Authors：Shin Inada¹, Kazuo Nakazawa¹, Ryo Haraguchi², Takashi Ashihara³

Affiliation：¹Faculty of Health Sciences, Morinomiya University of Medical Sciences,²Graduate School of Applied Informatics, University of Hyogo, ³Department of Medical Informatics and Biomedical Engineering, Shiga University of Medical Science

Abstract：スーパーコンピュータ上に仮想心臓モデルを構築し，心臓電気生理学的シミュレーションを行うことで致死性不整脈のメカニズム解明や，予防・診断に役立てることを目的している．内容：心筋細胞の電気興奮に伴う電位変化（活動電位）を再現することが可能なユニット約2,000万個を組み合わせて心室形状モデルを構築した．モデルには，心外膜から心内膜にかけての電気生理学的性質の不均一性を組み込んだ．本研究では，遺伝性の心臓疾患の一つであるブルガダ症候群を想定し，心筋組織内の興奮伝導障害の領域を設定し，伝導障害と心室性不整脈の誘発性および持続性との関係について検討した．心臓電気生理学的検査を想定し，右室流出路の心内膜側を電気的に刺激し，不整脈が誘発されるときの応答をシミュレートした．伝導障害領域の大きさや，領域内におけるユニット間の電気的結合の強さなどの伝導障害の程度や，電気刺激の条件を変えながらシミュレーション実験を行った．伝導障害の領域が直径3 cm，ユニット間の電気的結合を正常の10%まで減少させると不整脈が誘発される場合があったが，電気刺激のタイミングが同一であっても，不整脈の誘発性は電気刺激の部位に大きく影響された．

 

Publication related to your research
（Journal paper）

• Kumagai K, Toyama H, Ashihara T: Impact of box isolation on rotors and multiple wavelets in persistent atrial fibrillation. Circ J 2020;84:419-426.
• Nakamura T, Kiuchi K, Fukuzawa K, Takami M, Akita T, Suehiro H, Takemoto M, Sakai J, Yatomi A, Sonoda Y, Takahara H, Nakasone K, Yamamoto K, Hirata K, Ashihara T: Successful modulation of atrial fibrillation drivers anchoring to fibrotic tissue after box isolation using an online real‐time phase mapping system: ExTRa Mapping. J Arrhythm 2019;35:733-736.
• Kodama M, Furutani K, Kimura R, Ando T, Sakamoto K, Nagamori S, Ashihara T, Kurachi Y, Sekino Y, Furukawa T, Kanda Y, Kurokawa J: Systematic expression analysis of genes related to generation of action potentials in human iPS cell-derived cardiomyocytes. J Pharmacol Sci 2019;140;325-330.
• Takayama K, Ohno S, Ding WG, Ashihara T, Fukumoto D, Wada Y, Makiyama T, Kise H, Hoshiai M, Matsuura H, Horie M: A de novo gain-of-function KCND3 mutation in early repolarization syndrome. Heart Rhythm 2019;16:1698-1706.

 

（International conference paper）

• Nakamura T, Kiuchi K, Fukuzawa K, Takami M, Suehiro H, Akita T, Takemoto M, Sakai J, Yatomi A, Sonoda Y, Takahara H, Nakasone K, Yamamoto K, Hirata K, Ashihara T: Successful modification of atrial fibrillation drivers anchoring to fibrotic tissue after Box isolation using real-time phase mapping system: ExTRa Mapping. The 12th Asia-Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session (APHRS 2019), 2019/10/24-27, Poster, Bangkok (Centara Grand & Bangkok Convention Centre at CentralWorld, Thailand).
• Haraguchi R, Ashihara T, Matsuyama T, Yoshimoto J: Computer simulation of anterograde accessory pathway conduction in Wolff-Parkinson-White syndrome with a simplified model. Computing in Cardiology (CinC 2019), 2019/09/08-11, Poster, Singapore (Matrix).
• Okuyama Y, Ashihara T, Ozawa T, Fujii Y, Kato K, Sugimoto Y, Nakagawa Y: Relationship of the duration of pulmonary vein isolation-refractory non-paroxysmal atrial fibrillation to the middle- to long-term outcome of the ExTRa Mapping-guided ablation. The 41st Annual Congress of the European Society of Cardiology (ESC Congress 2019), 2019/08/31-09/04, Poster, Paris (Ile-de-France, France).
• Haraguchi R, Ashihara T, Matsuyama T, Yoshimoto J: Computer simulation of accessory pathway conduction in Wolff-Parkinson-White syndrome with a simplified heart wall model. The 66th Annual Meeting of the Japanese Heart Rhythm Society (JHRS 2019)， 2019/07/24-27， Oral, Yokohama (PACIFICO Yokohama).

 

（Domestic conference/workshop）

• 稲田慎，相庭武司，柴田仁太郎，原口亮，芦原貴司，草野研吾，清水渉，池田隆徳，佐久間一郎，中沢一雄．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メカニズムの検討．MEとバイオサイバネティックス研究会，2020/3/4-6，口頭発表，東京（電気通信大学）．
• 芦原貴司：世界初のリアルタイム臨床不整脈映像化システムがもたらす不整脈治療イノベーション：ExTRa Mappingプロジェクト．日本機械学会第32回バイオエンジニアリング講演会，2019/12/20，特別講演，金沢（金沢商工会議所会館）．
• 芦原貴司，奥山雄介，小澤友哉，原口亮，稲田慎，中沢一雄，重歳憲治，本山一隆，杉本喜久，中川義久．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の効率化に向けた心内心電図解析改善の取り組み．第39回医療情報学連合大会，2019/11/21-24，口頭発表，千葉（幕張メッセ）．
• 稲田慎，相庭武司，柴田仁太郎，原口亮，芦原貴司，草野研吾，清水渉，池田隆徳，中沢一雄．コンピュータシミュレーションを用いた右室流出路を起源とする不整脈発生機序の検討．第39回医療情報学連合大会，2019/11/21-24，口頭発表，千葉（幕張メッセ）．
• 熊谷浩一郎，木内邦彦，芦原貴司：フォアヌーンセミナー2：ExTRa Mappingで拡がる新たなAF治療の可能性．カテーテルアブレーション関連秋季大会2019，2019/11/07-09，ディスカッサント，金沢（石川県立音楽堂・ANAクラウンプラザホテル金沢）．
• 芦原貴司：ディベートセッション2：AF：持続性心房細動に対する線状焼灼以外の付加的アブレーションは有用である：Pro & Rebuttal from Pro speaker．第66回日本不整脈心電学会学術大会(JHRS 2019)，2019/07/24-27，ディベート(講演)，横浜（パシフィコ横浜）．
• Tomii N, Jiao J, Yamazaki M, Ashihara T, Sakuma I: シンポジウム３：不整脈診断におけるAIの現状と未来：Deep neural network for estimation of membrane potential distribution from multiple electrode measurement signals: A simulation study. The 66th Annual Meeting of the Japanese Heart Rhythm Society (JHRS 2019)，2019/07/24-27, Symposium, Yokohama (PACIFICO Yokohama).
• Ashihara T, Ozawa T, Okuyama Y, Fujii Y, Kato K, Sugimoto Y, Haraguchi R, Nakazawa K, Nakagawa Y: シンポジウム３：不整脈診断におけるAIの現状と未来：Future perspective of online real-time atrial fibrillation visualization system aided by artificial intelligence and in silico analysis system. The 66th Annual Meeting of the Japanese Heart Rhythm Society (JHRS 2019)， 2019/07/24-27，Symposium, Yokohama (PACIFICO Yokohama).
• 芦原貴司：ティータイムセミナー4：令和時代の非発作性心房細動アブレーション：ExTRa Mapping．第66回日本不整脈心電学会学術大会(JHRS 2019)，2019/07/24-27，ティータイムセミナー(講演)，横浜（パシフィコ横浜）．
• Ashihara T: シンポジウム３：不整脈診断におけるAIの現状と未来：令和元年は医療AI元年となるのか：その現状と課題．The 66th Annual Meeting of the Japanese Heart Rhythm Society (JHRS 2019)， 2019/07/24-27(25)， Symposium (Keynote Lecture), Yokohama (PACIFICO Yokohama).
• 稲田慎，柴田仁太郎，井上優子，山本剛，奈良崎大士，原口亮，芦原貴司，池田隆徳，草野研吾，三井和幸，中沢一雄．ベクトル心電図による心室期外収縮発生部位同定の高精度化を目指したインシリコ研究．第34回心電情報処理ワークショップ，2019/6/8，口頭発表，横浜（横浜ベイシェラトンホテル＆タワーズ）．
• 芦原貴司，小澤友哉，奥山雄介，藤居祐介，加藤浩一，中川義久，杉本喜久，原口亮，稲田慎，中沢一雄．標準術式に抵抗性を示す心房細動の維持機構であるローターの映像化と制御：新たな治療戦略の構築に向けて．第58回日本生体医工学会大会，2019/6/6-8，オーガナイズドセッション（口頭発表），沖縄（沖縄コンベンションセンター）．
• 稲田慎，相庭武司，柴田仁太郎，原口亮，芦原貴司，草野研吾，清水渉，池田隆徳，中沢一雄．右室流出路伝導障害が引き起こす心室性不整脈のメカニズムのシミュレーションによる検討．第58回日本生体医工学会大会，2019/6/6-8，オーガナイズドセッション（口頭発表），沖縄（沖縄コンベンションセンター）．

 

（Book）

• 芦原貴司：第2編第2章第3節 臨床不整脈のリアルタイム映像化システムの開発．村垣善浩監修：スマート医療テクノロジー．エヌ・ティー・エス，東京，2019, pp. 241-248.
• 芦原貴司：2章　高周波アブレーション：2．非発作性心房細動においてrotorアブレーションが有効と思われるのはどのような症例か．門田一繁，田坂浩嗣編：上級医の循環器治療手技：カテーテルアブレーション．日本医事新報社，東京，2019, pp. 67-77.