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2019 年度 実施状況報告書

心不全を予防する心房間シャントデバイスの個別最適化システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K20690
研究機関国立研究開発法人国立循環器病研究センター

研究代表者

西川 拓也  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 流動研究員 (50823861)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード心房間シャントデバイス / 心不全 / 血行動態予測
研究実績の概要

心不全を予防する心房間シャントデバイスの個別最適化システムの開発は、近年開発された心房間シャントデバイスの血行動態的な効果を事前に予測し、個別患者ごとのデバイス選択の最適化を目標とする研究である。
心房間シャントは、心不全患者にて左房から右房に血液が流れることにより、左房圧の上昇を抑制する効果がある。近年経皮的に心房間シャントを作成するデバイスが開発され、臨床試験において、運動時の肺動脈楔入圧の上昇抑制効果・運動耐容能の上昇効果が示された。しかしながら、効果は患者ごとに違うものの、一律に同じシャントサイズのデバイスを植え込むのが現状である。そこで申請者らは個別患者において最適なシャントサイズを決定するために、シャントサイズごとに心房間シャントデバイスの効果を事前に予測する理論を提唱した。
初年度の平成31年度/令和元年度では、提唱理論の妥当性を実証する実験を大動物で行った。犬の正常/心不全モデルを作成し、遠心ポンプを用いて左房から右房へ血流を送ることにより心房間シャントを模擬した。肺血流量、体血流量、左房圧、右房圧を測定し、シャントがない状態から任意のシャント状態における血行動態を予測した。正常/心不全に関わらず、模擬シャント下における血行動態(肺血流量、体血流量、左房圧、右房圧)の実測値は、シャントがない状態から事前に予測した値と精度よく一致した。以上の実験結果より提唱理論の妥当性を実証した。さらに実証モデルを用いてシミュレーションを行い、運動時における肺動脈圧上昇抑制効果もシャントサイズごとに予測できることを示した。

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

当初の計画において、初年度は提唱理論の妥当性の実証が目的であった。犬を用いて心房間シャントの効果を事前に精度よく予測できることを実証し、計画通りに進んでいるといえる。

今後の研究の推進方策

初年度に実証した提唱理論をエビデンス化に必要なデータを取得し、論文化し対外的に研究成果を発表する。更に、初年度において心房間シャントは遠心ポンプを用いて、血行動態的に模擬したため、より臨床に近いモデルとして、心房に欠損孔を作成し、提唱理論の妥当性を実証する。また、これまでの臨床試験のデータを合わして、臨床応用における心房間シャントデバイスサイズの適切な決定アルゴリズムを作成する。

次年度使用額が生じた理由

予定していた予備実験が少ない段階で本実験へと進むことが可能になり、予備実験で予定していた消耗品費を使用しなかったため。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Suppressed baroreflex peripheral arc overwhelms augmented neural arc and incapacitates baroreflex function in rats with pulmonary arterial hypertension2019

    • 著者名/発表者名
      Shinoda Masako、Saku Keita、Oga Yasuhiro、Tohyama Takeshi、Nishikawa Takuya、Abe Kohtaro、Yoshida Keimei、Kuwabara Yukimitsu、Fujii Kana、Ishikawa Tomohito、Kishi Takuya、Sunagawa Kenji、Tsutsui Hiroyuki
    • 雑誌名

      Experimental Physiology

      巻: 104 ページ: 1164~1178

    • DOI

      10.1113/EP087253

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accentuated antagonism of vagal heart rate control and less potent prejunctional inhibition of vagal acetylcholine release during sympathetic nerve stimulation in the rat2019

    • 著者名/発表者名
      Kawada Toru、Sonobe Takashi、Hayama Yohsuke、Nishikawa Takuya、Miyamoto Tadayoshi、Akiyama Tsuyoshi、Pearson James T.、Sugimachi Masaru
    • 雑誌名

      Autonomic Neuroscience

      巻: 218 ページ: 25~30

    • DOI

      10.1016/j.autneu.2019.02.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thoracic endografting increases cardiac afterload and leads to left ventricular hypertrophy in dogs2019

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Yoshiyuki、Oishi Yasuhisa、Motomatsu Yuma、Hirayama Kazuto、Harada Takeaki、Ushijima Tomoki、Fujita Satoshi、Kimura Satoshi、Sonoda Hiromichi、Tatewaki Hideki、Tanoue Yoshihisa、Sunagawa Genya、Nishikawa Takuya、Saku Keita、Shiose Akira
    • 雑誌名

      European Journal of Cardio-Thoracic Surgery

      巻: 55 ページ: 618~625

    • DOI

      10.1093/ejcts/ezy402

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of the baroreflex total loop gain by the power spectral analysis of continuous arterial pressure recordings2019

    • 著者名/発表者名
      Mannoji Hiroshi、Saku Keita、Nishikawa Takuya、Tohyama Takeshi、Kamada Kazuhiro、Abe Kiyokazu、Sunagawa Genya、Kishi Takuya、Sunagawa Kenji、Tsutsui Hiroyuki
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology

      巻: 316 ページ: H828~H839

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00681.2018

    • 査読あり
  • [学会発表] Prediction of the impact of IAS on hemodynamics using a circulatory equilibrium framework in dogs with heart failure.2019

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa T, Saku K, Uike K, Uemura K, Sunagawa K, Tsutsui H, Sugimachi M
    • 学会等名
      Device Therapies for Heart Failure 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 急性心不全において循環動態を保持しつつ心筋を保護する、β遮断薬閉ループ制御循環管理システムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      西川拓也、上村和紀、川田徹、羽山陽介、杉町勝
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会

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公開日: 2021-01-27  

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