もし、医師や外科医が自動車、航空宇宙、エネルギー、ハイテク産業がその製品を製造する前にテストするのと同じ高度なシミュレーション技術を使用して、患者の健康状態を分析し、治療と手術を計画できるたらどうでしょうか？ 医療機器が現実世界で使われる前に仮想世界で設計され、安全に実験されることができればどうでしょうか？
現実的なシミュレーションの力を人間のモデリングに適用すれば、私たちは医療に革命を起こすことができます。
リビングハートプロジェクトは、心臓血管研究者、教育者、医療機器開発者、規制機関、および心臓病医を結集して、パーソナライズド・デジタル・ヒューマン心臓モデルを開発し検証することを目的としています。これらのモデルは、コンピュータを用いて、教育、訓練、医療機器設計、試験、臨床診断、規制科学(Regulatory Science)の共通の技術基盤として機能し、効率的に現状を迅速に変更し、直接的に患者ケアを向上させる将来の最先端の技術革新です。
リビングハートプロジェクトは、実証済みの市販の心臓モデルの共同開発を促進し、新しいデジタル療法を探索する成長するエコ・システムによって推進されています。リビングハートプロジェクトは、米国食品医薬品局（FDA）との5年間の共同研究契約に調印しました。下記のプロジェクト参加者と一緒に、ペースメーカのリードやその他の心血管装置の挿入、配置、パフォーマンスから始まるテストパラダイムを評価し、リビングハートプロジェクトをパーソナライズされた心臓疾患者ケアに近づけます。
どのような人達がリビングハートプロジェクトに参画しているのか
何十年もの重要な研究により、心臓機能の様々な側面に関する豊富な情報がすでに作成されています。 最近では、心臓のダイナミクスをより完全に理解するために不可欠な幾何学的構造および生理学的現象における重要な微妙な要素を明らかにするために、分光技術が十分に進歩しています。 先天性欠損および心疾患における心臓機能のさらなる複雑さ、および医療機器および置換構造とのそれらの相互作用は、さらなる研究を必要とします。 現実の患者固有の入力情報に基づいた心臓の3Dモデリングは、このデータのすべてを統合し、高度な外科的および治療的な方向で有望な研究を支援することができます。
現在のプロジェクトメンバー：
- Aswan Heart Center / Magdi Yacoub Heart Foundation
- Jacob Bortman, Ph.D. | Ben Gurion University of Negev
- Raymond Watrous, Ph.D. | Biomedical Engineering Scientist
- California Medical Innovations Institute, Inc.
- Alessio Gizzi, Ph.D. | Campus Bio-Medico University of Rome
- Daniel Burkhoff, Ph.D. | Cardiovascular Research Foundation
- Veysel Ödemis, M.D. | Carl-von-Ossietzky University Oldenburg
- Gregor Theilmeier, M.D. | Carl-von-Ossietzky University Oldenburg
- Zdeněk Horák, Ph.D. | College of Polytechnics Jihlava
- W. Paul Segars, Ph.D. | Duke University
- Sandra Loerakker, Ph.D. | Eindhoven University of Technology
- Christian Stoeck, Ph.D. | ETH Zurich
- Sebastien Kozerke, Ph.D. | ETH Zurich
- Abas Abdoli, Ph.D. | Florida International University
- George Dulikravich, Ph.D. | Florida International University
- Matthieu de Beule, Ph.D. | Ghent University
- Indian Institute of Technology Hyderabad
- Inria
- Instituto do Coracao (Heart Institute), Hospital das Clinicas HCFMUSP
- Ellen Roche, Ph.D | Massachusetts Institute of Technology
- Kumaran Kolandaivelu, M.D., Ph.D. and Cardiologist | Massachusetts Institute of Technology
- Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization
- James F. Greenleaf, Ph.D. | Mayo Clinic College of Medicine, Ultrasound Research Laboratory
- Matthew W. Urban, Ph.D. | Mayo Clinic College of Medicine, Ultrasound Research Laboratory
- Alireza Heidari, Ph.D. | McGill University
- Rosaire Mongrain, Ph.D. | McGill University
- National Research Council Canada
- Claire Conway, Ph. D. | National University of Ireland Galway
- Oxford Brookes University
- Daniel Hurtado, Ph.D. | Pontificia Universidad Católica de Chile
- Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases
- Singapore Polytechnic
- Stephanie Reese, Ph.D. | RWTH Aachen University
- Simula Research Laboratory
- Ellen Kuhl, Ph.D. | Stanford University
- Alison Marsden, Ph.D. | Stanford University
- Daniel Bluestein, Ph.D. | Stony Brook University
- Gil Marom, Ph. D. | Tel-Aviv University
- Rami Haj-Ali, Ph.D. | Tel-Aviv University
- The American University in Cairo
- Tom Hund, Ph.D. | The Ohio State University
- Manuel Rausch, Ph. D. | The University of Texas at Austin
- University College London
- Ivan Costa, Ph. D | University of Brasilia
- Daniel Ennis, Ph.D. | University of California Los Angeles
- Julius Guccione, Ph.D. | University of California, San Francisco
- Neil Davies, Ph. D. | University of Cape Town
- Thomas Franz, Ph. D. | University of Cape Town
- Xiaoyu Luo, Ph.D. | Unviersity of Glasgow
- Philipp Kügler, Ph.D. | University of Hohenheim
- Paul Iaizzo, Ph.D. | University of Minnesota, Visible Heart Laboratory
- Zhong You, Ph.D. | University of Oxford
- Neil Bressloff, Ph.D. | University of Southampton
- Clark Meyer, Ph.D. | University of Texas at Dallas
- University of Ulsan
- Alexander Veress, Ph. D. | University of Washington
- West Virginia University
- Zienkiewicz Centre for Computational Engineering at Swansea University
どのようにして研究者は、リビングハートプロジェクトをサポートするのか？
学術および臨床研究者は、プロジェクトの進行に伴って、共同して心臓モデルの開発をモニター、評価、影響を与えます。 モデルの改良点、新しいアプリケーション、技術的な実装、モデルや検証データの寄与に対する提案は、臨床的に観察された挙動を確実に再現できるリアルなシミュレーションの追求に貢献します。
CVD研究に費やされる膨大な量の公的資金と私的資金は、決して臨床現場に展開されることはありません。 この課題の中核となるのは、安全で効果的な規制要件を満たすと同時に、費用対効果の高い新しく革新的な治療オプションを探求することが難しいことです。コンピューターを用いたシミュレーション技術は、基本的な機能について前例のない洞察力を発揮し、十分に洗練され、検証されれば、他の方法では得られない生体内結果を予測するための危険のない環境を提供する能力において、 心機能の正確なシミュレーションによって明らかにされた洞察と指導と組み合わせて、CVDのための適切な臨床治療の決定を大幅に強化することができます。医師はリビングハートプロジェクトに参加して、このようなシミュレーションツールが現在の問題に対応しているかどうかを評価し、患者のケアをさらに向上させる最先端の技術やアプリケーションの開発を促進します。
現在のプロジェクトメンバー：
- Volkmar Falk, M.D. | Deutsches Herzzentrum Berlin
- Fuwai Hospital
- Elazer Edelman, M.D., Ph.D. | Massachusetts Institute of Technology
- Marcello Gomide, M.D. | National Institute of Cardiology
- James C. Perry, M.D. | Rady Children’s Hospital, San Diego
- Elaine Tseng, M.D. | San Francisco VA Medical Center
- Partho Sengupta, M.D.
- Shanghai Children's Medical Center
- Robert Schwengel, M.D., FACC | Southcoast Physicians Group
- Liviu Klein, M.D., M.S. | University of California, San Francisco
どのようにして臨床医は、リビングハートプロジェクトをサポートするのか？
臨床医がこのプロジェクトに参画することは、患者に焦点を当てた実現可能な技術が重要であり、診断と治療計画を改善するために重要です。 臨床医は、プロジェクト参加者と共同作業を行うことで、シミュレーションのパワーを使用して患者固有の状態を診断し治療するための最善の方法についての貴重な指針を提供します。臨床医は、時間の経過と共にプロジェクトが進行するにつれて、共同作業でモデルの開発をモニターし、評価します。 実際の患者体験、特定の病状への適用に関する考え方、および/または臨床データから得られたモデルの改善または改良に関する考え方に基づいた提案は、観察された行動を確実に再現できる現実的なシミュレーションの追求に役立ちます。
法令遵守はデバイス開発の重要な要素です。 米国食品医薬品局（FDA）は、シミュレーションモデルリポジトリやMDDT（医療機器設計ツール）の作成などのイニシアチブを通じて、シミュレーションの使用をより積極的に促進する取り組みを強化しました。 FDAは、デバイス開発、心臓の治療、およびデバイス提出の承認をサポートする仮想テストのシミュレーションの価値を認識しています。 シミュレーションはまた、動物試験と臨床試験のコストを削減し、ベンチテストを改善し、従来の装置評価方法が不可能な生体内の挙動をより深く理解するのに役立つと理解されています。医療機器イノベーションコンソーシアム（MDIC）のような組織へのスポンサーシップと積極的な参加を通じて、FDAはシミュレーションを活用してさまざまなイニシアチブを通じて規制科学を推進する方法を模索しています。
現在のプロジェクトメンバー：
どのようにして承認機関は、リビングハートプロジェクトをサポートするのか？
恐らく、医療規制機関の最大の課題は、高価で侵襲的な人間のテストに頼ることなく、新しいデバイスの安全性にアクセスすることです。 規制科学のステークホルダーは、時間の経過とともにプロジェクトが進行するにつれて、共同作業でモデルの開発を監視し、評価します。承認機関の参加は、その機械的および材料的特性のための心臓モデルの妥当性を評価すること、テストプロトコルを開発すること、および特定の使用状況のための心臓モデルの検証のための戦略を作成することにおいて価値があります。