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in silico studyを目指した心臓電気現象の包括的シミュレータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 14580843
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関国立循環器病センター研究所

研究代表者

中沢 一雄  国立循環器病センター研究所, 研究機器管理室, 室長 (50198058)

研究分担者 池田 隆徳  杏林大学, 医学部附属病院, 講師 (80256734)
研究期間 (年度) 2002 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2003年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2002年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード致死性不整脈 / コンピュータシミュレーション / スパイラルリエントリー / Luo-Rudyモデル / バイドメインモデル / R-on-T
研究概要

シミュレータに用いる心臓モデルの形状は、従来、CG用の心臓形状ポリゴンデータから作成したものであった。しかし、患者個々の致死性不整脈の発生をより正確に予測するには、患者の心臓形状等の特徴をシミュレータに反映させる必要がある。より詳細なシミュレーションを行うために、心臓の形状およびその動きについてデジタルデータの取得を行った。一心拍周期分の心臓形状の空間的・時間的変化をMRI画像から手動により抽出し、再構成した。使用したMRI短軸断層画像は心室心尖部から心房上部まで24断面17時相分であり、True FISPの撮影シーケンスを用いた。心筋協会を抽出するために、各画像上で心房・心室・血管の内側・外側境界線上に点列を配置するエディタを開発した。また、上下の断面間で点列どうしをリンクさせる3次元エディタを開発し、心臓形状ポリゴンデータを構成した。再構成した形状を整形・後利用するために各種の処理を行った。
一方、電気的除細動メカニズムに関する研究として、Ruo-Ludy2次元バイドメイン仮想心筋モデルを構築した。使用した仮想心筋では線維方向が考慮され、さらに、バイドメインモデルであるため、仮想電極現象を意識したスパイラルリエントリーのコントロールの可能性を精査することができる。結果として、仮想心筋上に配置した電極刺激により、spiral waveのshiftやcaptureについて、一定の成果が得られた。スパイラルリエントリーのコントロールに対する可能性が示されたことで、新しい電気的除細動メカニズムの発見につながることが期待された。

報告書

(3件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (17件)

  • [文献書誌] T.Ashihara, T.Namba, M.Ito, T.Ikeda, K.Nakazawa et al.: "Spiral Wave Control by a Localized Stimulus : A Bidomain Model Study"Journal of Cardiovascular Electrophysiology. Vol.15, No.2. 226-233 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ashihara, T.Namba, T.Ikeda, M.Ito, K.Nakazawa et al.: "Mechanisms of Myocardial Capture and Temporal Excitable Gap During Spiral Wave Reentry in a Bidomain Model"Circulation. Vol.109. 920-925 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中沢一雄, 原口亮: "仮想心臓による不整脈現象のシミュレーションと可視化"最新医学. 第58巻・第8号. 38-45 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 芦原貴司, 中沢一雄: "不整脈モデル"分子心血管病. Vol.4, No.5. 51-62 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ashihara, T.Namba, M.Ito, T.Ikeda, K.Nakazawa et al.: "Spiral Wave Control by a Localized Stimulus : A Bidomain Model Study"Journal of Cardiovascular Electrophysiology. Vol.15-No.2. 226-233 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ashihara, T.Namba, T.Ikeda, M.Ito., K.Nakazawa et al.: "Mechanisims of Myocardial Capture and Temporal Excitable Gap During Spiral Wave reentry in a Bidomain Model"Circlation. Vol.109. 920-925 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Nakazawa, R.Haraguchi: "Simulation and Visualization of Arrhythmic Phenomena using by Virtual Heart"The Medical Frontline. Vol.58-NO.8. 38-45 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ashihara, K.Nakazawa: "Simulation Model for Arrhythmia"Molecular Cardiovascular Medicine. Vol.4-No.5. 51-62 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ashihara, T.Namba, M.Ito, T.Ikeda, K.Nakazawa et al.: "Spiral Wave Control by a Localized Stimulus : A Bidomain Model Study"Journal of Cardiovascular Electrophysiology. Vol.15,No.2. 226-233 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ashihara, T.Namba, T.Ikeda, M.Ito, Kazuo Nakazawa et al.: "Mechanisms of Myocardial Capture and Temporal Excitable Gap During Spiral Wave Reentry in a Bidomain Model"Circulation. Vol.109. 920-925 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 中沢一雄, 原口亮: "仮想心臓による不整脈現象のシミュレーションと可視化"最新医学. 第58巻・第8号. 38-45 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 芦原貴司, 中沢一雄: "不整脈モデル"分子心血管病. Vol.4,No.5. 51-62 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 八尾武憲, 池田隆徳, 中沢一雄ほか: "R-on-TとPacing-on-Tでは心室受攻期が異なる:コンピュータシミュレーションによる研究"不整脈. Vol.18,No.4. 496-503 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Kawase, T.Ikeda, K.Nakazawa et al.: "Widening of Excitable Gap and Enlargement of the Core of Reentry During Atrial Fibrillation with a Pure Sodium Channel in Canine Atria"Circulation. Vol.107,No.6. 905-910 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木亨, 中沢一雄ほか: "MRI画像からの心臓形状の4D抽出"電子情報通信学会技術研究報告. Vol.102 No.387. 5-8 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 中沢一雄, 鈴木亨: "スーパーコンピュータによる不整脈現象の数値シミュレーション"現代医療. 第35巻,第3号. 110-116 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ashihara, T.Ikeda, K.Nakazawa, et al.: "Vortex Cordis as a Mechanism of Postshock Activation : Arrhythmia Induction Study using a Bidomain Model"Journal of Cardiovascular Electrophysiology. Vol.14,No.3(in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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