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2023 年度 実施状況報告書

専門医を凌駕する動的デバイス融合に基づく急性心不全循環制御システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K08222
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

朔 啓太  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (40567385)

研究分担者 安在 大祐  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40611116)
荒船 龍彦  東京電機大学, 理工学部, 教授 (50376597)
坂本 隆史  九州大学, 大学病院, 助教 (50641015)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード虚血性心疾患 / 心不全 / 自律神経 / 補助循環 / 医療機器開発
研究実績の概要

本課題では、循環ダイナミクスの再構築を行うデバイス融合による革新的治療戦略のPOCを確立する。デバイス開発への橋渡しを確実に行うことを想定し、① ソフト構築、② ハードの設計と作製、③ 動作・有効性検証および④ 臨床応用戦略策定・実施の4項目を科学的側面からすすめる。統合制御ソフトウェア作成の前段階としてシミュレーション研究を行い、経皮的左室補助装置に関連したシミュレーション論文を発表した。また、モデルや制御を目的とした自律神経性循環調節に関する報告も行った。本研究との関連研究として、自律神経刺激カテーテルの医師主導治験も開始されている。
2023年度の目標は、さまざまな機械制御の開発を統合することで、機械・自律神経・回数(脈)を介した全ての心負荷がデバイスによって最適化される急性期治療デバイスのプロトタイプ作成につなげることである。経皮的左室補助装置の制御に関する研究を実行し、心室圧の精密かつ迅速な制御が可能となったことから、同結果をまとめ論文投稿中である。現在、神経刺激と経皮的左室補助装置の組み合わせ研究を進めており、2024年度には第一段となる循環動態に関する検討が報告できる見込みである。

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

デバイス融合を想定したシミュレーション研究やソフトウェア開発およびその実証実験は想定通りに進んでいる。安在准教授とのスタートアップ設立や荒船龍彦教授とのモニター読み取り機能の開発などを進め、開発したソフトウェアを実用化するためのさまざまな戦略を立てることも可能となった。

今後の研究の推進方策

最終年度は開発物の臨床的意義を明確化する検討に入る。シミュレーション研究では、動物もしくは臨床データの再現と予測を実証し、ソフトウェア研究においては、デバイス統合を行った医療機器が心筋梗塞や心原性ショックなどの動物モデルにおいてどのような効果を発揮できるか?に主眼をおいた検証を進める。例えば、血行動態の改善や心筋梗塞サイズの縮小、遠隔期の慢性心不全抑制など臨床に外挿できる結果が得られることで同技術の有用性を強調することにつながる。

次年度使用額が生じた理由

シミュレーションやソフトウェアの開発が予想以上に順調に進み、さらに低コストであった。検証実験を2024年に予定しており、余剰した予算を同年度の検証実験加速・拡充に使うことが適切と考えられたことから次年度使用が生じた。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 11件)

  • [雑誌論文] Input-size dependence of the baroreflex neural arc transfer characteristics during Gaussian white noise inputs2024

    • 著者名/発表者名
      Kawada Toru、Miyamoto Tadayoshi、Fukumitsu Masafumi、Saku Keita
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology

      巻: 326 ページ: R121~R133

    • DOI

      10.1152/ajpregu.00199.2023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconsidering coronary circulation in the era of LV unloading ? the underlying physiology in the non‐physiological setting2024

    • 著者名/発表者名
      Fukumitsu Masafumi、Saku Keita
    • 雑誌名

      The Journal of Physiology

      巻: 602 ページ: 1661-1662

    • DOI

      10.1113/JP286424

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The impact of ECPELLA on haemodynamics and global oxygen delivery: a comprehensive simulation of biventricular failure2024

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Hiroki、Saku Keita、Nishikawa Takuya、Yokota Shohei、Sato Kei、Morita Hidetaka、Yoshida Yuki、Fukumitsu Masafumi、Uemura Kazunori、Kawada Toru、Yamaura Ken
    • 雑誌名

      Intensive Care Medicine Experimental

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40635-024-00599-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acute effects of empagliflozin on open-loop baroreflex function and urine glucose excretion in Goto-Kakizaki diabetic rats2023

    • 著者名/発表者名
      Kawada Toru、Yamamoto Hiromi、Yokoi Aimi、Nishiura Akitsugu、Kakuuchi Midori、Yokota Shohei、Matsushita Hiroki、Alexander Joe、Saku Keita
    • 雑誌名

      The Journal of Physiological Sciences

      巻: 73 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s12576-023-00861-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Substantial Reduction of Acute Ischemic Mitral Regurgitation Using Impella in AMI Complicated with Cardiogenic Shock2023

    • 著者名/発表者名
      Nakata Jun、Saku Keita、Nishikawa Takuya、Kimura Tokuhiro、Sangen Hideto、Asano Kazuhiro、Kadooka Kosuke、Hosokawa Yusuke、Tara Shuhei、Shimizu Wataru、Yamamoto Takeshi、Asai Kuniya
    • 雑誌名

      International Heart Journal

      巻: 64 ページ: 294~298

    • DOI

      10.1536/ihj.22-572

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of vericiguat on baroreflex-mediated sympathetic circulatory regulation: An open-loop analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Yokoi Aimi、Kawada Toru、Yokota Shohei、Kakuuchi Midori、Matsushita Hiroki、Nishiura Akitsugu、Li Meihua、Uemura Kazunori、Alexander Joe、Tanaka Ryou、Saku Keita
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 18 ページ: -

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0286767

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analytical Representation of Four-dimensional Hemodynamics for Drug Therapy Simulation in Acute Heart Failure Treatment2023

    • 著者名/発表者名
      Kataoka Yasuyuki、Fukuda Yukiko、Peterson Jon、Yokota Shohei、Uemura Kazunori、Saku Keita、Alexander Joe、Sunagawa Kenji
    • 雑誌名

      Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc .

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/EMBC40787.2023.10340737

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inverse ESPVR Estimation with Singularity Avoidance via Constrained EDPVR Parameter Optimization2023

    • 著者名/発表者名
      Kataoka Yasuyuki、Fukuda Yukiko、Shelly Iris、Peterson Jon、Yokota Shohei、Uemura Kazunori、Saku Keita、Alexander Joe、Sunagawa Kenji
    • 雑誌名

      Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc .

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/EMBC40787.2023.10340472

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical circulatory support in cardiogenic shock2023

    • 著者名/発表者名
      Nakata Jun、Yamamoto Takeshi、Saku Keita、Ikeda Yuki、Unoki Takashi、Asai Kuniya
    • 雑誌名

      Journal of Intensive Care

      巻: 11 ページ: 64

    • DOI

      10.1186/s40560-023-00710-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 心力学で紐解く妊娠の循環動態 ~正常妊娠と左心機能障害合併妊娠~2023

    • 著者名/発表者名
      田伏 真理、月村 英利子、朔 啓太、西川 拓也、金川 武司、吉松 淳
    • 雑誌名

      循環制御

      巻: 44 ページ: 87-94

    • DOI

      10.11312/ccm.44.87

  • [雑誌論文] Impact of neurally mediated antidiuretic effect relative to pressure diuresis during acute changes in sympathetic nerve activity2023

    • 著者名/発表者名
      Kawada Toru、Yokoi Aimi、Nishiura Akitsugu、Kakuuchi Midori、Li Meihua、Uemura Kazunori、Suehara Satoru、Sawada Satoshi、Saku Keita
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology

      巻: 324 ページ: R82~R89

    • DOI

      10.1152/ajpregu.00205.2022

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic accentuated antagonism of heart rate control during different levels of vagal nerve stimulation intensity in rats2023

    • 著者名/発表者名
      Kawada Toru、Yokoi Aimi、Nishiura Akitsugu、Kakuuchi Midori、Yokota Shohei、Matsushita Hiroki、Li Meihua、Uemura Kazunori、Saku Keita
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology

      巻: 324 ページ: R260~R270

    • DOI

      10.1152/ajpregu.00229.2022

    • 査読あり

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公開日: 2024-12-25  

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