麻酔による眠りと覚醒が心拍変動の非周期的ゆらぎに及ぼす影響の非線型的解析

• Project/Area Number: 12770829
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Anesthesiology/Resuscitation studies
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 林 和子 京都府立医科大学, 医学部, 助手 (40285276)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2001: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
• Keywords: 麻酔深度 / 心拍変動 / 非線形解析 / ゆらぎ / フラクタル / 自己相関関数 / ポアンカレ / カオス

Research Abstract

本研究では、麻酔深度、眠りが心拍変動の非周期的、ゆらぎ成分にどのような影響をあたえるかを、心拍変動の非線形解析法により研究し、併せて脳波との関係を検討するものである。
心拍変動は、麻酔深度を変えた各解析時点で心電図から信号を連続15分間、取り込み、Lorenzs plotsを用いた非線形的解析法と、従来のパワースペクトラムによる周波数解析法により解析を行った。Lorenzs plotsの散らばりは、長軸方向の変動(SD2)と短軸方向の変動(SD1)を解析した。麻酔深度を増すに従い、SD2、および副交感神経に由来すると言われるSD1は共に減少した。しかし、SD2の比べてSD1の低下は小さく、SD1/SD2は増大した。この時、同時に検討したパワースペクトラム分析では、LF/HFが低下した。硫酸アトロピンを投与するとSD1は低下、LF/HF増加し、これらの深麻酔下では、見られる心拍変動の特性が副交感神経由来であり、交感神経系がより著名に抑制されることが示唆された。Lorenz plotsの散らばり分布の形状は、麻酔深度が深まるにつれて、commet-shape状の分布から、cloud shape, ring shape等の形状へ変化する傾向を示した。また、プロポフォールによる麻酔下ではセボフルランに比べて、より心拍変動のゆらぎが大きい傾向が見られた。脳波解析では、セボフルラン、プロポフォールのいずれにおいても、麻酔により脳波は徐波同期化の傾向を示し、BIS値、β-ratioの低下として反映された。
麻酔が、心拍変動の非周期的、ゆらぎ成分にどのような影響をあたえるかを、心拍変動の非線形解析法(自己相関関数、最大Lyapunov指数)により検討した結果、非線形性の増加を指示するデータは得られず、プロポフォールによる静脈麻酔薬、およびセボフルランによる吸入麻酔薬での麻酔が、麻酔薬により中枢神経系からの制御が変化した結果、それが自然な眠りに見られるように、心拍変動の非線形的側面をより顕在化する可能性は見出せなかった。