JMDの開発モデル・サービス
心臓シミュレータの研究開発
心臓シミュレータの研究開発
心臓シミュレータを活用して、様々なサービスを提供するための研究開発を行っています。
東京大学の20年以上に渡る開発により、スーパーコンピュータによって人の心臓が再現できるようになりました。この技術を活用し医療現場のニーズに迅速に応えられる実用モデルが開発されました。それが心臓シミュレータです。
心臓シミュレータは 、CT や超音波画像を含む臨床データをインプットデータとして、分子レベルでの電気的・力学的挙動を計算することで、個人の心臓の動きを忠実に細部まで再現できます。心臓の動きに加え、例えば心臓の各部位でのエネルギー消費量も計算でき、外見だけではなく筋肉の厚みの変化や内部構造まで、更には、血液の流れも精密に計算されます。これはスーパーコンピュータの演算能力を活用することでシミュレートすることが可能になった世界最高峰の技術です。
これにより、現在の臨床検査機器では得ることが難しい情報までも事前に把握でき、また仮想空間上で再現された心臓にいろいろな治療を試みることができるため、より合理的な診断や患者様の身体への負担の少ない治療法の提案が可能になります。
Summary
分子レベルでの挙動、心臓の動きを再現
各部位でのエネルギー消費量、筋肉の厚みの変化、血液の流れを計算
仮想空間上に心臓を再現、治療を試みる
合理的診断、負担が少ない治療法の提案
心臓再同期療法の効果予測
心臓再同期療法の効果予測
本テーマは、筑波大学附属病院とPIA株式会社の共同研究により進めてられております。数年以内に、医療機器の薬事承認を取得し、販売を開始する予定です。
今回対象としている両心室ペーシングによる心臓再同期療法（CRT）の患者様の数は、日本では2019年に5,000人以上（CRT-D+CRT-Pの新規植え込みと交換）、米国の調査では2002～2012年で50万人以上います。また、CRTの世界における医療費は2016年で47.4億ドル（約5,000億円）、2025年には92億ドル（約1兆円）に達するとの予想もあります。
本サービスを提供することで、効果のない侵襲的な治療を無くすと同時に、これら膨大な医療費を削減することを目指しています。さらに、従来は効果が限定的と考えられてきた患者様の中から、心臓再同期療法の効果が大きく期待できる患者様を個別に予測でき、効率の良い医療の提供につなげられることも期待できます。
解決する課題
- CRTとは心臓再同期療法と呼ばれ、両心室ペーシングにより心臓のポンプ機能の改善をはかる治療方法
- しかし、CRTによっても十分に効果が得られない人がおよそ3割もいることが報告されている
- 今の医療現場ではCRTが合わない人は高い精度で予測することはできていない
提供サービス概要
- CRT植込み手術を行う前に、その患者様にとって効果があるかないか、また、効果がある場合はどの位置に電極を配置したら治療効果が高いかをシミュレーションする
Summary
CRT手術の効果判断、シミュレーション
個々の患者様の効果予測
効果の薄い侵襲的な治療を減らし、医療費を削減する
先天性心疾患手術の術式決定と予後予測
先天性心疾患手術の
術式決定と予後予測
本テーマは、国立循環器病研究センター、東京大学、株式会社UT-Heart研究所、株式会社クロスエフェクト、PIA株式会社の共同研究により進められております。
日本国内では、100人に1人の割合で、先天性心疾患を持つ赤ちゃんが生まれています。そして、成人まで含めると、患者様の数は約60万人に達していると言われています。
シミュレーションの有効性を実証する臨床研究を急ぐと共に、保険診療に先立ち自由診療も視野に入れることで、早期に先天性心疾患の患者様のQOL向上に貢献したいと考えています。
解決する課題
- 先天性心疾患はその複雑な心臓の構造、血行動態のため、ベテラン医師でさえ判断に迷うことがある
- 例えば、一人の患者様に対して複数の手術法があるとき、どちらの方法が患者様の心臓の負担を生涯にわたって軽くすることができるかの判断は、外科医の経験だけでは難しいケースが多い
- また、正常な心臓に近づく手術をするほど患者様の負担や手術のリスクが上がるが、どのレベルまでを目指した手術を行うべきか判断材料が多くはないのが実情
提供サービス概要
- 患者様の心臓の機能をコンピュータ上に忠実に再現し、また、手術後の患者様の予後予測を行うことで、医師の手術における術式選択の判断を支援する
- 医師の事前の手術トレーニングが可能なレプリカ事業（形態）と心臓シミュレーション（機能）を組み合わせた世界初の手術支援システムを実現する
Summary
患者様の予後予測、手術法の判断
先天性心疾患患者様の生涯ＱＯＬを改善
医師の手術トレーニングを可能にする世界初の「手術支援システム」
心臓病の早期発見に繋がる心臓健診
心臓病の早期発見に繋がる心臓健診
本テーマでは、スーパーコンピュータ「富岳」の研究成果(*1) を基に、心臓病を早期発見する新たな健康診断サービス開発に取り組んでいます。
近年、心臓病の予防や管理がさらに重要になってきています。実際、全国での心不全患者数は約120万人とされ、2030年には130万人に達すると予想されています。(*2) WHOの調査によれば、2019年には虚血性心疾患が死因のトップとなっています。(*3)
しかし、心臓病の初期状態は症状が少ないため、進行する前に早期発見することが難しく、病状が進行するまで医師の診断に至ることが少ないのが現状です。
現在、健康診断では非侵襲的な手間のかからない心電図検査やX線検査が主となっています。私たちはこの心電図データおよびX線画像データから心臓病を早期発見できるサービスの実現を目指します。
*1 文部科学省「富岳」成果創出加速プログラム「マルチスケール心臓シミュレータと大規模臨床データの革新的統合による心不全パンデミックの克服」（課題番号hp220178）
*2 公益財団法⼈ ⽇本⼼臓財団 高齢者の心不全 外部リンク
*3 WHOが「世界の死因トップ10」を発表 ⼼臓病が1位に 糖尿病と認知症も上位に ⾷事と運動で予防・改善 外部リンク
提供サービス概要
- イオンチャネルの状態や、刺激伝導系などの心臓活動に影響を与える変動因子の組み合わせを変化させた膨大なパターンの心臓シミュレーションをスーパーコンピュータ「富岳」で実行
- 変動因子の組み合わせパターンを蓄積した「仮想心臓データベース」を生成
- 健康診断で得られた心電図データとX線画像から、「患者に近い仮想心臓」をAIが選出
- 選出された仮想心臓から「心臓病リスク」の推定が可能に
Summary
心臓病の早期発見
心電図とX線画像で検査が可能
スーパーコンピュータ「富岳」×AI
サービス提供方法
サービス提供方法
私達のビジネスは、医療機器のようなハードウェアの製造・販売ではありません。コンピュータシミュレーションの結果を、クラウドを経由してデータ提供するサービスです。
役割分担
- クライアントとなる病院は、CTや超音波検査の画像を含む臨床データをジャパンメディカルデバイス株式会社（JMD）に送付します
- JMDは、そのデータを受け取り、心臓のイメージデータのデータ処理、シミュレーション実行、レポート作成を実施し、レポートを病院に提供します
サービス範囲
01. 適用判断：医師の診断結果をもとに、シミュレーションサービスの適用可否を検討
02. シミュレーション処理：CTやエコーなどの画像データと医療データをインプットしたシミュレーションにより、個人の心臓の形状と動作を再現し、治療の効果を予測
03. 情報提供：再現した心臓をもとに、テーラーメード医療に必要な情報を医師に提供
04. 診断・治療：医師が診断・治療を行い、その結果をシミュレーションサービスにフィードバックして改良
シミュレーション処理の概要
01. プレ処理：患者様ごとのCTやエコーなど画像データと医療データからシュミュレーター用入力ファイルを作成
02. コンピュータ処理：コンピュータによるシミュレーション処理
03. ポスト処理：シミュレーション結果からレポートを作成
Summary
スーパーコンピュータによる「心臓シミュレータ」で、仮想空間に細部まで再現
患者様ごとのシミュレーション、手術の期待値や可否判断が可能に
臨床データを加工・処理後、テーラーメード医療に必要な情報を医師に提供します
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