加齢促進モデルとしての人工心臓動物の非線形解析

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06558118
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 講師 (70241578)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉澤 誠 東北大学, 工学部, 助教授 (60166931) ; 三浦 誠 東北大学, 医学部・付属病院, 講師 (50239191) ; 阿部 健一 東北大学, 工学部, 教授 (70005403) ; 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90101138)
• Keywords: total artificial heart, / chaos, / fractal, / nonliner dynamics, / aging, / ventricular assist system, / sympathetic nerve activity, / automatic control,

Research Abstract

本邦における人口構成の高年齢化に伴い、「加齢」現象の本質の究明は急務になってる。しかしながら現在までの研究ではこの加齢現象の原因は明らかになっておらず、対策も立てようがない。加齢現象のような生体の全体において進行する変化は、これまでの科学研究において主流であった要素分解論的な微視的還元論では解明できないものと考えられ、システム全体に視点を置いた全体論的は解析の方法論の適用が不可欠となってくるものと考えられる。本研究では人工心臓動物を「加齢促進モデル」として位置づけることにより、その循環動態時系列曲線等における病態生理学的な変化を、非線形力学による解析を駆使して解明することを目的としている.
主たる研究成果は下記の通りである。1.非線形力学を応用した生体計測の手法を考案した。2.人工心臓の慢性実験動物を作成し、循環動態の非線形解析を行い、自然心臓による循環動態との比較検討を行った。3.人工心臓動物において自律神経活動記録を行い、循環制御系の直接的な観察を試みた。4.人工心臓慢性実験動物の観察を行い、長期人工心臓循環における病態生理学的な変化を一種の加齢促進モデルと位置づけ、人工心臓制御アルゴリズム等がこの病態に与える変化を観察した。これらの方法論によって生体全体で進行する加齢現象の成因となる心臓血管制御系の非線形ダイナミクスについて考察を加え、加齢を制御する方法論についての検討を加えた。その結果、加齢現象とは、生体制御系の磨耗故障による非線形ダイナミクスの変化で説明しうる現象ではないかという仮説が得られ、それに対する対策としての人工臓器工学の応用の可能性も示唆された。

Research Products

• [Publications] T. Yambe, et al.: "Strange hemodynamic attractor parameter with I/R total srtificial heart sutomatic control algorithm" Int J Artif Organs. 19. 302-306 (1996)
• [Publications] T. Yambe, et al.: "Extraction of the 1/f fluctuation in hemodynamics of an artificial heart" Artif Organs. 20. 777-782 (1996)
• [Publications] T. Yambe, et al.: "Spectral analysis of the hemodynamics during left ventricular assistance" Int J Artif Organs. 19. 367-371 (1996)
• [Publications] T. Yambe, et al.: "Fluctuations of the hemodynamic derivatives during left ventricular assistance using oscillated blood flow" Artif Organs. 20. 637-640 (1996)
• [Publications] T. Yambe, et al.: "Fractal analysis of the sympathetic discharges" IIAS Reports. 1996-01. 71-86 (1996)
• [Publications] T. Yambe, et al.: "Fractal circulation of the total artificial heart" IIAS Reports. 1996-01. 87-106 (1996)