| 研究課題/領域番号 |
21K12636
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 森ノ宮医療大学 |
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研究代表者 |
中沢 一雄 森ノ宮医療大学, 医療技術学部, 教授 (50198058)
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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)
井尻 敬 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (30550347)
稲田 慎 森ノ宮医療大学, 医療技術学部, 教授 (50349792)
芦原 貴司 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (80396259)
高山 健志 株式会社サイバーエージェント(AI事業本部 AI Lab), AItech Studio AI Lab, リサーチサイエンティスト (80614370)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 心房細動 / 位相シンギュラリティ / スパイラルリエントリー / コンピュータシミュレーション / 興奮伝播ダイナミクス / カテーテルアブレーション / 可視化 / 心筋焼灼術 / atrial fibrillation / phase singularity / visualization / computer simulation / myocardial ablation |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、コンピュータシミュレーションなどによる計算科学的手法と臨床不整脈の可視化データに基づいて、計算機上の3次元心房モデルに心房細動の興奮伝播を再現し、そのダイナミクス変容を位相シンギュラリティの問題として解析する。さらに、容易に停止しない非発作性心房細動のロバスト性を克服するために計算機上で網羅的な仮想実験を行い、経皮的心筋焼灼術のための治療戦略を構築する。
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| 研究実績の概要 |
（１）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)で構成された大規模コンピュータシミュレーションを実施した。心房筋の線維走向を従来モデルより精密化し、実際の病態に近い肺静脈起源の異常興奮によって誘発される心房細動の興奮伝播ダイナミクスを再現した。しかしながら、心不全などの電気生理学的特性を組み込むことで発作性心房細動は再現するも、完全な持続性心房細動は再現できなかった。正常に近い心房においては、むしろ心房細動が持続しないような抗不整脈性メカニズム（ロバスト性）があることが示唆された。結果として、持続性心房細動の再現に向けた新たな課題が見つかった。
（２）心房細動のダイナミクス変容を位相シンギュラリティの問題として解析し、３次元心房モデル上に心房細動の持続メカニズムとなる渦巻型旋回興奮波（スパイラルリエントリー）の移動軌跡を示す可視化を行った。移動軌跡の分布から心房細動停止に向けたカテーテルアブレーション手法のターゲットとすべき、心房の特異的な領域について検討を行った。
（３）医工連携によって、カテーテルの心内電位から心房細動を映像化するシステムの局所的２次元データに基づき、テクスチャマッピングの技術を用いて３次元心房形状モデルの任意の領域に動画としてマッピングする手法を開発した。異なる領域で記録された複数の興奮伝播データを一つの心房モデル上で観察できるようになったため、心房全体における心房細動の興奮伝播ダイナミクスが把握し易くなると期待できる。
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