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2017 年度 実施状況報告書

ナノテクアクチュエータを応用した小児用循環補助システム開発プラットフォーム創生(国際共同研究強化)

研究課題

研究課題/領域番号 15KK0294
研究機関東北大学

研究代表者

白石 泰之  東北大学, 加齢医学研究所, 准教授 (00329137)

研究期間 (年度) 2016 – 2018
キーワード重症心疾患 / 先天性心疾患 / モデリング数値解析 / Fontan補助循環 / 心臓代用弁
研究実績の概要

(1)豪Macquarie University:2017年度は、滞在先研究者(医学部およびBiomechanics)と血管内の血流速度分布および複雑な管腔形状の内部流体の数値解析手法について共同で動物実験データ解析をすすめ、臨床または実験画像データに基づく血管壁面形態のモデリングと内部流体の圧流速分布の評価およびvalidation手法に関する研究を共同で行った。日本国内で審査された動物実験データでの独自モデルによる解離性大動脈瘤血流の血圧血流の拍動下超音波解析データをもとに、現行の臨床解析で用いられる壁面境界領域の動的挙動に着目して血流モデリング解析を行う手法の連携開発に着手したほか、滞在期間の成果として、日豪共同開催でのBiomedical 研究会(Macquarie 大学ー東北大学加齢研)を開催した。滞在先研究者の国内研究会招請講演の機会をもったほか、2018年度も引き続き当該研究者と東北大学加齢医学研究所での共同利用共同研究拠点事業を利用し研究を継続して行う計画となっている。
(2)英University of Sheffield:2017年度は、引き続き2018年度での渡航および共同研究実施に向けて短期の滞在と研究交流および研究計画の立案を行い、欧州ー英国の埋込型医療機器のin vitro- in silico評価(非臨床評価)に関する双方の研究特長を融合しうる実施計画を構築し、生体血管の血流解析において医用物理学計測数値流体解析手法の協働解析に着手しえた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

(1)豪Macquarie University: 9月から12月にかけて3ヶ月間の渡航しデータ共有及び解析手法の共有化を行った。渡航先研究者とはMacquarie大学-東北大学加齢研の共同研究会開催(11月)を経て共同研究実施に向けた情報共有を進め、CTまたはMRIのみでは解析が困難な心電図同期での血管壁運動を考慮した血管内圧流速分布および管腔内血流反射を考慮した数値流体解析の評価およびvalidation手法に関して共同解析を実施した。具体的な解析データに関しては、各国の倫理規定に則って情報共有を進め、申請者が必要な実験データを一時帰国して収集し、豪の解析環境下で現地のデータ共有手法および臨床ニーズとも照らし合わせながら解析を進め、現在血管内の疾患から治療に至る一貫した数値流体解析のモデリング手法を構築しつつある。滞在後の研究発表計画も含め具体的な研究計画の立案を含めて想定どおりの進捗状況にある。 (2)英The Universtiy of Sheffield: 1月に渡英し、所属研究者らを含む欧州の植込型医療機器の臨床前解析および臨床データin silico(非臨床数値解析)のグループとの手法共有に関する段階的計画を立案した。日本と欧州内(EU-GB)の実験装置の共有化およびValidation標準手法を含めて具体的な研究計画を進めており、6月以降の長期滞在の実施計画の構築も含めて想定どおりの準備状況にある。

今後の研究の推進方策

(1)豪Macquarie University: 日本国内で集積した血行動態データおよび血管形態情報に基づく大動脈血管系の数値解析を進め、現在発表準備を行っている。さらに、数理学的に数値解析で取扱が困難であった血管脈波の応答性解析に関しても共同でモデリングおよびvalidation手法を構築する方法論の研究に着手している。 (2)英The University of Sheffield: 受入研究先とのEU-英国の植込型循環系人工臓器の評価手法(非臨床、in silico)開発グループに参画し、欧州連携と臨床応用の評価科学手法に関する実験的共有を行うべく準備段階より情報共有を進めており、6月渡航後から速やかに実験機器の共有化およびデータ解析手法の共通validationプラットフォームの構築に向けて準備を進めている。渡航後の実験解析およびプラットフォーム構築に向けて、日本国内での実験データ集積を進めており、これらに基づく小児用血管・肺動脈弁の試験システムの構築を開始する。渡航後には、渡航先施設および欧州の各国で独立した系評価でのデータ収集を速やかに開始し、データの共有化と再試可能な透明性確保のための数値解析の実施を計画している。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 4件、 査読あり 1件) 学会発表 (11件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Measurement of hemodynamic changes with the axial flow blood pump installed in descending aorta2017

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Eiji, Yano Tetsuya, Miura Hidekazu, Shiraishi Yasuyuki, Yambe Tomoyuki, Mitamura Yoshinori
    • 雑誌名

      Journal of Artificial Organs

      巻: 20 ページ: 390-393

    • DOI

      10.1007/s10047-017-0985-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fontan循環クリップ開発のための設計構成要素の基礎検討2017

    • 著者名/発表者名
      池田純平、白石泰之、平恭紀、山田昭博、井上雄介、山岸正明、山家智之、本間大
    • 雑誌名

      東北醫學雑誌

      巻: 129 ページ: 100

  • [雑誌論文] 食物運搬機能を有する人工食道ステント開発のための非線形粘弾性モデルを用いた生体力学的特性解析2017

    • 著者名/発表者名
      平恭紀、白石泰之、井上雄介、山田昭博、坪子侑佑、池田純平、荒川友哉、弓場充、馮忠剛、山家智之
    • 雑誌名

      人工臓器 The Japanese Journal of Artificial Organs

      巻: 46 ページ: 34

  • [雑誌論文] Fontan循環クリップ開発のための設計構成要素の基礎検討2017

    • 著者名/発表者名
      池田純平、白石泰之、坪子侑佑、平恭紀、山田昭博、井上雄介、山岸正明、山家智之
    • 雑誌名

      人工臓器 The Japanese Journal of Artificial Organs

      巻: 46 ページ: 35

  • [雑誌論文] Hemodynamic examination of stent graft in goat experiment2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Arakawa, Yasuyuki Shiraishi, Yusuke Tsuboko, Akihiro Yamada, Yasunori Taira, Jumpei Ikeda, Mitusuru Yuba, T Takano, M Takano, H Yokoyama, Tomoyuki Yambe
    • 雑誌名

      4th Biomedical Sciences & 3rd Biomedical Engineering Symposium

      巻: 3 ページ: 17-18

  • [雑誌論文] Development of artificial esophagus with an active food-propelling function2017

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Taira, Yasuyuki Shiraishi, Yusuke Inoue, Akihiro Yamada, Yusuke Tsuboko, Jumpei Ikeda, Tomoya Arakawa, Mitsuru Yuba, Tomoyuki Yambe
    • 雑誌名

      4th Biomedical Sciences & 3rd Biomedical Engineering Symposium

      巻: 3 ページ: 15-16

    • 国際共著
  • [雑誌論文] Preclinical approach for improving the shape design of paediatric pulmonary valved conduit2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Tsuboko, Yasuyuki Shiraishi, Akihiro Yamada, Yasunori Taira, Yusuke Inoue, Tomoya Arakawa, Mitsuru Yuba, Sen Itsu, Tomoyuki Yambe
    • 雑誌名

      4th Biomedical Sciences & 3rd Biomedical Engineering Symposium

      巻: 3 ページ: 11-12

    • 国際共著
  • [雑誌論文] Fontan circulation assist system in animal models2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamada, Yasuyuki Shiraishi, Jumpei Ikeda, Yusuke Tsuboko, Yasunori Taira, Yusuke Inoue, Masaaki Yamagishi, Homma Dai, Tomoyuki Yambe
    • 雑誌名

      4th Biomedical Sciences & 3rd Biomedical Engineering Symposium

      巻: 3 ページ: 9-10

    • 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of microcirculation by total artificial heart : Observation of the blood vessels2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Inoue, Yasuyuki Shiraishi, Akihiro Yamada, Yusuke Tsuboko, Yasunori Taira, Jumpei Ikeda, Tomoya Arakawa, Mitsuru Yuba, Yusuke Abe, Takashi Isoyama, Itsuro Saito, Tomoyuki Yambe
    • 雑誌名

      4th Biomedical Sciences & 3rd Biomedical Engineering Symposium

      巻: 3 ページ: 5-6

    • 国際共著
  • [学会発表] インペラ後部設置式軸流型補助人工心臓のインペラ設計2017

    • 著者名/発表者名
      岡本英治、矢野哲也、白石泰之、井上雄介、山家智之、三田村好矩
    • 学会等名
      第30回代用臓器・再生医学研究会
  • [学会発表] VWFに注目した高せん断応力と出血に関する基礎研究2017

    • 著者名/発表者名
      井上雄介、早川正樹、松本雅則、堀内久徳、山田昭博、白石泰之、平恭紀、荒川友哉、弓場充、軽部雅人、源田達也、山家智之
    • 学会等名
      第46回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
  • [学会発表] 伝熱工学技術を応用したFontan循環補助装置の冷却システムに関する基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      山田昭博,岡島淳之介,井上雄介,平恭紀,弓場充,白石泰之,山家智之
    • 学会等名
      第46回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
  • [学会発表] Ventricular afterload coupling simulation with stent graft installation2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Arakawa, Yasuyuki Shiraishi, Yusuke Tsuboko, Tomohiro Takano, Masumi Takano, Hitoshi Yokoyama, Tomoyuki Yambe
    • 学会等名
      5th Biomedical Sciences & Technology Symposium
  • [学会発表] Design of a mock pulmonary circulation system using lung specimen for evaluation of Fontan regulation clip2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Karube, Yasuyuki Shiraishi, Akihiro Yamada, Yusuke Inoue, Yasunori Taira, Aoi Nakahata, Tomoya Arakawa, Mituru Yuba, Tatuya Genda, Masaaki Yamagishi, Tomoyuki Yambe
    • 学会等名
      5th Biomedical Sciences & Technology Symposium
  • [学会発表] Mock pulmonary circulatory system for the examination of a new fontan clip for congenial heart failure2017

    • 著者名/発表者名
      軽部雅人、白石泰之、山田昭博、坪子侑佑、中畑碧、山家智之
    • 学会等名
      第55回日本人工臓器学会
  • [学会発表] ワイヤレス蠕動人工食道ステント制御による機能系の構築2017

    • 著者名/発表者名
      平恭紀、白石泰之、井上雄介、山田昭博、荒川友哉、弓場充、軽部雅人、源田達也、山家智之
    • 学会等名
      第55回日本人工臓器学会
  • [学会発表] 循環シミュレーターを用いた大動脈ステント挿入時の心機能負荷変化に関する基礎検討2017

    • 著者名/発表者名
      荒川友哉、白石泰之、坪子侑佑、山田昭博、井上雄介、佐々木一益、平恭紀、弓場充、軽部雅人、源田達也、高野智弘、高野真澄、横山斉、山家智之
    • 学会等名
      第55回日本人工臓器学会
  • [学会発表] ポンプのモデル式を利用した心拍同期制御下における逆流の検出と解消2017

    • 著者名/発表者名
      池川彩夏、田中明、吉澤誠。白石泰之、山家智之
    • 学会等名
      第55回日本人工臓器学会
  • [学会発表] ヒートパイプを応用した体内埋込型小児用肺循環補助装置の冷却システムの基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      山田昭博、岡島淳之介、井上雄介、平恭紀、池田純平、弓場充、白石泰之、坪子侑佑、荒川友哉、山家智之
    • 学会等名
      第56回日本生体医工学会大会
  • [学会発表] 小児用肺動脈弁葉挙動評価のための加振試験系の構築2017

    • 著者名/発表者名
      坪子侑佑、白石泰之、山家智之
    • 学会等名
      第56回日本生体医工学会大会
  • [備考] 東北大学加齢医学研究所心臓病電子医学分野

    • URL

      http://mec1.idac.tohoku.ac.jp

  • [学会・シンポジウム開催] 4th Biomedical and Bioscience Technology2017

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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