Japan Association for Medical Informatics

[3-I-3-04] 心房細動患者を想定した3次元心房形状モデルの構築による興奮伝播ダイナミクの可視化

*Kazuo Nakazawa1, Shin Inada1, Yusaku Kishida1, Nitaro Shibata2, Naoki Tomii3, Kenshi Takayama4, Takashi Ijiri5, Takeshi Yamaguchi6, Takashi Ashihara7 (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. 四国大学, 7. 滋賀医科大学)

Atrial Fibrillation, Computer Simulation, Visualization, Excitation Propagation

【はじめに】心房細動(AF)は心房の不整脈の一種であり、重篤な脳梗塞や心不全を引き起こす有病率の高い疾患である。発作性AFにはアブレーションによる肺静脈隔離術が有効な治療法である。一方、非発作性AFに対しては、いまだ有効な治療法が確立されていない。そこで、非発作性AFの病態解明に向けた可視化が求められている。【目的】心房細動患者を想定したヒト3次元心房モデルを構築して、非発作性AFの典型的な症例再現を目指した大規模電気生理学的シミュレーションを実施し、興奮伝播様式の可視化を行う。【方法】MRIデータから3次元心房形状モデルを作成し、さらに循環器内科医の意見を元に心房細動患者を想定した形状修正を施した。同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、活動電位モデルの特性変更や3次元形状に対する線維走向の変化を実装し、大規模な電気生理学的コンピュータシミュレーションを可能にした。加えて、3次元心房の興奮伝播ダイナミクス表現のための可視化システムを作成した。【結果・考察】AFの発端と考えられる旋回性興奮波の発生実験から、心房の興奮伝播ダイナミクスは複雑に変化することを確認した。結果として、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の再現は不十分であった。非発作性AFに必要な心房筋の生理学的特性が十分でないことが示唆された。非発作性AFの再現を目指し、最終的には新規の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げたいと考える。