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心臓旋回性興奮停止のための通電刺激条件の解明および臨床応用に向けた検討

研究課題

研究課題/領域番号 14J08929
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関東京大学

研究代表者

富井 直輝  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード位相分散解析 / 通電刺激シミュレーション / 旋回興奮制御 / 同時マッピング
研究実績の概要

本研究では,効果的な除細動治療の実現に向けて,心臓旋回性興奮(SW)停止のための効果的な点通電刺激条件を明らかにする事を目的として,光学マッピングを用いた動物実験と,コンピュータシミュレーション実験を行い,点通電刺激がSWに与える影響を定量的に解析した.昨年までに、通電刺激の影響を評価するための客観的なSW中心の挙動解析手法として、位相分散解析を用いる新たな解析手法を提案した.さらに本年度は,以下の事を行った。
■点通電刺激実験:ウサギ摘出心標本を用いて,誘発したSWに対し様々な位置,タイミングで点通電刺激を与える動物実験を行った.位相分散解析によるSW中心の挙動解析の結果,点通電刺激によりSWの興奮後面に複数のSW中心が発生し,それらが興奮後面に沿って移動し衝突する事による,SW中心位置の移動原理が明らかとなった.またこのようなメカニズムから,SWシフトを誘発する上で,SW興奮後面の通過直後への通電刺激が最も効果的である事が示唆された.
■心臓電気シミュレーションモデル:効果的な点通電刺激パターンを検討するため,心臓電気シミュレーションモデルを構築した.SWに対する効果的な通電刺激パターンの仮説として,線状の連続点通電刺激プロトコルを提案し,心臓電気生理バイドメインモデル上で誘発したSWに対する点通電刺激実験によって有効性を検証した.SW中心が興奮後面に沿って解剖学的ブロックラインまで移動し,SWの停止に成功した.
以上の検討結果から,本研究を通じて,SW中心から興奮後面が解剖学的ブロックライン方向に伸びているタイミングでの,興奮後面への選択的な点通電刺激によって,SW中心を興奮後面に沿って解剖学的ブロックラインまで移動させ,SWを効果的に停止させる点通電刺激プロトコルの可能性を示した.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Simulation study on compressive laminar optical tomography for cardiac action potential propagation2017

    • 著者名/発表者名
      Takumi Harada, Naoki Tomii, Shota Manago, Etsuko Kobayashi, and Ichiro Sakuma.
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 8 号: 4 ページ: 2339-2358

    • DOI

      10.1364/boe.8.002339

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection Algorithm of Phase Singularity Using Phase Variance Analysis for Epicardial Optical Mapping Data2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Tomii, Masatoshi Yamazaki, Tatsuhiko Arafune, Haruo Honjo, Nitaro Shibata, and Ichiro Sakuma
    • 雑誌名

      IEEE transactions on bio-medical engineering

      巻: Vol.PP 号: 9 ページ: 1795-1803

    • DOI

      10.1109/tbme.2015.2502726

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Effective Point Electric Stimulation for Cardiac Spiral Wave Termination2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Tomii, Masatoshi Yamazaki, Tatsuhiko Arafune, Haruo Honjo, Nitaro Shibata, Ichiro Sakuma
    • 学会等名
      American Heart Association Scientific Session 2016
    • 発表場所
      New Orleans, 米国
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光学マッピングを用いた点通電刺激による旋回興奮停止メカニズムの検討2016

    • 著者名/発表者名
      富井直輝, 山崎正俊, 荒船龍彦,柴田仁太郎,本荘晴朗, 佐久間一郎
    • 学会等名
      第63回日本不整脈心電学会学術大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道、札幌市)
    • 年月日
      2016-07-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 位相分散マップによる心臓旋回興奮解析2016

    • 著者名/発表者名
      富井直輝, 山崎正俊, 荒船龍彦, 本荘晴朗, 神谷香一郎, 柴田仁太郎, 佐久間一郎
    • 学会等名
      第55回生体医工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県、富山市)
    • 年月日
      2016-04-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] フィラメントの3次元形状同定のための3次元蛍光イメージングに関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      真子翔太, 原田匠, 富井直輝, 小林英津子, 佐久間一郎
    • 学会等名
      第36回心電情報処理ワークショップ
    • 発表場所
      名古屋クラウンホテル (愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-10-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Tracking algorithm of spiral wave core in a cardiac tissue using Hilbert transform and phase variance analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Tomii, Masatoshi Yamazaki, Haruo Honjo, Ichiro Sakuma
    • 学会等名
      World Congress 2015
    • 発表場所
      Toronto, Canada
    • 年月日
      2015-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 心臓スパイラルリエントリの制御・停止のための多点通電刺激プロトコルの検討2015

    • 著者名/発表者名
      富井直輝, 荒船龍彦, 山崎正俊, 本荘晴朗, 柴田仁太郎, 佐久間一郎
    • 学会等名
      第54回生体医工学会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場 (愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-05-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Point Electric Stimulation-Induced Cardiac Spiral Wave Shift Employing Optical Mapping Feedback System2014

    • 著者名/発表者名
      N.Tomii, T.Arafune, H.Honjo, I.Kodama, N.Shibata, I.Sakuma
    • 学会等名
      GCBME 2014 and APCMBE 2014
    • 発表場所
      Tainan (Taiwan)
    • 年月日
      2014-10-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 解析マップ作成装置およびプログラム2017

    • 発明者名
      佐久間一郎、富井直輝、瀬野宏、山崎正俊、本荘晴朗
    • 権利者名
      佐久間一郎、富井直輝、瀬野宏、山崎正俊、本荘晴朗
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-070514
    • 出願年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 計測システム2017

    • 発明者名
      佐久間一郎、原田匠、富井直輝
    • 権利者名
      佐久間一郎、原田匠、富井直輝
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-049243
    • 出願年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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