| 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 / 深層学習モデル / シミュレーション / 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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| 研究成果の概要 |
多電極信号から膜電位を再構成する深層学習モデルを開発し，光学計測と同等の精度での膜電位再構成が可能である事を確認した。興奮の湧き出し部分を位相マップの発散計算に基づき検出方法を開発し，偽陽性検出が少ない性能を有することを確認した。また心房細動患者の３次元心房形状モデルを作成し、肺静脈からの異常興奮による心房細動の興奮伝播を再現した。
芦原らによるオンラインリアルタイム臨床不整脈映像化システムによるヒト心房細動の興奮動態ローターの位相マップ解析を行い，位相分散解析の有用性と課題や限界に繋がるデータを得た。in silicoでの深層学習モデルを強化学習で，最適焼灼部位戦略獲得の可能性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，毒性をもつ膜電位感受性色素を用いた光学マッピングで得られた，心房組織における渦巻き型旋回興奮波などの複雑な興奮動態の位相解析が，臨床で通常用いられる多電極による細胞外電位信号から再構成可能であることを示した。また位相分散解析の有効性を，共同研究者が既に開発した同様の手法による位相マップの解析に応用し，その有用性を示す知見を得た。心房細動患者の３次元心房形状モデルにより肺静脈からの異常興奮による心房細動の興奮の再現が可能なシミュレーション環境を構築した。
これらの研究成果はこれまで基礎研究で得られた知見を臨床で検討する道を開いたことから，心房細動治療の進歩に貢献すると考えられる。
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