早産児および重症呼吸障害児のための人工胎盤－人工子宮システムの開発

• Project/Area Number: 22K12811
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 水野 敏秀 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (40426515)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西中 知博 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (00256570)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 胎児 / 胎盤 / 呼吸不全 / 人工胎盤 / 人工子宮 / 人工胎盤－人工子宮システム / ECMO / 早産胎児 / 内分泌系調節

Outline of Research at the Start

新生児の呼吸・循環管理法として人工胎盤－人工子宮システムの開発を行う。本システムは「人工子宮」とECMO回路を応用した「人工胎盤」を用いて、新生児に肺呼吸をさせることなく、臍帯動静脈を介して血液のガス交換を行うことを目的としている。本システムを用いた成育管理中には細菌感染の防止法、内分泌関連病態の管理法を含む全身状態の管理法等において未解決の課題を有している。本研究では、これらの課題解決のための細菌感染防止を目的とした人工羊水循環・交換法の開発、内分泌関連を含む全身性の病態の研究、およびこれらの知見から人工胎盤-人工子宮システム開発ならびに同システム使用時の全身状態管理法に関する研究開発を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は人工胎盤－人工子宮システム開発を目的としている．人工胎盤使用中の全身性病態における人工胎盤側の循環動態的因子を検討すべく，臍帯動脈－静脈バイパス方式による人工胎盤が循環動態に与える影響と制御法に関して模擬循環回路を用いた検討を行った．一定心機能状態において臍帯動脈－静脈バイパス方式による各種人工胎盤（人工肺単独方式，人工肺・血液ポンプ併用方式）を導入すると回路特性に依存してバイパス流量は変動し，バイパス流量の増加により臍帯動脈バイパス分岐後の体循環血圧低下等を認め，これは低体重児では管理が困難となる傾向にある可能性を認めた．人工胎盤使用中の循環動態の制御においては，回路特性の管理と可及的に低いバイパス流量とすることが重要であることが示された．人工肺のガス交換確保，回路血栓形成抑止等のための対策として，臍帯動脈－静脈バイパスをアクセスルートとしたループ回路を作製し人工肺流量確保とバイパス流量低減の両立が可能なシステム（ループ回路システム）を考案した．先行研究では基礎的検討，動物胎児による実験にて実現可能性を示した．模擬循環回路を用いた検討にてループ回路システムにおいてもバイパス流量の増加により臍帯動脈からのバイパス分岐後の体循環血圧の低下等は認めるが人工肺血流量確保のもとにバイパス流量を低減しうる可能性が示された．各種人工胎盤使用中の循環動態においては自己心拍出量及びバイパス流量の変動に対して自己心拍出量－バイパス流量バランスの維持をはかりながら自己心拍出量とバイパス流量を調節することによって管理しうる可能性が示された．人工胎盤使用中の循環動態の制御の上では可及的に低いバイパス流量を維持しつつループ回路システム等により人工肺血流量の管理を行うこと，自己心拍出量－バイパス流量バランスの維持下に自己心拍出量とバイパス流量を調節することが重要である可能性が示された．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

人工胎盤使用中の全身性病態における人工胎盤側の循環動態的因子を検討すべく，臍帯動脈－静脈バイパス方式による人工胎盤が循環動態に与える影響と制御法に関して模擬循環回路を用いた検討を行った．生体側の因子，人工胎盤と生体の相互作用等からの人工胎盤使用中の全身性病態の研究と全身管理法に関する研究開発へと検討を進める．

Strategy for Future Research Activity

早産児および重症呼吸障害児のための人工胎盤－人工子宮システムの開発のため、人工胎盤－人工子宮システムにおける，人工羊水循環・交換システムの課題に関する研究とシステム開発，生体側の因子，人工胎盤と生体の相互作用等からの人工胎盤使用中の全身性病態の研究と全身管理法に関する研究開発について動物試験等を含む検討により進める．