Proposal of Cardiopulmonary bypass operation support system based on pressure flow characteristics model

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K12851
• Research Institution: Hiroshima International University
• Principal Investigator: 高橋 秀暢 広島国際大学, 保健医療学部, 講師 (10773103)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒崎 達也 広島大学, 病院(医), 准教授 (40448270) ; 岡原 重幸 純真学園大学, 医療工学科, 准教授 (50771185) ; 二宮 伸治 広島国際大学, 保健医療学部, 教授 (60237774) ; 曽 智 広島大学, 工学研究科, 助教 (80724351) ; 辻 敏夫 広島大学, 工学研究科, 教授 (90179995)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 医用システム関連 / 人工心肺 / 操作支援システム

Outline of Annual Research Achievements

我が国では年間約5万例の人工心肺を使用した心臓手術が行われているが，人工心肺中のアクシデントを回避するためには人工心肺の操作を簡潔化する必要性が提言されている．［Momose et al，日本体外循環技術医学会2017］
しかしながら，これまで検討されてきた自動制御システムなどは手術中の環境変化への対応や安全性を担保できるシステムとはなっておらず，臨床現場では普及していない．
本研究では，送血側と脱血側の灌流回路絞り(以下，オクルーダと呼ぶ)の前後圧差によって血液流量を推定できることに着目し，新しい人工心肺操作支援システムを提案する．本研究によって複雑な人工心肺の操作がシンプルかつ直感的となり，人工心肺中のアクシデント回避に大きく寄与できる．
現在はこの目的通りに研究は進められ、簡易操作システムの構築を行っている。簡易操作システムは決められた圧流量推定アルゴリズムだけでは満足行くものにならずに、PID制御を付加してフィードバック制御により、更に安全な簡易操作システムへの取り組みを開始している。研究での学術的背景として本研究は以下の5つの課題からなる.オクルーダを通る圧流量特性調査から,提案,連動システムの開発・評価,そして臨床での適用を目指して,以下の５つのステップに分けて研究を進めていく　１オクルーダを灌流する流体の特性から,圧流量特性モデルを構築　２圧流量特性モデルに基づく圧流量推定アルゴリズムを提案する　３送血側,脱血側オクルーダの連動による操作支援システムの開発　４人体模擬シミュレーションシステムでの評価　５提案システムの臨床適応。現在は３まで進んでいる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

オクルーダを灌流する流体の特性から圧流量特性モデルを構築し圧流量特性モデルに基づく圧流量推定アルゴリズムを提案研究は終えているが、論文提出中である。
論文の採択に時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

送血側，脱血側オクルーダの連動による操作支援システムの開発がすでに進んでおり、おおよそ操作支援システムは完成している。あとは人体模擬シミュレーションシステムでの評価を行い、論文を提出し、操作支援システムが有意義であることを証明したい。

Causes of Carryover

研究の整備などが整っておらず国際会議や論文の提出に至らなかったので、次年度に振り込して使用する。