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小児先天性心疾患患者の肺循環を補助する超小型血液循環補助装置の開発研究

Research Project

Project/Area Number 14J06949
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

山田 昭博  東北大学, 加齢医学研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,270,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
KeywordsFontan循環 / 肺循環 / 形状記憶合金 / 循環補助装置 / 先天性心疾患
Outline of Annual Research Achievements

重篤な先天性心疾患の治療において、Fontan手術と呼ばれる治療が行われている。術後の血行動態は、複雑な解剖学的形態をとり、Fontan循環と呼ばれる。Fontan循環では、肺血流は右心室を介さないため、拍動性の欠如により術後遠隔期に様々な問題が生じている。本研究では、Fontan循環の血行動態を改善することを目的とした、Fontan 循環の力学的拍動補助を行い、Fontan循環を改善しうる機械的補助が可能な拍動流生成装置を具現化する。本年度では、前臨床試験としてのFontan循環動物実験モデルを確立し、Fontan循環補助デバイスの生体評価試験を実施し、その有用性を検討した。健常成山羊を用いてFontan 循環モデルを作成、血行動態評価を行った。左心負荷低減のため左心循環補助ポンプを接続し、IVCにダクロン製心外導管用人工血管を吻合し、IVCとRA吻合部にクランプ用の血管テープを留置、PA 基部に人工血管を吻合し、バイパス経路を構築した。IVC-RA 部をクランピングすることで、右心バイパス循環を構築し、Fontan 循環モデルとした。デバイスを心外導管外周部に巻き付け固定し体内埋め込み実現可能性を確認した。心室細動を誘発することにより、肺血流には呼吸性変動のみの拍動のない肺循環を作成できた。この循環動態は、Fontan循環の血行動態と一致し、デバイス評価に有用であると考えられた。さらに、デバイスの周期的な駆動により、バイパス血流の定常流に拍動を付与することができた。本研究により、拍動のない肺循環をもつFontan循環動物実験モデルを構築し、デバイス駆動時の肺循環の拍動指数を評価することができた。本デバイスにより拍動流の生成が可能であり、Fontan循環補助の可能性が示された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Hemodynamics of a Functional Centrifugal-Flow Total Artificial Heart with Functional Atrial Contraction in Goats2016

    • Author(s)
      Shiga T, Shiraishi Y, Sano K, Taira Y, Tsuboko Y, Yamada A, Miura H, Katahira S, Akiyama M, Saiki Y, Yambe T
    • Journal Title

      Journal of Artificial Organs

      Volume: 19(1) Issue: 1 Pages: 8-13

    • DOI

      10.1007/s10047-015-0852-y

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a thermodynamic control system for the Fontan circulation pulsation device using shape memory alloy fibers2015

    • Author(s)
      Yamada A, Shiraishi Y, Miura H, Yamagishi M, Yambe T
    • Journal Title

      J Artif Organs

      Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 199-205

    • DOI

      10.1007/s10047-015-0827-z

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Examination of the polymer-coated shape memory alloy actuator for the implantable artificial mechanical organs2015

    • Author(s)
      A. Yamada, Y. Shiraishi, H. Muira, Y. Taira, Y. Tsuboko, Y. Inoue, K. Sasaki, D. Homma, T. Yambe
    • Journal Title

      Biomedical science and technology 2015

      Volume: 2 Pages: 15-17

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Basic study of the polymer coating technique for the implantable artificial myocardium using shape memory alloy fiber2015

    • Author(s)
      A. Yamada, Y. Shiraishi, H. Miura, Y. Taira, Y. Tsuboko,K. Sano, D. Homma, T. Yambe
    • Journal Title

      Human Science & Technology

      Volume: 12 Pages: 96-98

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fundamental Analysis and Development of the Current and Voltage Control Method by Changing the Driving Frequency for the Transcutaneous Energy Transmission System2015

    • Author(s)
      H. Miura, A. Yamada, Y. Shiraishi, T. Yambe
    • Journal Title

      Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc

      Volume: 2015 Pages: 1319-1322

    • DOI

      10.1109/embc.2015.7318611

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ffect of valsalva in the pulmonary prosthetic conduit valve on hemodynamic function in a mock circulatory system.2015

    • Author(s)
      Y. Tsuboko, Y. Shiraishi, A. Yamada, T. Yambe, S. Matsuo, Y. Saiki, M. Yamagishi
    • Journal Title

      Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc

      Volume: 2015 Pages: 278-281

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Fontan循環動物実験モデルによる拍動指数評価の試み2016

    • Author(s)
      山田昭博
    • Organizer
      第44回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • Place of Presentation
      ホテル松島大観荘(宮城県・松島町)
    • Year and Date
      2016-03-04
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 右心バイパス血流路を有する動物実験モデルによる小児用肺循環補助装置の血行動態評価2015

    • Author(s)
      山田昭博
    • Organizer
      第53回日本人工臓器学会大会
    • Place of Presentation
      東京ドームホテル(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2015-11-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Hemodynamic function of Fontan circulation mechanical assistance in animal model2015

    • Author(s)
      Akihiro Yamada
    • Organizer
      IUPESM World Congress of Biomedical Engineering in Toronto
    • Place of Presentation
      Toronto, Canada
    • Year and Date
      2015-06-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fontan循環動物実験モデルによる小児用肺循環補助デバイスの評価試験2015

    • Author(s)
      山田昭博
    • Organizer
      第54回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県・名古屋市)
    • Year and Date
      2015-05-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Fontan循環補助デバイス評価試験のための動物実験モデル構築の試み2015

    • Author(s)
      山田昭博、白石泰之、三浦英和、坪子侑佑、佐野恭介、平泰紀、山岸正明、本間大、山家智之
    • Organizer
      第43人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • Place of Presentation
      静岡県(熱海)
    • Year and Date
      2015-02-20 – 2015-02-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状記憶合金線維を用いた人工心筋アクチュエータのための絶縁コーティングに関する基礎研究2014

    • Author(s)
      山田昭博、白石泰之、三浦英和、モハメドハセムオムラン、平泰紀、坪子侑佑、佐野恭介、本間大、山家智之
    • Organizer
      第52回日本人工臓器学会大会
    • Place of Presentation
      北海道(札幌)
    • Year and Date
      2014-10-17 – 2014-10-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] センサレス駆動制御を可能とする小児用肺循環補助システムの開発2014

    • Author(s)
      山田昭博、白石泰之、モハメドハセムオムラン、三浦英和、坪子侑佑、本間大、山岸正明、山家智之
    • Organizer
      第53回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      宮城県(仙台)
    • Year and Date
      2014-06-24 – 2014-06-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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