| 研究課題/領域番号 |
21H04953
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分90:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
佐久間 一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50178597)
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| 研究分担者 |
富井 直輝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00803602)
山崎 正俊 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (30627328)
中沢 一雄 森ノ宮医療大学, 医療技術学部, 教授 (50198058)
芦原 貴司 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (80396259)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
42,900千円 (直接経費: 33,000千円、間接経費: 9,900千円)
2023年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2022年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2021年度: 20,800千円 (直接経費: 16,000千円、間接経費: 4,800千円)
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| キーワード | 心房細動 / 生体制御，治療 / カテーテルアブレーション / 心臓旋回興奮波 / 光学マッピング / 生体制御・治療 / 渦巻き型旋回興奮波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我々が提案した位相分散解析手法は，心房細動や心室細動などの重篤な不整脈において発生する渦巻き型旋回興奮波（スパイラル・リエントリー：SW）に対して，そのダイナミクスを規定する複雑な伝導ブロックの時空間パターン解析に有効であることが明らかになりつつある。本研究では，心房細動治療時の多電極マッピングのデータ解析に対し位相分散解析を適用し，さらにそこから抽出されたSWのさまよい運動軌跡を基礎に，治療標的とすべき領域を定める手法の基礎を開発することを目的として，機械学習を含む計算科学・動物実験・臨床心臓電気生理学を組み合わせた融合研究を行う。
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| 研究実績の概要 |
芦原らが開発したオンラインリアルタイム臨床不整脈映像化システム（ExTRa Mapping）から得られた心房細動の興奮動態ローターの位相マップに対してさまよい運動軌跡の解析を行い，位相分散解析の有用性と現時点での課題や限界に繋がるデータを得た．
心房細動時の興奮動態理解のためにローターの同定と共に重要となる，Focal activation(FA)などによる湧き出し興奮波の同定手法として，位相マップの発散（divergence）計算に基づく検出方法を提案し，ブタのLangendorf摘出灌流標本を用いた急性心房細動モデルを用いて提案手法を適用し評価を行った。脱分極時刻情報（Local Activation Time）を用いた同定手法や単なる位相マップの発散を用いる手法に比べ，提案手法は偽陽性検出が少ない優れた検出性能を有することを確認した。
心臓電気生理シミュレーションで作成した2次元の細胞膜活動電位と模擬細胞外単極電位信号データと，動物摘出灌流心臓標本を用いた膜活動電位を反映する光学マッピングと多電極マッピングデータを用いて学習させた，疎な細胞外単極電位情報から興奮の脱分極・再分極特性を反映する膜活動電位マップを推定する畳み込みニューラルネットワークモデルの性能を，動物摘出灌流心臓標本を用いた実験により評価した。その結果心房細動時の複雑な興奮動態ローターと湧き出し興奮を推定できることが明らかとなった。また類似の手法を拡張・改良し，シミュレーションでの検討で心筋組織に接触していない状態の電極からの劣化した電位情報を用いても一定の推定が可能であることを明らかにした。
心房細動患者を想定した３次元心房形状モデルを作成し、2,850万変数の微分方程式（系）に基づく大規模なコンピュータシミュレーションを実施した。肺静脈からの異常興奮によって誘発される心房細動の興奮伝播を再現した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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