心拍同期制御を用いた補助人工心臓による広範囲心筋梗塞に対する新しい治療法の確立

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25293294
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology
• Principal Investigator: 西村 隆 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究員 (80433655)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 巽 英介 独立行政法人国立循環器病研究センター, 人工臓器部, 部長 (00216996) ; 許 俊鋭 東京大学, 医学部附属病院, 研究員 (30153232)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 冠動脈外科学 / 補助人工心臓

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに心拍同期制御システムの構築、心拍同期システム使用下での溶血性能の評価、広範囲心筋梗塞後再灌流モデルの作成を行ってきた。昨年度の目標として、システムを動物実験モデルに実装して性能評価を始める予定であった。本年度の動物実験を開始するに当たり、広範囲心筋梗塞後再灌流モデルの血行動態を再評価したところ、高度の虚血性僧帽弁閉鎖不全症(僧帽弁逆流症)が高率に併発することが明らかとなった。本病態は、実臨床においても、大きな問題となることが知られており、特に拡張期左室内圧を変動させる当システムにおいては、僧帽弁逆流量を制御することは、極めて重要である。そこで、当初の予定を変更し、先に本システムに合併する可能性のある僧帽弁逆流症の評価を行うこととした。
6頭の成山羊を用いた急性動物実験（急性僧帽弁逆流モデル）にて評価した。実験手法としては、手術的にシステムを実装したEVAHEART(左心補助人工心臓)を装着し、駆動を開始する。次いで、カテーテル的にIVCフィルターを僧帽弁に装着して僧帽弁に逆流を発生させて、心拍同期制御で左心補助を行った。結果としてcounter-pulse modeで駆動すると、僧帽弁逆流量を低下させ、左心系の減圧が得られることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の研究計画では、心筋梗塞後再灌流モデルにシステムを実装する急性実験に進む予定であったが、急性僧帽弁閉鎖不全症が多発することが判明して、先にこれに対する対策を講じることを目的としてMR存在下での性能評価を行った。本評価は、臨床使用に向けて必ず必要なデータとなるため、いずれ必要な検討ではあったが、当初の目的となる検討は次年度の持ち越すこととなった。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、本年度において評価した僧帽弁逆流存在下での左心補助法を併用して、心拍同期制御システムの同期制御パラメーターの策定を進める。成ヤギにEVAHEARTを装着して、全身麻酔下に行う急性実験・麻酔離脱後慢性期実施する慢性実験を併用して収縮期/拡張期の回転数比、変動開始タイミング、変動時間などの適切なパラメーター値を策定する。更には、心筋梗塞後再灌流モデルに対してEVAHEARTを装着し心拍同期制御システムを使用した慢性実験に移行することによって、remodeling抑制効果・梗塞範囲縮小効果の検討を行う。

Causes of Carryover

本年度は当初予定していた慢性動物実験には至らず、急性実験にて現象を証明し、対策について検討するにとどまった。このため、慢性動物実験遂行用の予算分の減額となった。この減額分については、次年度に慢性動物実験を行う予定となっており、そこに充てることとした。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今後の推進方策に則り、次年度の実験を進める。人工心臓を装着し、急性・慢性実験を行う実験系では動物の購入や、実験に使用する人工血管などの消耗品、慢性実験における抗生剤や点滴および循環動態をモニタリングするためのコード類などに研究費を使用する必要がある。また、本研究の内容は革新的で有り、その成果を国内外に広く発表する目的での学会参加出張旅費が必要である。

Research Products

• [Journal Article] Influence of a novel electrocardiogram-synchronized rotational-speed-change system of an implantable continuous-flow left ventricular assist device (EVAHEART) on hemolytic performance (2014)
  • Author(s): Kishimoto, S; Date, K; Arakawa, M; Takewa, Y; Nishimura, T; Tsukiya, T; Mizuno, T; Katagiri, N; Kakuta, Y; Ogawa, D; Nishimura, M; Tatsumi, E
  • Journal Title: JOURNAL OF ARTIFICIAL ORGANS Volume: 17 Pages: 373-377
  • DOI: 10.1007/s10047-014-0787-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Novel control system to prevent right ventricular failure induced by rotary blood pump (2014)
  • Author(s): Arakawa, M; Nishimura, T; Takewa, Y; Umeki, A; Ando, M; Kishimoto, Y; Fujii, Y; Kyo, S; Adachi, H; Tatsumi, E
  • Journal Title: JOURNAL OF ARTIFICIAL ORGANS Volume: 17 Pages: 134-141
  • DOI: 10.1007/s10047-014-0757-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Alternation of left ventricular load by a continuous-flow left ventricular assist device with a native heart load control system in a chronic heart failure model (2014)
  • Author(s): Arakawa, M; Nishimura, T; Takewa, Y; Umeki, A; Ando, M; Adachi, H; Tatsumi, E
  • Journal Title: JOURNAL OF THORACIC AND CARDIOVASCULAR SURGERY Volume: 148 Pages: 698-704
  • DOI: 10.1016/j.jtcvs.2013.12.049
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Cotrol of left ventricular load and pulsatility by a continuous flow left ventricular assist device with a Native Heart Load Control System in a chronic awake phase (2014)
  • Author(s): Kazuma Date, Takashi Nishimura, Yoshiaki Takewa, Satoru Kishimoto, Mamoru Arakawa, Akihide Umeki, Masahiko Ando, Toshihide Mizuno, Tomonori Tsukiya, Minoru Ono, Eisuke Tatsumi
  • Organizer: 2014 AHA scientific sessions
  • Place of Presentation: Chicago, IL, USA
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] 定常流型左室補助人工心臓に用いる自己心拍数同期回転数制御システムが術後慢性期に心拍数に及ぼす影響 (2014)
  • Author(s): 伊達 数馬、西村 隆、武輪 能明、岸本 諭、荒川 衛、梅木 昭秀、安藤 雅彦、水野 敏秀、築谷 朋典、小野 稔、巽 英介
  • Organizer: 日本人工臓器学会総会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-19
• [Presentation] What is the optimal difference of the change in the rotational speed with a rotary LVAD by a Native Heart Load Control System? (2014)
  • Author(s): Kazuma Date, Takashi Nishimura, Yoshiaki Takewa, Satoru Kishimoto, Mamoru Arakawa, Akihide Umeki, Masahiko Ando, Toshihide Mizuno, Tomonori Tsukiya, Minoru Ono, Eisuke Tatsumi
  • Organizer: 22nd congress of ISRBP
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] The comparison between synchronization and non-synchronization with cardiac beat under pulsatile mode with a rotary LVAD by a Native Heart Load Control System (2014)
  • Author(s): Kazuma Date, Takashi Nishimura, Yoshiaki Takewa, Satoru Kishimoto, Minoru Ono, Eisuke Tatsumi
  • Organizer: 41st annual ESAO congress
  • Place of Presentation: Roma, Italy
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [Presentation] Alternation of left ventricular load by a continuous-flow left ventricular assist device with a Native Heart Load Control System in chronic awake phase (2014)
  • Author(s): Kazuma Date, Takashi Nishimura, Yoshiaki Takewa, Satoru Kishimoto, Mamoru Arakawa, Akihide Umeki, Masahiko Ando, Toshihide Mizuno, Tomonori Tsukiya, Minoru Ono, Eisuke Tatsumi
  • Organizer: ASAIO 60th annual conference
  • Place of Presentation: Washington, DC, USA
  • Year and Date: 2014-06-18 – 2014-06-21