532221)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梅津 信二郎 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70373032) ; 松浦 勝久 東京女子医科大学, 医学部, 准教授 (70433993)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 不整脈 / 数値計算モデル / 線維芽細胞

Outline of Final Research Achievements

We succeeded in developing a myocardial hybrid device consisting of a myocardial cell sheet and thin-film electronics that enables precise measurement and electrical stimulation inside cardiac cell tissue well beyond one month.
We also constructed 2D and 3D models of how the ratio and distribution of fibroblasts in the heart affect the onset of arrhythmias using a physiologically detailed mathematical model of the human heart, and predicted whether they contribute to the formation or onset of TdP, one of the lethal ventricular arrhythmias. When the heart's fibroblast ratio was set low (10%), TdP would return to sinus rhythm even if it developed, but when it was set high (25%), there was no return to sinus rhythm.

Free Research Field

心臓不整脈

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

疾患は患者本人自身のQOLの低下はもとより、労働人口の減少に端を発する社会への悪影響が大きい。心臓疾患は罹患数が多く、致命的となる場合も多いため、その発症予測を行える技術を確立することは学術的意義・社会的意義が大きい。なぜなら発症起点が分かれば、疾患の発症を予防するアプローチ方法を解明することに繋がっていくからである。本研究では心臓不整脈発症に対して線維芽細胞がどのように関わっているのかを明らかにし、疾患発症予測数値計算モデルを構築した。数値計算モデルの構築は今後、様々な線維芽細胞パターンでの不整脈発症起点を検討していく足がかりとなる。