人工臓器のカオス制御による加齢現象のコントロールに関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480253
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 助教授 (70241578)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西條 芳文 東北大学, 加齢医学研究所, 助手 (00292277) ; 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90101138) ; 吉澤 誠 東北大学, 工学研究所, 助教授 (60166931) ; 田林 晄一 東北大学, 医学系研究科, 教授 (90142942) ; 田中 明 日本学術振興会, 特別研究員
• Keywords: 加齢現象 / カオス制御 / 全人工心臓 / カオス / フラクタル / 自動制御 / ゆらぎ / 1 / f

Research Abstract

平成11年度は成山羊に各種人工臓器を装着し、時系列データのカオス解析によって加齢現象解析のための時系列データの蓄積を始めると同時に得られた時系列曲線に対して非線形力学を応用した解析の試みを開始した。すなわち人工心臓の慢性動物実験を行い、覚醒状態て心拍変動や動脈圧、右房左房の圧時系列曲線や人工心臓抽出量などを慢性的に長期的に連続記録を行う。これまでの世界中の人工心臓研究施設や東北大学などの検討によって、完全置換型の全人工心臓による長期慢性実験においては、平均動脈圧の慢性的な上昇、中心静脈圧の上昇、甲状腺ホルモンの異常等、加齢に伴う循環動態の慢性的な変化が加速して発現することが報告されており、これらの変化を多変量解析による方法論を駆使して定量化することにより加齢現象の促進モデルとその加齢現象の定量的な評価システムを具現化することができるので平成11年度にはこれらの結果と経験の蓄積を応用して慢性動物実験の検討を行った。次年度以降に更に透析血漿交換等代謝系人工臓器にもこの概念を拡大するのはもちろんてある。現在本年度に得られた人工心臓循環動態の時系列曲線は、データレコーダに蓄積した後にオフラインでADコンバータを介してコンピュータ入力を行っている。具体的には拍数単位でで定量化された時系列をスプライン補間した後に再サンプリングを行って高遠フーリエ変換や最大エントロピー法を駆使したスペクトル解析を試み、周期性のゆらぎ成分や1/fゆらぎについて検討すると同時にカオス力学やフラクタル理論に基づいた非線形解析を試みつつある。

Research Products

• [Publications] T.Yamabe: "A future prediction type artificial heart system"Artif Organs. 23. 268-273 (1999)
• [Publications] T.Yamabe: "Detection of cardiac function by the fractal dimension analysis"Artif Organs. 23. 751-756 (1999)
• [Publications] T.Yamabe: "Peripheral vascular resistances during total left heart bypass with an oscillated blood flow"Artif Organs. 23. 747-750 (1999)
• [Publications] T.Yamabe: "Vagal nerve activity in the awake condition for the control of an artificial heart system"Artif Organs.. 22. 324-328 (1999)
• [Publications] T.Yamabe: "Totally implantable ventricular assist system which can increase the brain blood flow"Artif Organs. (in press)
• [Publications] 山家智之: "カオスの応用による加齢現象の加速と制御"日本臨床生理学会雑誌. 29. 333-340 (1999)
• [Publications] T.Yamabe: "Evaluation of cardiac function by the nonlinear mathematics."ILAS press. (inpress)
• [Publications] T.Yamabe: "Parasympathetic nerve activity in the awake condition for the control of an artificial heart system"ILAS press. (inpress)