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2020 年度 実施状況報告書

非発作性心房細動のリアルタイム映像化とその解析に基づくアブレーション新戦略の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K08469
研究機関滋賀医科大学

研究代表者

芦原 貴司  滋賀医科大学, 医学部, 教授 (80396259)

研究分担者 小澤 友哉  滋賀医科大学, 医学部, 助教 (20584395)
奥山 雄介  滋賀医科大学, 医学部, 医員 (60867654)
原口 亮  兵庫県立大学, 応用情報科学研究科, 准教授 (00393215)
稲田 慎  森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 教授 (50349792)
中沢 一雄  森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 教授 (50198058)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード分子心臓学 / 不整脈学 / 心房細動 / 非発作性心房細動 / リアルタイム可視化 / リアルタイム映像化 / in silico / 人工知能
研究実績の概要

非発作性心房細動(Non-PAF)の治療にはローター(機能的興奮旋回)の持続機構の修飾が必要と考え,最近,研究代表者らはオンライン・リアルタイム臨床不整脈映像化システムExTRa Mappingを発明した.しかし,ローターの特徴や制御方法,アブレーション成績との関係,機械学習による人工知能やin silico解析導入時のローター制御予測性と治療予後予測性等,残された多くの課題を解決すべく本研究を行った.
本研究の初年度となる令和2年度は,Non-PAF持続機構としてのローターの特徴を見出すべく臨床データに基づく興奮動態解析とin silico解析に向けた準備に着手した.また,汎用型AI解析に向けた研究の準備にも着手した.
令和2年度は新型コロナウイルス感染症の影響により,研究の進捗が遅れたが,それでも初年度の成果としては,基礎ではExTRa Mapping精度の再検証を進め,電極カテーテルの心筋コンタクトと局所心電図の関係をin silico解析で明らかにした.臨床では,ExTRa Mappingガイド下アブレーションの症例数が増えても治療成績が変わらないことを確認し,Non-PAFローターが維持される背景には心房筋における斑状な線維化が関与していることを見出した.さらに,これまでの研究成果を元にExTRa Mappingの臨床応用にかかる論文や書籍の原稿を執筆し,American Heart Association,Heart Rhythm等の国際学会,日本循環器学会,日本不整脈心電学会夏季EP Web講演会等の国内学会ほかの学会・研究会・講演会等で招待講演等を含む発表を行った.

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

研究実績の概要の項にも記載したが,本研究の初年度となる令和2年度は新型コロナウイルス感染症の影響により,不整脈に対するカテーテルアブレーションが国や学会の通達に則り,十分な感染対策をしつつ,症例数も抑制されたため,計画通りには臨床データが得られなかった.コンピュータ・IT機器にかかるハードウェアの流通についても,コロナ禍の影響で止まってしまい,一部の解析に必要なハードウェアの入手と整備が困難となったため,それに関連した解析については次年度以降に延期せざるをえなかった.
また,学会・研究会・班会議なども,本来の対面による成果発表や情報交換そして共同研究作業が困難な状況となり,中止・延期または不完全な形でオンラインないしオンデマンド形式での講演や発表となったこともあり,予定していた研究計画を消化できず,内定していた招待講演等もかなり減少した.それでもそうした厳しい研究状況のなか,何とかできる範囲のことを実施し,国内外の論文誌上や学会等でそれなりに成果発表を積み重ねた.
さらに,次年度となる令和3年度以降に本格的に展開予定の汎用型AI導入に向けた準備を進めるなかで,これまでの経験に基づく総括をもとに医療AI研究にかかる日本医療情報学会関西支部講演会におけるパネルディスカッションや,心電関連研究会におけるシンポジウムで講演を行った.

今後の研究の推進方策

本研究の初年度となる令和2年度の末においても,新型コロナウイルス感染症は収まる気配をみせず,どうしても入院控えが起こっているが,カテーテルアブレーションを受ける入院患者には全例PCR検査を行う等,また研究者の側も職場での十分な感染対策を立てながら徐々に再開している.
代表・分担研究者間ならびに共同研究者間の作業や班会議についても,できるだけリモート(オンライン)を併用し,ローターの動態解析にかかる遅れを何とか取り戻したいと考えている.初年度に行うはずであったハードウェアの入手と整備についても,コロナ禍の状況をみて,次年度以降に何とか行いたい.
また,令和3年度以降に本格的に展開予定の汎用型AI導入に向けた準備を進めるなか,令和2年度にはこれまでの経験に基づく総括をもとに医療AI研究にかかる日本医療情報学会関西支部講演会におけるパネルディスカッションや,心電関連研究会におけるシンポジウムで講演を行った.令和3年度以降には,ローターの時間再現性や制御予測性を汎用型AIで算出できるシステムの実現を目指したい.これらはExTRa Mappingの精度向上や施術時間短縮に繋がると考えている.
さらに,コロナ禍が落ち着いた段階で,国内外の学会・研究会も徐々に元の形に戻ることが想定されるが,そのときに向けて,研究発表ができるように本研究成果を積み上げていきたい.

次年度使用額が生じた理由

研究実績の概要の項と,現在までの進捗状況の項にも記載したが,本研究期間の初年度となる令和2年度は新型コロナウイルス感染症の影響により,コンピュータ・IT機器にかかるハードウェアの流通についても,コロナ禍の影響で止まってしまい,購入予定であったハードウェアの入手と整備が困難となったため,次年度以降に延期せざるをえなかった.
また,学会・研究会・班会議なども,本来の対面による成果発表や情報交換そして共同研究作業が困難な状況となり,中止・延期または不完全な形でオンラインないしオンデマンド形式での講演や発表となったこともあり,予定していた国内外の学会・研究会のための旅費がほとんど使用できなかった.
本研究期間の初年度の令和2年度の末においても,新型コロナウイルス感染症は収まる気配をみせないが,初年度に行うはずであったハードウェアの入手と整備についても,コロナ禍の状況をみて,次年度以降に何とか行いたい.
また,コロナ禍が落ち着いた段階で,国内外の学会・研究会も徐々に元の形に戻ることが想定されることから,これもコロナ禍の状況によって大きく左右されることにはなるが,次年度以降に再開される対面での学会・研究会の旅費として使用する予定である.

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Spatial phase discontinuity at the center of moving cardiac spiral waves2021

    • 著者名/発表者名
      Tomii Naoki、Yamazaki Masatoshi、Ashihara Takashi、Nakazawa Kazuo、Shibata Nitaro、Honjo Haruo、Sakuma Ichiro
    • 雑誌名

      Computers in Biology and Medicine

      巻: 130 ページ: 104217~104217

    • DOI

      10.1016/j.compbiomed.2021.104217

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Late‐gadolinium enhancement properties associated with atrial fibrillation rotors in patients with persistent atrial fibrillation2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Toshihiro、Kiuchi Kunihiko、Fukuzawa Koji、Takami Mitsuru、Watanabe Yoshiaki、Izawa Yu、Suehiro Hideya、Akita Tomomi、Takemoto Makoto、Sakai Jun、Yatomi Atsusuke、Sonoda Yusuke、Takahara Hiroyuki、Nakasone Kazutaka、Yamamoto Kyoko、Negi Noriyuki、Kono Atsushi、Ashihara Takashi、Hirata Ken‐ichi
    • 雑誌名

      Journal of Cardiovascular Electrophysiology

      巻: 32 ページ: 1005~1013

    • DOI

      10.1111/jce.14933

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of Box Isolation on Rotors and Multiple Wavelets in Persistent Atrial Fibrillation2020

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Koichiro、Toyama Hideko、Ashihara Takashi
    • 雑誌名

      Circulation Journal

      巻: 84 ページ: 419~426

    • DOI

      10.1253/circj.CJ-19-0826

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Validation of Intraoperative Catheter Phase Mapping Using a Simultaneous Optical Measurement System in Rabbit Ventricular Myocardium2020

    • 著者名/発表者名
      Tomii Naoki、Asano Keisuke、Seno Hiroshi、Ashihara Takashi、Sakuma Ichiro、Yamazaki Masatoshi
    • 雑誌名

      Circulation Journal

      巻: 84 ページ: 609~615

    • DOI

      10.1253/circj.CJ-19-1020

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Specific decreasing of Na+ channel expression on the lateral membrane of cardiomyocytes causes fatal arrhythmias in Brugada syndrome2020

    • 著者名/発表者名
      Tsumoto Kunichika、Ashihara Takashi、Naito Narumi、Shimamoto Takao、Amano Akira、Kurata Yasutaka、Kurachi Yoshihisa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 19964

    • DOI

      10.1038/s41598-020-76681-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 非発作性心房細動のリアルタイム映像化に基づくカテーテル治療2020

    • 著者名/発表者名
      芦原貴司
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 275 ページ: 733~740

  • [雑誌論文] プレシジョン・メディシンを目指した不整脈研究:臨床不整脈のリアルタイムマッピングに基づく治療に向けたin silico・AIの活用2020

    • 著者名/発表者名
      芦原貴司
    • 雑誌名

      BIO Clinica

      巻: 35 ページ: 818~823

  • [学会発表] Meandering rotors contribute as non-paroxysmal atrial fibrillation driver in older patients than in younger patients: ExTRa Mapping project.2020

    • 著者名/発表者名
      Sakata K, Okuyama Y, Ozawa T, Fujii Y, Kato K, Haraguchi R, Inada S, Nakazawa K, Sugimoto Y, Yamashiro K, Nakagawa Y, Ashihara T
    • 学会等名
      Heart Rhythm
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of regions facilitating complex rotational activities and their modification in persistent atrial fibrillation patients: A real-time phase mapping study.2020

    • 著者名/発表者名
      Harada M, Nishimura A, Motoike Y, Nomura Y, Koshikawa M, Ashihara T, Watanabe E, Ozaki Y, Izawa H
    • 学会等名
      Heart Rhythm
    • 国際学会
  • [学会発表] 医療AI研究の現状と未来2020

    • 著者名/発表者名
      北風政史,小島諒介,西尾瑞穂,黒田知宏,松村泰志,芦原貴司
    • 学会等名
      日本医療情報学会関西支部2020年度第1回講演会・春の講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] ExTRa Mappingガイド下アブレーションが心房細動治療にもたらすもの:新たな抗凝固療法の可能性を含めて2020

    • 著者名/発表者名
      芦原貴司
    • 学会等名
      Heart Rhythm Agora: the place where we study arrhythmia
    • 招待講演
  • [学会発表] The role of rotors in atrial fibrillation: Insights from ExTRa Mapping2020

    • 著者名/発表者名
      Ashihara T
    • 学会等名
      The 84th Annual Scientific Meeting of Japanese Circulation Society (JCS2020)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Update Beyond PVI:NPAアブレーション2020

    • 著者名/発表者名
      芦原貴司
    • 学会等名
      日本不整脈心電学会夏季EP Web講演会共催セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 心房細動をリアルタイムで可視化する医療機器の開発2020

    • 著者名/発表者名
      芦原貴司
    • 学会等名
      大阪大学国際医工情報センター(MEI)プロフェッショナルコース:メディカルデバイスデザイン(MDD)コース2020:医療機器開発の実践
    • 招待講演
  • [学会発表] 甲状腺機能亢進症に併発した持続性心房細動にExTRa Mappingを用いたアブレーションが有用であった一例2020

    • 著者名/発表者名
      矢島和裕,池原典之,杉浦真人,山田智広,小崎哲資,芦原貴司
    • 学会等名
      日本循環器学会第156回東海・第141回北陸合同地方会
  • [学会発表] The long-term outcome beyond pulmonary vein isolation of ablation guided by the online and real-time atrial fibrillation imaging system: ExTRa Mapping project2020

    • 著者名/発表者名
      Sakata K, Okuyama Y, Ozawa T, Fujii Y, Kato K, Haraguchi R, Inada S, Nakazawa K, Sugimoto Y, Yamashiro K, Nakagawa Y, Ashihara T
    • 学会等名
      American Heart Association (AHA) 92nd Scientific Sessions
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元心房形状モデルに基づく心房細動興奮伝播様式の再現と心筋焼灼治療をめざした電気生理学シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎 晃,大星直樹,芦原貴司,柴田仁太郎,井尻 敬,高山健志,信太宗也,原 良昭,稲田 慎,中沢一雄
    • 学会等名
      第40回医療情報学連合大会(第21回日本医療情報学学術大会)
  • [学会発表] 電極カテーテルの心筋コンタクトと局所記録心電図の関係:シミュレーションによる検討2020

    • 著者名/発表者名
      坂田憲祐,原口 亮,稲田 慎,中沢一雄,山城荒平,中川義久,芦原貴司
    • 学会等名
      心電学関連研究会
  • [学会発表] 医療 AI における最近の動向2020

    • 著者名/発表者名
      芦原貴司
    • 学会等名
      心電学関連研究会
    • 招待講演
  • [図書] 医用工学ハンドブック:検査・診断・治療・ヘルスケアとQOL2021

    • 著者名/発表者名
      芦原貴司.
    • 総ページ数
      In press
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
  • [備考] 臨床不整脈映像化システム ExTRa Mapping

    • URL

      http://square.umin.ac.jp/ash/extramap.html

  • [備考] Spiral in Cardiology

    • URL

      http://square.umin.ac.jp/ash/vitae.html

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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