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心臓外科治療支援を目的とした血液循環シミュレータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 09557112
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 胸部外科学
研究機関早稲田大学

研究代表者

梅津 光生  早稲田大学, 理工学部, 教授 (90132927)

研究分担者 藤本 哲男  早稲田大学, 理工学総合研究センター, 助教授 (50267473)
川副 浩平  岩手医科大学, 医学部, 教授 (50075561)
北村 信夫  熊本大学, 医学部, 教授 (70075513)
益田 博之  日本コーリン(株), 開発本部長
内山 明彦  早稲田大学, 理工学部, 教授 (50063615)
富岡 淳  早稲田大学, 理工学部, 助教授 (40217526)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
12,900千円 (直接経費: 12,900千円)
1999年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1998年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
1997年度: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
キーワード機械式血液循環シミュレータ / 人工血管 / 圧-容積関係 / 特性インビーダンス / Emax / 大動脈モデル / 補助循環 / 心臓ポンプ仕事 / 圧一容積関係 / 一回拍出量 / 動脈負荷 / 左心室ポンプ / 拡張末期圧 / 拡張機能 / 収縮力 / 血液循環モデル / 心不全 / 心機能 / 血行動態 / 脈圧 / 拍動流 / 大動脈 / 心補助
研究概要

本研究は、生体の心機能を模擬した心臓外科の治療支援が行えるような性能を有する、機械式血液循環シミュレータ(Mock Circulatory System;MCS)の開発を最終目的とした。
まず、生体の心機能を把握するため、ヤギを用いた急性動物実験を行い、薬物投与により心収縮力を変化させ、左心室圧-容積関係から収縮性の指標であるEmaxを算出した。このヤギの実験によりコントロール基準時、収縮力増強剤投与時、および収縮力減少剤投与時のEmaxはそれぞれの14.8,25.3,22.2mmHg/mzとなった。その生体心の収縮、拡張能力をMCS上において模擬するため、Emaxと拡張末期圧-容積関係に応じて一回拍出量を変化させる駆動プログラムを製作した。これにより負荷に依存するMCSの左心室ポンプが実現した。さらに、補助循環時においても左心室ポンプは負荷依存性を示すことが確認できた。
次に、人工血管置換時の心臓の血液拍出機能の評価を試みる作業を行った。開発した動脈血管モデル部には人工血管を装着でき、人工血管置換による動脈系の心機能に対する負荷定量化を試みた。まず、イヌを用いた急性動物実験を行い、大動脈弓部から腹部大動脈にかけてバイパスした人工血管と生体大動脈の血流を交互に遮断することにより、心仕事を比較した。生体大動脈に比べて、人工血管内の血流灌流時には、動脈血流の特性インビーダンスは高値を示し、このときの左室の一回拍出ポンプ仕事は増大した。この動物実験系をMCSにて再現したところ両者は極めて類似した傾向を得た。
以上より、今回開発したMCSは心臓外科の治療支援に有用であることが証明でき、人工血管置換のシミュレーションのみならず、大動脈弁置換のシミュレーションなどにも広く応用しうることが判明した。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (22件)

  • [文献書誌] M.Umezu: "Development of a mechanical circulatory simulator to evaluate hemodynamics of artificial organs"9^<th> International Conference on Biomedical Engineering. 3(6). 153-155 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Umezu,T.Fujimoto,et al.: "Three types of in-vitro evaluation test system for blood pump performance"Proc.Of 4^<th> Int.Conf.on BME. 1-2 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 梅津光生: "循環系シミュレータ"計測と制御. 38(5). 312-316 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fujimoto,M.Umezu,et al.: "Effects of cardiac function on an arterial vascular graft implantation"ArtifOrgans. 23(7). 685 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Umezu: "Development of a mechanical circulatory simulator to evaluate hemodynamics of artificial organs"9^<th> International Conference on Biomedical Engineering. 3(6). 153-155 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Umezu, T.Fujimoto, et al.: "Three types of in-vitro evaluation test system for blood pump performance"Proc. Of 4^<th> Int.Conf.on BME. 1-2 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Umezu: "Mock circulatory system (in Japanese)"SICE. 38(5). 312-316 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fujimoto, M.Umezu, et al.: "Effects of cardiac function on an arterial vascular graft implantation"Artif Organs. 23(7). 685 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 梅津光生: "循環系シミュレ-タ"計測と制御. 38-5. 312-316 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shirashi,T.Fujimoto and M.Umezu: "Effects of cardiac function on an arterial vascular graft implanation"Artif Organs. 23-7. 685 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Umezu,T.Fujimoto,et al.: "Three types of in vitro evaluation test system for blood pump performance" Proc.of 4^<th> Int.Conf.on BME. 1-2 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shiraishi,T.Fujimoto,et al.: "A new approach for the development of a sophisticated mock circulatory system" Proc.of 3^<rd> World cong.Biomechanics. 359 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.NAEMURA, M.SONDEREGGER, H.MATSUMOTO, T.DOHI, K.IZUMI, T.FUJIMOTO, M.UMEZU, Y.OTA: "Study Of The Effects of Atrial Contraction on Mitral Prothetic Valve by High Speed Video Camera" Artificial Organs. 21(4)、21(5). 300-305 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuo FUJIMOTO, Yasutaka MAKI, Yasuyuki SHIRAISHI, Mitsuo UMEZU, Toshinosuke AKUTSU: "Estimation of Drag and Lift Coefficients of Monoleaflet Tilting Disk During Opening Phase Using a High Speed Video Camera" Artificial Organs. 20(9)、. 516 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Kou IMACHI, Akira KAMIYA, Shinichi NITTA, Yoshinori MITAMURA, Mitsuo UMEZU, Tadahisa MATSUDA: "A New National Project for Comprehennsive Basic Reserch on the Development of Japanese Original Implantable Total Artificial Heart" Artificial Organs. 20(9)、. 498 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 苗村潔、土肥健純、泉佳友子、藤本哲男、梅津光生、北村昌也、小柳仁、大田裕治: "心房収縮が僧帽弁位人工弁の閉鎖挙動に与える影響の工学的検討" 人工臓器. 26(4)、. 865-871 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 梅津光生、藤本哲男: "未来の医療機器の性能評価方法の確立にむかって" BME. Vol.12 No.1、. 39-47 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Kiyoshi.NAEMURA, Yuji OHTA, Tetsuo FUJIMOTO, Mitsuo UMEZU, Hiroshi MATSUMOTO, Takeyoshi DOHI: "Comparison of the Closing Dynamics of Mechanical Prosthetic Heart Valve" ASAIO Journal. Vol.43, No.5、. M401-404 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Mitsuo UMEZU,: "Development of a Mechanical Circulatory Simulator to Evaluate Hemodynamics of Artifical Organs" 9th International Conference on Biomedical Engineering. December 3-6, Singapore、. 153-155 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] P.J.Witt, W.Yang, E.Alingcastre, Y.S.Morsi, M.Umezu: "Hydrodynamic Analysis of Rotary Blood Pumps Using Computational Fluid Dynamics" 9th International Conference on Biomedical Engineering. December 3-6, Singapore、. 277-279 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] HeeJung K.Wescoat, Kazushige Iinuma, S.H.Teoh, Y.T.CHEW, Mitsuo.UMEZU: "The Effect of Leaflet Thickness on the Valve Dynamics of a Polyurethane Trileaflet Heart Valve" 9th International Conference on Biomedical Engineering. December 3-6, Singapore、. 339-341 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuyuki SHIRAISHI, Tetsuo FUJIMOTO, Masao.ARAKAWA, Koichi.YAMASAKI, M.UMEZU, et al.: "Improvement of an Aortic Region in a Mock Circulatory System Verified from Goat Experiment" 9th International Conference on Biomedical Engineering. December 3-6, Singapore、. 363-365 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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