| 研究課題/領域番号 |
12308046
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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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| 研究分野 |
医用生体工学・生体材料学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
稲田 紘 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20028393)
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| 研究分担者 |
中沢 一雄 国立循環器病センター, 研究所, 室長(研究職) (50198058)
児玉 逸雄 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (30124720)
佐久間 一郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50178597)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| キーワード | 不整脈 / コンピュータシミュレーション / Spiral Reentry / LR2次元 / 光学的心筋細胞膜活動電位マッピングシステム / 電気刺激に対する心臓全体の応答 / 心筋二次元標本 / Spiral Reentryのダイナミクス |
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| 研究概要 |
本研究では、コンピュータシミュレーション技術を応用し、不整脈発生時の心臓興奮伝播や関連現象を解析するとともに、心筋細胞膜活動電位計測システムを開発し、実験的に発生したSpiral Reentryを観察してシミュレーション結果と比較するべく、以下の研究を行った。(1)心筋活動電位モデルによるシミュレーションと心臓興奮伝播の可視化:単位心筋をLRモデルによる微分方程式で記述し、スーパーコンピュータで不整脈のシミュレーションを実施した。またSpiral Wave理論に基づき心臓興奮伝播を再現し、ワークステーション上でCG手法による動画像表現での可視化に成功した。(2)光学的心筋細胞膜活動電位マッピングシステムの開発と光信号の解析による電気刺激に対する心臓全体の応答の検討:膜電位感受性色素Di-4-ANEPPSで染色したウサギのLangendorff灌流心の膜電位伝播の様子を観察可能とするため、高速度ディジタルビデオカメラ(DVCR)を用いて高分解能光学マッピングシステムを開発した。また2台のDVCRにより、広領域心臓活動電位の計測を可能とした。これによる光学マッピング下に電気刺激を与え、光信号の解析により、電気刺激に対する心臓全体の応答を詳細に検討することができた。さらに仮想電極の発生や任意条件で任意個所を刺激可能とする刺激系の作製などにより、伝導系に異常を生じた心臓に光信号のフィードバックで脈を発生することを可能ならしめた。(3)ウサギ灌流心標本のSpiral Reentryのダイナミクスと活動電位の関係や抗不整脈薬の作用についての検討:光学マッピングシステムを用い、ウサギ灌流心二次元標本のSpiral Reentryについて、興奮旋回のダイナミクスと活動電位波形との変化や抗不整脈薬作用の面から検討した。その結果、心室筋Spiral Reentryのダイナミクスは、(1)興奮波前面と終末部との相互作用、(2)興奮前面の曲率による効果、および(3)心筋構築の異方性により規定されることが判明した。
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