多階層３次元心臓モデルを用いた不整脈誘発性・持続性の評価に関するインシリコ研究

使用多层 3D 心脏模型评估心律失常的发生率和持续性的计算机研究

• 批准号: 20K12634
• 负责人: 稲田 慎
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Morinomiya University of Medical Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12634/
• 关键词: コンピュータシミュレーション; インシリコ; 不整脈; 心臓モデル; シミュレーション; 治療戦略

心臓モデルを用いたコンピュータシミュレーションを実行し，不整脈の発生メカニズムを明らかにするとともに，不整脈に対するリスク評価，新たな治療戦略を開発するための研究を行っている．2022年度は，心房モデルを構築し，心構築したモデルを用いたコンピュータシミュレーションを実行することで，不整脈の誘発性および持続性について検討した．心房形状モデルは，3次元モデルを構築することができるアプリケーションを用いて構築した．この心房形状モデルは心筋表面の形状のみを表すものであるため，次に，この形状モデルを，心筋細胞に相当するユニットの集合として表し，心筋組織内部の構造も含めたモデルとした．さらに，このモデルに心筋線維走向を導入し，シミュレーションに用いる心房モデルとした．心筋線維走向の導入には，手書きによる心筋線維走向を設定するユーザインタフェースを備えたアプリケーションを使用した．構築した心房モデルを用いて心房内の興奮伝播過程を再現するシミュレーション実験を実行した．シミュレーションでは，まず右心房内の洞房結節からの自動能の発生を想定し，洞房結節に対応する部位に電気刺激を与え，自動能による興奮伝播を再現した．次に，心房内の一部の領域に電気刺激を与え，不整脈に伴う心房内の興奮伝播過程の乱れを再現することを試みた．不整脈の誘発性および持続性に影響を与える因子として，電気刺激を与えるタイミング，心筋細胞の電気生理学的特性，心筋細胞間の電気的結合力が考えられた．これらの要因を様々な組合せで変更しながらシミュレーション実験を繰り返し行った．また，心筋線維走向が不整脈の誘発性および持続性へ与える影響についても検討するために，心筋線維走向を導入しない均質モデルを用いたシミュレーション実験も併せて行った．

进行使用心脏模型的计算机模拟，以阐明心律不齐的机制，并评估心律不齐的风险并制定新的治疗策略。在2022财年，我们通过使用心脏构造的模型构建心房模型并执行计算机模拟来研究心律不齐的诱导和持久性。使用允许构建三维模型的应用程序构建心房形状模型。由于这种心房形状模型仅表示心肌表面的形状，因此该形状模型随后表示为对应于心肌细胞的单位的集合，并用于包括心肌组织内部的结构。此外，将心肌纤维醒目引入了该模型中，并用作模拟中使用的心房模型。使用带有用户界面的应用程序来设置手写的心肌纤维震动，从而引入心肌纤维醒目。使用构造的心房模型，我们进行了模拟实验，以重现心房内的激发传播过程。在模拟中，我们首先假设右心房内的正弦节点发生自动能力，并将电刺激应用于对应于Sinoatrial节点的位点，从而再现由自动能力引起的激发传播。接下来，我们将电刺激应用于中庭内的某些区域，以复制由于心律不齐引起的心房内部激发和传播过程的干扰。影响心律不齐的诱导和持久性的因素包括电刺激的时间，心肌细胞的电生理特性以及心肌细胞之间的电结合力。重复模拟实验，以各种组合改变这些因素。此外，为了研究心肌纤维的影响对心律不齐的诱导和持久性，我们还使用均匀模型进行了模拟实验，该模型不引入心肌纤维震荡。

项目成果

ヒト心房の3次元モデルに基づく心房細動興奮伝播様式の再現を目指した電気生理学シミュレーションと可視化

基于人体心房三维模型再现房颤激励传播模式的电生理学模拟和可视化

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiroki Hamada;Hatsuyuki Hamada;Kei Shimoda;岡部素典，天野浩司，奥寺 敬，吉田淑子;岸田優作，浦田智和，大星直樹，宮崎晃，芦原貴司，坂田憲祐，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
• 通讯作者: 岸田優作，浦田智和，大星直樹，宮崎晃，芦原貴司，坂田憲祐，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

ヒトの3次元心房モデルに基づく心房細動興奮伝播シミュレーションと拡張現実での可視化

基于人体 3D 心房模型的心房颤动激励传播模拟和增强现实可视化

• 发表时间: 2022
• 作者: Sakata Kohei;Takahashi Yoshio;Takano Shotaro;Matsuki Atsushi;Sakaguchi Aya;Tanimoto Hiroshi;岸田優作，浦田智和，橋本 陸，大星直樹，芦原貴司，井尻 敬，高山健志，柴田仁太郎，原 良昭，信太宗也，稲田 慎，中沢一雄
• 通讯作者: 岸田優作，浦田智和，橋本 陸，大星直樹，芦原貴司，井尻 敬，高山健志，柴田仁太郎，原 良昭，信太宗也，稲田 慎，中沢一雄

A Simulation Stuty for Investigating Mechanisms of Ventricular Arrhythmia Induced from Conduction Delay Zone in Right Ventricular Outflow Tract

右心室流出道传导延迟区诱发室性心律失常机制的模拟研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Shin Inada;Takeshi Aiba;Nitaro Shibata;Ryo Haraguchi;Takashi Ashihara;Kengo Kusano;Wataru Shimizu;Takanori Ikeda;Ichiro Sakuma;Kazuo Nakazawa
• 通讯作者: Kazuo Nakazawa

Mechanism of Electrical Defibrillation: Current Status and Future Perspective

电除颤机制：现状与未来展望

• DOI: 10.14326/abe.9.125
• 发表时间: 2020
• 期刊: Advanced Biomedical Engineering
• 影响因子: 1
• 作者: Shibata Nitaro;Inada Shin;Nakazawa Kazuo;Tomii Naoki;Yamazaki Masatoshi;Seno Hiroshi;Honjo Haruo;Sakuma Ichiro
• 通讯作者: Sakuma Ichiro

右室流出路における伝導障害が引き起こす心室性不整脈発生機序の検討

右心室流出道传导障碍引起室性心律失常的机制探讨

• 发表时间: 2020
• 作者: 稲田慎，相庭武司，柴田仁太郎，芦原貴司，草野研吾，清水渉，中沢一雄