ハイブリッド型完全人工心臓循環を用いた生体循環系制御ロジックの解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08457346
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 阿部 裕輔 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (90193010)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井街 宏 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (10010076)
• Keywords: 人工心臓 / 1 / R制御 / 心拍 / ハイブリッド / 両心バイパス / 循環 / 制御ロジック

Research Abstract

本研究は、自然心臓を切除せずに人工心臓を装着したハイブリッド型の完全人工心臓循環慢性動物実験モデルを用いて、人工心臓に自動制御(1/R制御)をかけた場合の自然心臓拍動の反応から生体の循環系制御ロジックを解明することを目的とする.人工心臓としては、サック容量60mlの空気圧駆動式の血液ポンプを用いた.右心房脱血・肺動脈送血および左心房脱血・下行大動脈送血による両心バイパスを装着し、肺動脈は起始部を完全にクランプして、右心を完全人工心臓循環とし、左心は上行大動脈を狭窄させて、1〜2割程度自然心臓の拍出量を残した人工心臓循環を作製した.このモデルでは、右人工心臓により心拍出量は完全に制御できるために、心拍出量制御の視点から見れば、完全人工心臓循環と同義と見なせる.このモデルを使用し、右人工心臓の拍出量を心拍出量の代用として1/R制御関数に入力し、生存期間を通して1/R制御を行った.その結果、自然心臓の心拍数と1/R制御による人工心臓の拍動数を比較した場合、その絶対値を見ると、1日の中でも近い場合と分離している場合があった.これは、自然心臓の心拍数シグナルが心拍出量の制御から切り離されたことにより、不安定になっているためであろうと考えられた.そこで、両者の変動パターンを見ると、まれに解離がみられるものの、大部分の期間でほぼ一致していることが分かった.このことは、1/R制御の拍動数のレスポンスと、自然心臓の心拍数のレスポンスが、ほぼ同様であることを示している.また、1/R制御関数の第2項は1次式で良いこともわかり、1/R制御関数そのものが生体の循環系制御ロジックを表現する近似式となっていることがわかった.

Research Products

• [Publications] 阿部裕輔、他: "完全人工心臓1/R制御の自然心拍変動による解析" 第37回日本エム・イー学会大会論文集. 36・特別号. 596-596 (1998)
• [Publications] 阿部裕輔、他: "ハイブリッド型人工心臓循環を用いた1/R制御による生体循環系グローバル制御ロジックの解明" 人工臓器. 27・4. S-100-S-100 (1998)
• [Publications] Y Abe, et al.: "Analysis of 1/R Total Artificial Heart Control by Using Hybrid Artificial Heart" The International Journal of Artificial Organs. 21・10. 644-644 (1998)