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2020 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, 上級研究員 (50823861)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
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デバイスの血行動態効果を前もって予測し、個別患者に適応する際にデバイス選択の最適化を目的とする研究である。
本年度は2019年度に引き続き、提唱理論の妥当性を実証する大動物実験を行い、論文化を進めた。心房間シャント模擬犬において、シャント閉鎖時の血行動態から、包括的循環平衡理論を用いてシャント時の血行動態を予測した。予測した肺血流量(r2=0.88, root mean squared error (RMSE) 11.4 mL/min/kg)、体血流量(r2 = 0.92, RMSE 11.2 mL/min/kg)、右房圧(r2=0.92,RMSE 0.71 mmHg, P < 0.001)、左房圧(r2=0.83, RMSE 0.95 mmHg)が精度よく予測できることを示した。
模擬心房シャントではなく、心房を切開し、心房シャントを慢性的に作成した。シャント閉鎖時の血行動態が予測ができることを示し、人病態と同様のシャントでも提唱理論の妥当性を示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

基盤理論となる予測モデルの妥当性を示すことには成功した。しかしながら、基盤理論の証明に想定以上の時間を要し、予定していた心房間シャントデバイスの遠隔期の問題である肺高血圧症についての検討が不十分である。

今後の研究の推進方策

心不全抑制効果と肺高血圧症の発症リスクを検証する。心不全犬に本システムにより予測した最適サイズを含む3段階の大きさの異なるシャント群を作成する。3ヶ月後の循環動態と心肺負荷時の心不全抑制効果、肺高血圧症の兆候である肺血管抵抗の変化を確認し、査読付きの英文誌に投稿する。

次年度使用額が生じた理由

COVID19の流行により、実験の遂行に遅延が生じた時期があり、肺高血圧症に関する慢性実験が進まなかったため。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] A novel method of trans-esophageal Doppler cardiac output monitoring utilizing peripheral arterial pulse contour with/without machine learning approach2021

    • 著者名/発表者名
      Uemura Kazunori、Nishikawa Takuya、Kawada Toru、Zheng Can、Li Meihua、Saku Keita、Sugimachi Masaru
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Monitoring and Computing

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10877-021-00671-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comprehensive analysis of effective reflection distance and its association with wave reflection strength under diverse hemodynamic conditions in anesthetized dogs2020

    • 著者名/発表者名
      Uemura Kazunori、Nishikawa Takuya、Kawada Toru、Sugimachi Masaru
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 104 ページ: 109753~109753

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2020.109753

  • [雑誌論文] Prediction of haemodynamics after interatrial shunt for heart failure using the generalized circulatory equilibrium2020

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Takuya、Saku Keita、Uike Kiyoshi、Uemura Kazunori、Sunagawa Genya、Tohyama Takeshi、Yoshida Keimei、Kishi Takuya、Sunagawa Kenji、Tsutsui Hiroyuki
    • 雑誌名

      ESC Heart Failure

      巻: 7 ページ: 3075~3085

    • DOI

      10.1002/ehf2.12935

  • [雑誌論文] The Partial Support of the Left Ventricular Assist Device Shifts the Systemic Cardiac Output Curve Upward in Proportion to the Effective Left Ventricular Ejection Fraction in Pressure-Volume Loop2020

    • 著者名/発表者名
      Kakino Takamori、Saku Keita、Nishikawa Takuya、Sunagawa Kenji
    • 雑誌名

      Frontiers in Cardiovascular Medicine

      巻: 7 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fcvm.2020.00163

  • [雑誌論文] Prediction of hemodynamics after atrial septal defect closure using a framework of circulatory equilibrium in dogs2020

    • 著者名/発表者名
      Uike Kiyoshi、Saku Keita、Nishikawa Takuya、Yamamura Kenichiro、Nagata Hazumu、Muraoka Mamoru、Ohga Shouichi、Tsutsui Hiroyuki、Sunagawa Kenji
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology

      巻: 319 ページ: H938~H947

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00098.2020

  • [学会発表] Development of a Less Invasive Cardiovascular Function Monitor for the Management of Acute Heart Failure by Manipulating Positive End-Expiratory Pressure.2021

    • 著者名/発表者名
      西川拓也、上村和紀、朔啓太、川田徹、羽山陽介、杉町勝
    • 学会等名
      第85回日本循環器学会学術集会
  • [学会発表] 呼気終末期陽圧変動を応用した循環機能モニターの開発2021

    • 著者名/発表者名
      西川拓也、上村和紀、朔啓太、川田徹、羽山陽介、杉町勝
    • 学会等名
      第41回日本循環制御医学会総会・学術集会
  • [学会発表] 呼気終末陽圧を用いた、低侵襲な心機能と負荷血液量の推定法の開発2021

    • 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59回日本生体医工学会大会

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公開日: 2021-12-27  

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