| 研究課題/領域番号 |
25560188
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578)
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| 研究分担者 |
白石 泰之 東北大学, 加齢医学研究所, 准教授 (00329137)
三浦 英和 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (50451894)
吉澤 誠 東北大学, サイバーサイエンスセンター, 教授 (60166931)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 心房細動 / ペルチェ素子 / 不整脈治療 / 人工臓器 |
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| 研究概要 |
本研究では、発作性心房細動や、上室性頻脈、心室性頻拍などの頻脈性不整脈発作に対する新しい治療法の選択肢としての完全埋込型デバイス開発を行い、動物実験でこの効果を確認し、各疾患群における効果を確認した後、慢性耐久性試験を行い、生体毒性試験なども試みつつ、最終的には企業化産業化を目指す。 そのために、本年度である平成２５年度は、左心房、右心房に接触させることができるペルチェ素子による冷却デバイスの開発研究を行いつつ、経皮エネルギー伝送２次コイルとコントロールロジックのデバイス開発を試みた。並行して１次コイル及び体外ユニット開発を行い、体外から２次コイルに電力を輸送して、心房細動などの不整脈発作を停止させる方法論開発を行いつつ、小型化へ向けたリファインを進めている。今年度は計画通り年度内に動物実験結果が確定できるように準備を開始し、動物実験倫理委員会の厳正な審査の後、平均日本人男性とほぼ同じ体重を保持する山羊を用い、全身麻酔下に開胸手術を行い、心房表面を露出させて、直流通電など様々な方法論により、心房細動発作を誘発させる実験を行った。その結果、誘発した心房細動に対し、心房の表面冷却による心房細動停止効果を確認した。このように心房細動停止効果が確認された後、最適な冷却温度についても研究を行った。具体的には、ペルチェ素子の通電時間、目標温度設定などについて、熱伝達の計算シミュレーションを行い、心房内に血流が存在する場合でも目標とする心房筋組織病巣が、最適に冷却され、組織障害を起こさないための通電時間、冷却時間について研究をおこなっている。この結果に基づき、コントロールロジックとして二次コイル、制御回路、ペルチェ素子の最適設計を目指している
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| 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
今年度は計画通り年度内に動物実験結果が確定できるように準備を開始し、動物実験倫理委員会の厳正な審査の後、平均日本人男性とほぼ同じ体重を保持する山羊を用い、全身麻酔下に開胸手術を行い、心房表面を露出させて、直流通電など様々な方法論により、心房細動発作を誘発させる実験を行った。その結果、誘発した心房細動に対し、心房の表面冷却による心房細動停止効果を確認した。このように心房細動停止効果が確認された後、最適な冷却温度についても研究を行った。具体的には、ペルチェ素子の通電時間、目標温度設定などについて、熱伝達の計算シミュレーションを行い、心房内に血流が存在する場合でも目標とする心房筋組織病巣が、最適に冷却され、組織障害を起こさないための通電時間、冷却時間について研究をおこなっている。この結果に基づき、コントロールロジックとして二次コイル、制御回路、ペルチェ素子の最適設計を目指している
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２６年度以降は、平成２５年度までに完成された完全埋込型システムの慢性動物実験を行い、システムの安全性、耐久性などの評価を行う。具体的には、成山羊を用いて開胸手術を行って心房表面に電極を装着し、心房細動を誘発できる実験システムを作成する。これと同時に、心房表面に装着したペルチェ冷却素子に組み合わせた二次コイルによる通電による心房細動停止効果を確認する。１次コイルから電力輸送を行うことができるシステム開発を行い、山羊の毛皮の上からでも電力輸送できるシステム開発を目指す。平成２６年度中には１か月の埋め込み実験で、システムの安全性、耐久性、生体安全性試験などを、精密な測定で実験を行い、システムのフィージビリティスタディを目指す。
最終的には、心房細動に対して、ジソピラミドなど１a群、あるいは１c群などの抗不整脈薬剤による薬剤加療とペルチェ素子による病巣冷却と比較検討を行い、システムの有効性の比較検討を行う。治療法の異なる動物実験なのでダブルブラインドは不可能だが、効果の比較検討を行う
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