2014 Fiscal Year Annual Research Report
心臓２次元膜電位光学マッピングデータからの心壁内３次元興奮伝播波面の再構成
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24300159
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐久間 一郎 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50178597)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 英津子 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20345268)
中沢 一雄 独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究情報基盤管理室, 研究室長 (50198058)
荒船 龍彦 東京電機大学, 理工学部, 助教 (50376597)
本荘 晴朗 名古屋大学, 環境医学研究所, 准教授 (70262912)
芦原 貴司 滋賀医科大学, 医学部, 助教 (80396259)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 不整脈 / 光学マッピング / ３次元興奮伝播 / リエントリ / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度は心外側、心内側から同時計測を可能とするシステム開発を行い心筋組織表面上の電位活動が観測可能となったが正確な3次元興奮伝播波面再構成のためには組織深部における電位活動の計測が必要となる。本年度は前年度に開発したシステムに組み込める、新たな組織深部計測システムの検討を行った。シミュレーション上での組織内部の膜電位活動の3次元再構成の評価と高速現象である興奮伝播を捉えるための高速サンプリング手法の検討である。
深さ方向の情報を得るために新たに拡散光トモグラフィの原理を応用した手法の有用性検討を行った。縦25 mm x 横20 mm x 高さ3 mmの3次元膜電位分布モデルを用いたシミュレーション結果よりノイズの無い理想状態では興奮伝播波面が3 mmの深さにおいて平均二乗誤差0.2 mmという良好な結果を得られた。
組織深部の上述の計測プロセスではレーザー光を一点照射し、組織表面上に現れる放射蛍光の分布を計測するため計測領域全体の計測に時間がかかり非周期的な興奮伝播現象を捉えることが困難であった。そのため圧縮センシングの考えを取り入れ、少ないサンプリング数から元の膜電位情報を再構成可能であるかの検討を行った。シミュレーション結果から64 x 64 pixelの画像においてランダムに800点（全画素数の約20%）での計測を行えばノイズの無い理想状態においては- 90 mVから30 mVまで変化する膜電位二次元画像で 9 mV 程度の平均二乗誤差で膜電位情報を再構成可能であることを示した。
本年度実施したシミュレーション結果から新たな組織深部計測システムが心壁内3次元興奮伝播の再構成に有用であることが示された。この結果を元に高速3次元サンプリング手法、ハードウェア構築に取り組み、前年度開発した同時計測システムと統合することでより正確な３次元興奮伝播再構成ができると考えられる。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Importance of gradients in membrane properties and electrical coupling in sinoatrial node pacing2014
Author(s)
INADA Shin, ZHANG Henggui, TELLEZ James O, SHIBATA Nitaro, NAKAZAWA Kazuo, KAMIYA Kaichiro, KODAMA Itsuo, MITSUI Kazuyuki, DOBRZYNSKI Halina, BOYETT Mark R, HONJO Haruo
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: (9)4
Pages: e94565
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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