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ストレスフリーなウェアラブル指向型全血行動態モニターと循環管理システムの統合開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K12126
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分90130:医用システム関連
研究機関国立研究開発法人国立循環器病研究センター

研究代表者

上村 和紀  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (10344350)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード血圧 / 心拍出量 / ウェアラブル / ストレスフリー / 機械学習 / 血行動態モニター / 循環管理システム / ベータ遮断薬
研究成果の概要

今回の研究では、重要な血行動態指標である血圧・心拍出量・左右心房圧を無侵襲的・ストレスフリーにモニターするウェアラブル指向型機器(ストレスフリー全血行動態モニター)の基礎開発を行った。ストレスフリー24時間血圧モニターを開発し、麻酔下成犬6頭にてこの方法の推定精度を検討し、良好な精度を確認した。このような血圧計で得られる上腕動脈の脈波解析から、心拍出量推定することを企図し、その予備研究として上腕動脈血圧波形と経食道心エコーによる大動脈血流の機械学習解析から、心拍出量を正確に推定する方法を開発した。麻酔下犬12頭を用いた動物実験で心拍出量推定精度を検討し、良好な精度を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

開発したストレスフリー血圧モニターにおける微小薄型超音波プローブと従来のカフ式血圧計を統合するという画期的アイデアは、これまで例がなく学術的意義が大きい。この開発により、24時間血圧計(ABPM)の睡眠時ストレスなどの問題が克服でき、高血圧診療が改善する。これは国民死因の多くを占める脳卒中や心筋梗塞の克服にもつながりえ、その社会的意義は計り知れない。開発した経食道心エコードプラー心拍出量モニターにおける機械学習の応用は過去に例がなく、学術的意義が大きい。またこのモニターにより、周術期循環管理の精度が改善することは、国民死因のトップである癌患者等の予後改善にもつながり、社会的意義は大きい。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 2件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] A novel method of trans-esophageal Doppler cardiac output monitoring utilizing peripheral arterial pulse contour with/without machine learning approach2021

    • 著者名/発表者名
      Uemura Kazunori、Nishikawa Takuya、Kawada Toru、Zheng Can、Li Meihua、Saku Keita、Sugimachi Masaru
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Monitoring and Computing

      巻: - 号: 2 ページ: 437-449

    • DOI

      10.1007/s10877-021-00671-7

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ivabradine augments high-frequency dynamic gain of the heart rate response to low- and moderate-intensity vagal nerve stimulation under β-blockade2021

    • 著者名/発表者名
      Kawada Toru、Yamamoto Hiromi、Uemura Kazunori、Hayama Yohsuke、Nishikawa Takuya、Zheng Can、Li Meihua、Miyamoto Tadayoshi、Sugimachi Masaru
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology

      巻: 320 号: 6 ページ: H2201-H2210

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00057.2021

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of Peripheral α7-Nicotinic Acetylcholine Receptors on Cardioprotective Effects of Donepezil in Chronic Heart Failure Rats2021

    • 著者名/発表者名
      Li Meihua、Zheng Can、Kawada Toru、Inagaki Masashi、Uemura Kazunori、Akiyama Tsuyoshi、Sugimachi Masaru
    • 雑誌名

      Cardiovascular Drugs and Therapy

      巻: 35 号: 5 ページ: 877-888

    • DOI

      10.1007/s10557-020-07062-1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of an automated closed-loop β-blocker delivery system to stably reduce myocardial oxygen consumption without inducing circulatory collapse in a canine heart failure model: a proof of concept study2021

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Takuya、Uemura Kazunori、Hayama Yohsuke、Kawada Toru、Saku Keita、Sugimachi Masaru
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Monitoring and Computing

      巻: - 号: 3 ページ: 849-860

    • DOI

      10.1007/s10877-021-00717-w

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Contribution of afferent pathway to vagal nerve stimulation-induced myocardial interstitial acetylcholine release in rats2020

    • 著者名/発表者名
      Kawada T, Sonobe T, Nishikawa T, Hayama Y, Li M, Zheng C, Uemura K, Akiyama T, Pearson JT, Sugimachi M.
    • 雑誌名

      Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol.

      巻: 319 号: 5 ページ: R517-R525

    • DOI

      10.1152/ajpregu.00080.2020

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 敗血症性ショックの初期循環蘇生を支援する、 コンピュータ制御循環管理システムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      上村和紀
    • 雑誌名

      循環制御

      巻: 41 ページ: 103-110

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comprehensive analysis of effective reflection distance and its association with wave reflection strength under diverse hemodynamic conditions in anesthetized dogs.2020

    • 著者名/発表者名
      Uemura K, Nishikawa T, Kawada T, Sugimachi M.
    • 雑誌名

      J Biomech

      巻: - ページ: 109753-109753

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2020.109753

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1.Intracerebroventricular infusion of donepezil prevents cardiac remodeling and improves the prognosis of chronic heart failure rats.2020

    • 著者名/発表者名
      i M, Zheng C, Kawada T, Inagaki M, Uemura K, Sugimachi M.
    • 雑誌名

      J Physiol Sci

      巻: 70 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1186/s12576-020-00739-0

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Clinical Usefulness of an Echo-Doppler Model in Predicting Elevated Pulmonary Capillary Wedge Pressure in Patients With Heart Failure2019

    • 著者名/発表者名
      Chinen D、Nagai T、Uemura K、Aikawa Y、Motokawa T、Asaumi Y、Ogo T、Kanzaki H、Noguchi T、Anzai T、Shimizu W、Ogawa H、Sugimachi M、Yasuda S
    • 雑誌名

      The American Journal of Cardiology

      巻: 123 号: 9 ページ: 1464-1469

    • DOI

      10.1016/j.amjcard.2019.01.053

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intravenous ivabradine augments the dynamic heart rate response to moderate vagal nerve stimulation in anesthetized rats.2019

    • 著者名/発表者名
      Kawada T, Yamamoto H, Uemura K, Hayama Y, Nishikawa T, Sugimachi M.
    • 雑誌名

      Am J Physiol Heart Circ Physiol.

      巻: 317 号: 3 ページ: H597-H606

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00288.2019

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel minimally-occlusive cuff method utilizing ultrasound vascular imaging for stress-free blood pressure measurement: a-proof-of-concept study.2019

    • 著者名/発表者名
      Uemura K, Kawada T, Sugimachi M.
    • 雑誌名

      IEEE Trans Biomed Eng

      巻: 66 号: 4 ページ: 934-945

    • DOI

      10.1109/tbme.2018.2865556

    • NAID

      40022442744

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Dose Landiolol Reduces Heart Rate and Cardiac Oxygen Consumption Without Compromising Initial Hemodynamic Resuscitation in a Canine Model of Endotoxin Shock2018

    • 著者名/発表者名
      Uemura Kazunori、Kawada Toru、Zheng Can、Li Meihua、Sugimachi Masaru
    • 雑誌名

      Shock.

      巻: Jul 号: 1 ページ: 25-25

    • DOI

      10.1097/shk.0000000000001224

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ivabradine does not acutely affect open-loop baroreflex static characteristics and spares sympathetic heart rate control in rats2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Hiromi、Kawada Toru、Shimizu Shuji、Uemura Kazunori、Inagaki Masashi、Kakehi Kazuyoshi、Iwanaga Yoshitaka、Fukuda Kanji、Miyamoto Tadayoshi、Miyazaki Shunichi、Sugimachi Masaru
    • 雑誌名

      International Journal of Cardiology

      巻: 257 ページ: 255-261

    • DOI

      10.1016/j.ijcard.2017.11.115

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chronic vagal nerve stimulation exerts additional beneficial effects on the beta-blocker-treated failing heart2018

    • 著者名/発表者名
      Li Meihua, Zheng Can, Kawada Toru, Inagaki Masashi, Uemura Kazunori, Sugimachi Masaru
    • 雑誌名

      The Journal of Physiological Sciences

      巻: 69 号: 2 ページ: 295-303

    • DOI

      10.1007/s12576-018-0646-0

    • NAID

      40021819001

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A novel method of trans-esophageal Doppler cardiac output monitoring utilizing peripheral arterial pulse contour with/without machine learning approach2021

    • 著者名/発表者名
      Uemura K, Nishikawa T, Kawada T, Zheng C, Li M, Saku K, Sugimachi M.
    • 学会等名
      第85回日本循環器学会総会・学術集会 2021年3月 横浜 ウェブ開催
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effective reflection distance (ERD) and its association with pressure augmentation index (AIx) under a variety of acute hemodynamic perturbation2020

    • 著者名/発表者名
      Uemura K, Nishikawa T, Kawada T, Sugimachi M.
    • 学会等名
      第84回日本循環器学会総会・学術集会 2020年7月 京都 ウェブ開催
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 実効的脈波反射伝搬距離の包括的な解析2020

    • 著者名/発表者名
      上村和紀, 西川拓也, 川田徹, 杉町勝.
    • 学会等名
      第59回日本生体医工学会大会 2020年5月 岡山 ウェブ開催
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effective reflection distance and its association with pressure augmentation index under a variety of acute hemodynamic perturbation.2020

    • 著者名/発表者名
      Uemura K, Nishikawa T, Kawada T, Sugimachi M.
    • 学会等名
      ESC congress 2020 2020年8月 ウェブ開催
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A minimally-occlusive cuff method utilizing ultrasound vascular imaging for stress-free blood pressure measurement.2020

    • 著者名/発表者名
      Uemura K, Nishikawa T, Kawada T, Sugimachi M.
    • 学会等名
      ESC congress 2020 2020年8月 ウェブ開催
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 急性心不全において循環動態を保持しつつ心筋を保護する、β遮断薬閉ループ制御循環 管理システムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      西川 拓也 , 上村 和紀 , 川田 徹 , 羽山 陽介 , 杉町 勝
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会 2019年7月 沖縄
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 迷走神経刺激は心筋梗塞ラットにおける間葉系幹細胞移植の治療効果を増強する2019

    • 著者名/発表者名
      李 梅花 , 稲垣 正司 , 鄭 燦 , 川田 徹 , 上村 和紀 , 杉町 勝
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会 2019年7月 沖縄
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 超音波血管イメージングを利用した、低ストレスなカフ式血圧計測方法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      上村 和紀 , 川田 徹 , 西川 拓也 , 杉町 勝
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会 2019年7月 沖縄
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Landiolol, a beta-blocker, optimizes cardiac energetics and peripheral microhemodynamics better than ivabradine while reducing heart rate at hemodynamic resuscitation of experimental septic shock2019

    • 著者名/発表者名
      K. Uemura , T. Kawada , T. Nishikawa , C. Zheng , L. Meihua , M. Sigimachi
    • 学会等名
      ESC Congress 2019 @ Paris, Sep. 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A Minimally-Occlusive Cuff Method Utilizing Ultrasound Vascular Imaging for Stress-Free Blood Pressure Measurement: An Implementation of Machine Learning to Improve the Measurement Precision.2019

    • 著者名/発表者名
      K. Uemura , T. Nishikawa , T. Kawada , M. Sigimachi
    • 学会等名
      ICBME 2019 @ Singapore, Dec. 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A novel minimally-occlusive cuff method utilizing ultrasound vascular imaging for stress-free blood pressure measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Uemura K et al.
    • 学会等名
      第82回日本循環器学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 循環治療薬投与のコンピュータ自動制御は、様々な重症循環不全の血行動態管理において極めて有用である.2018

    • 著者名/発表者名
      上村和紀
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] LPS敗血症性ショックモデルにおいて、短時間作用型ベータ遮断薬ランジオロルは初期循環蘇生に悪影響を及ぼすことなく、心拍数を低下できる.2018

    • 著者名/発表者名
      上村和紀,他.
    • 学会等名
      第39回日本循環制御医学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 重症心不全患者さんの診療を支援する、コンピュータ制御循環管理システムの開発

    • URL

      http://www.ncvc.go.jp/about/excellence/10.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 血圧監視装置2020

    • 発明者名
      長谷部直嵩, 諸留昇平, 古越雅貴, 上村和紀ら
    • 権利者名
      株式会社エー・アンド・デイ, 国立循環器病研究センター
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-173552
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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