Japan Association for Medical Informatics

[3-I-1-07] ヒト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可視化

*Kazuo Nakazawa1, Shin Inada1, Yoshiaki Hara1, Yusaku Kishida1, Nitaro Shibata2, Naoki Tomii3, Kenshi Takayama4, Takeshi Ijiri5, Takashi Ashihara6 (1. 森ノ宮医療大学, 2. 新宿三井ビルクリニック, 3. 東京大学大学院工学系研究科, 4. 株式会社サイバーエージェント, 5. 芝浦工業大学工学部, 6. 滋賀医科大学)

Computer Simulation, Visualization, Atrial Fibrillation

【はじめに】心房細動(AF)は不整脈の一種であり、わが国だけでも患者数が100万人にも及ぶ有病率の高い疾患である。その複雑なメカニズムについては未解明な部分が多く、アブレーションなど有効な治療には医師の経験則に頼らざるを得ない実態がある。AFメカニズムの解明および効果的な診療支援の方法の開発などが必要である。【目的】3次元心房モデルを用いてAFの典型的な症例を再現し、有力な治療戦略に向けたシミュレーションと効果的な可視化システムを開発する。【方法】MRIデータを元に3次元心房形状モデルを作成した。さらに、心房形状モデルをボクセルモデルに変換し、各ボクセルを心筋細胞の集合であるユニットとした。各ユニットにヒト心房筋細胞の活動電位モデルを組み込み、心房内の電気的興奮伝播のコンピュータシミュレーションを可能とした。加えて、複雑なAFの興奮伝播ダイナミクスについての効果的な可視化や、アブレーション術者の視野を想定したスマートグラス上に可視化するシステムを作成した。【結果・考察】洞調律よりも速い頻度で心房を興奮させた場合、興奮伝播ダイナミクスは複雑に変化し、不整脈が誘発される結果が得られた。心房細動の発端と考えられる旋回性興奮波の発生実験から発作性AFの再現には至ったが、長期に持続する非発作性AFの再現には至らなかった。しかし、心房筋の生理学的特性の変化や不均質性の導入によって、臨床で見られるAF症例に近づけると考える。非発作性AFの症例が再現できれば、効果的なアブレーション手技の開発や不要なアブレーションの回避に繋がることが期待できる。一方、スマートグラスによる可視化システムは、アブレーション手術中に心房モデル上の興奮伝播ダイナミクスを確認することを想定したものである。まだプロトタイプの段階であるが、アブレーション術者以外にも有効活用を図りたいと考える。