2019 Fiscal Year Research-status Report
「血液粘度比」で人工肺不良の原因を検出する：連続評価可能な新指標の提案と臨床応用
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19K12832
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| Research Institution | Junshin Gakuen University |
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Principal Investigator |
岡原 重幸 純真学園大学, 医療工学科, 准教授 (50771185)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 敏夫 広島大学, 工学研究科, 教授 (90179995)
曽 智 広島大学, 工学研究科, 助教 (80724351)
伊藤 英史 純真学園大学, 医療工学科, 教授 (50711462)
宮本 聡史 広島大学, 病院診療支援部, 副部門長 (00835366)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 人工心肺 / 血液粘度 / ヘマトクリット / 人工肺 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心臓手術中の人工肺の異常に高い圧力の発生は，その原因が不明なまま人工心肺の停止を引き起こし重篤な合併症に帰着する．従来モニタリングされている人工肺圧力は絶対値で，血液粘度などの要因は考慮されない．本研究では圧力を変化させる要因として人工肺を灌流する血液粘度変化に着目している．この物理的な要因から変化する粘度と，ヘマトクリットと温度の生理的な要因によって変化する粘度を比較する新たな指標「血液粘度比」を提案し，操作者に迅速で正確な判断をできるシステムを開発する．
本研究は，灌流中の温度，ヘマトクリットと血液粘度の系統的調査から標準血液粘度推定法の提案し，連続血液粘度比モニタリングシステムの構築および評価，そして臨床での適用を目指し，（１）人工心肺中の温度とヘマトクリット情報から標準血液粘度推定モデルを構築，（２）モデルに基づく標準血液粘度を利用した新指標「血液粘度比」の提案，（３）血液粘度比モニタリングシステムの構築，（４）提案システムのin vitroでの評価，（５）提案システムの臨床への適用，以上５つのステップに分けて研究を進めていく．
2019年度の研究成果を以下に示す．
（１）人工心肺中の温度とヘマトクリット情報から標準血液粘度推定モデルを構築した．
自身の先行研究で開発した連続血液粘度モニタリングシステムを臨床に使用して，人工心肺正常時の温度，ヘマトクリットおよび血液粘度の関係を系統的に調査して，新たな非線形モデルを構築し，ヘマトクリットと温度から算出される標準血液粘度推定式を導出した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
血液粘度モニタリングシステムから得られた臨床データが必要数取得できた．また，解析が予定通り進み，人工心肺中のヘマトクリットと温度から標準血液粘度を推定する提案式を導出することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
・モデルに基づく標準血液粘度を利用した新指標「血液粘度比」の提案とシステムの構築
従来モデルに基づく人工肺の圧ー流量の物理的特性により得られる推定血液粘度と，提案モデルに基づくヘマトクリットと温度による生理的特性により得られる標準血液粘度を比較する指標のアルゴリズムおよびそれを作動させるシステムを開発する
・提案アルゴリズムおよびシステムの評価
ヒト血液製剤を使用して過剰アルカレミア環境での灌流や，抗凝固薬の不使用により赤血球変形能異常や凝固能促進状態を模擬した実験を行なう．この状態における提案システムの血液粘度比と電子顕微鏡で観察した赤血球の形態を調査して，人工肺不良検出の感度を評価する．
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| Causes of Carryover |
（理由）
当該年度に実施した実験時に使用するための粘度計などの購入予定の機材を借り受けることができたため，当該年度での購入を見送ることとした．
（使用計画）
次年度は，システムの評価を実施するため，人工肺などの医療材料，ヒトまたはウシ血などの試薬を購入し実験する予定である．
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