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心不全を予防する心房間シャントデバイスの個別最適化システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K20690
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
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

西川 拓也  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 客員研究員 (50823861)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード心房間シャント / 心不全 / 循環動態 / 心房間シャントデバイス / 血行動態予測 / 血行動態 / 循環平衡モデル
研究開始時の研究の概要

心不全は癌に匹敵する致死性疾患であり、高齢化社会で激増している。その本態は左心房圧上昇に起因する肺ガス交換不全・呼吸不全である。近年、左房圧上昇を抑制する心房間シャントデバイスが開発されたが、 副作用として肺高血圧症が危惧されている。患者個別の心機能によりシャント量が変わるため、安全かつ最適なシャントサイズを選定不可なことが問題となっている。本研究では、個別患者の心機能に基づいて治療効果(左房圧上昇抑制)が高く、リスク(肺高血圧症)の低い最適なシャントサイズ選定を可能とする循環動態予測システムの開発を行う。将来は、患者個別に心房間シャントを最適化可能なテーラーメイド治療に発展可能である。

研究成果の概要

近年開発された心房間シャントデバイスは左房に負荷が増加した際に血流を右房へ流出されることにより左房圧の上昇を抑制でき、肺うっ血の抑制が期待できるが、臨床試験では、明らかな予後改善効果は示すことができていない。心房間シャントデバイスの効果を予測し、デバイス使用の最適化へつなげる研究を進めた。
包括的循環平衡理論を用いて、心房間シャントデバイスによる循環動態の変化を予測するシステムを構築した。大動物(雑種犬)で心房間シャントを作成し、予測した血行動態が実測値と精度よく一致することを確認した。急性モデルに加えて、慢性シャントモデルで同様の実験を行い、提案理論の妥当性を実証し、論文で報告した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は心房間シャントデバイスの最適化に向けて、個別の循環動態の効果を事前に予測する試みである。本研究は患者個別に心房間シャントの血行動態的影響を明らかにするもので、適応・サイズ選択を最適化する。個別にリスク・ベネフィットを最適化することにより、従来実証できなかった予後改善効果へとつながることが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [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
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A case report of unexpected right-to-left shunt under mechanical support for post-infarction ventricular septal defect: evaluation with haemodynamic simulator2021

    • 著者名/発表者名
      Hiraoka Arudo、Saku Keita、Nishikawa Takuya、Sunagawa Kenji
    • 雑誌名

      European Heart Journal - Case Reports

      巻: 5 号: 8

    • DOI

      10.1093/ehjcr/ytab209

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 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
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prediction of haemodynamics after interatrial shunt for heart failure using the generalized circulatory equilibrium2020

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Takuya、Saku Keita、Uike Kiyoshi、Uemura Kazunori、Sunagawa Genya、Tohyama Takeshi、Yoshida Keimei、Kishi Takuya、Sunagawa Kenji、Tsutsui Hiroyuki
    • 雑誌名

      ESC Heart Failure

      巻: 7 号: 5 ページ: 3075-3085

    • DOI

      10.1002/ehf2.12935

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Partial Support of the Left Ventricular Assist Device Shifts the Systemic Cardiac Output Curve Upward in Proportion to the Effective Left Ventricular Ejection Fraction in Pressure-Volume Loop2020

    • 著者名/発表者名
      Kakino Takamori、Saku Keita、Nishikawa Takuya、Sunagawa Kenji
    • 雑誌名

      Frontiers in Cardiovascular Medicine

      巻: 7

    • DOI

      10.3389/fcvm.2020.00163

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prediction of hemodynamics after atrial septal defect closure using a framework of circulatory equilibrium in dogs2020

    • 著者名/発表者名
      Uike Kiyoshi
    • 雑誌名

      Am J Physiol Heart Circ Physiol

      巻: 319 号: 5 ページ: 938-947

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00098.2020

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Suppressed baroreflex peripheral arc overwhelms augmented neural arc and incapacitates baroreflex function in rats with pulmonary arterial hypertension.2019

    • 著者名/発表者名
      Shinoda M, Saku K, Oga Y, Tohyama T, Nishikawa T, Abe K, Yoshida K, Kuwabara Y, Fujii K, Ishikawa T, Kishi T, Sunagawa K, Tsutsui H.
    • 雑誌名

      Exp Physiol

      巻: 104 号: 8 ページ: 1164-1178

    • DOI

      10.1113/ep087253

    • 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] Accentuated antagonism of vagal heart rate control and less potent prejunctional inhibition of vagal acetylcholine release during sympathetic nerve stimulation in the rat.2019

    • 著者名/発表者名
      Kawada T, Sonobe T, Hayama Y, Nishikawa T, Miyamoto T, Akiyama T, Pearson JT, Sugimachi M
    • 雑誌名

      Autonomic neuroscience : basic & clinical

      巻: 218 ページ: 25-30

    • DOI

      10.1016/j.autneu.2019.02.005

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thoracic endografting increases cardiac afterload and leads to left ventricular hypertrophy in dogs.2019

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Y, Oishi Y, Motomatsu Y, Hirayama K, Harada T, Ushijima T, Fujita S, Kimura S, Sonoda H, Tatewaki H, Tanoue Y, Sunagawa G, Nishikawa T, Saku K, Shiose A.
    • 雑誌名

      Eur J Cardiothorac Surg.

      巻: 55 号: 4 ページ: 618-625

    • DOI

      10.1093/ejcts/ezy402

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of the baroreflex total loop gain by the power spectral analysis of continuous arterial pressure recordings.2019

    • 著者名/発表者名
      Mannoji H, Saku K, Nishikawa T, Tohyama T, Kamada K, Abe K, Sunagawa G, Kishi T, Sunagawa K, Tsutsui H.
    • 雑誌名

      Am J Physiol Heart Circ Physiol.

      巻: 316 号: 4 ページ: H828-H839

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00681.2018

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of a Less Invasive Cardiovascular Function Monitor for the Management of Acute Heart Failure by Manipulating Positive End-Expiratory Pressure.2021

    • 著者名/発表者名
      西川拓也、上村和紀、朔啓太、川田徹、羽山陽介、杉町勝
    • 学会等名
      第85回日本循環器学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 呼気終末期陽圧変動を応用した循環機能モニターの開発2021

    • 著者名/発表者名
      西川拓也、上村和紀、朔啓太、川田徹、羽山陽介、杉町勝
    • 学会等名
      第41回日本循環制御医学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 呼気終末陽圧を用いた、低侵襲な心機能と負荷血液量の推定法の開発2021

    • 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59回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Prediction of the impact of IAS on hemodynamics using a circulatory equilibrium framework in dogs with heart failure.2019

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa T, Saku K, Uike K, Uemura K, Sunagawa K, Tsutsui H, Sugimachi M
    • 学会等名
      Device Therapies for Heart Failure 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 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
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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