人工心臓の基礎的問題点解決のための共同研究

• 研究課題/領域番号: 04044053
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 井街 宏 東京大学, 医学部(医), 教授 (10010076)
• 研究分担者: TRUBEL Wolfg ウィーン大学, 医学部, 助手 ; MULLER Micha ウィーン大学, 医学部, 助手 ; SCHIMA Heinr ウィーン大学, 医学部, 助手 ; ROKITANSKY A ウィーン大学, 医学部, 助教授 ; MORITZ Anton ウィーン大学, 医学部, 助教授 ; WOLNER Ernst ウィーン大学, 医学部, 教授 ; 今西 薫 東京大学, 医学部, 助手 (70168516) ; 阿部 裕輔 東京大学, 医学部, 助手 (90193010) ; 鎮西 恒雄 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (20197643) ; 満渕 邦彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (50192349) ; 藤正 巖 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30010028) ; ARNNOLD Prod ウィーン大学, 医学部, 助手 ; HEINRICH Sch ウィーン大学, 医学部, 助手 ; ALEXANDER Ro ウィーン大学, 医学部, 助教授 ; ANTON Moritz ウィーン大学, 医学部, 助教授 ; ERNST Wolner ウィーン大学, 医学部, 教授
• 研究期間 (年度): 1992 – 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 13,300千円 (直接経費: 13,300千円); 1993年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円); 1992年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
• キーワード: 人工心臓 / 血液ポンプ / 循環制御 / 心臓移植 / 抗血栓性 / 遠心ポンプ / 動物実験 / 人工弁 / 血行動態

研究概要

本国際共同研究は、人工心臓の循環制御、病態生理、人工心臓の血液適合性などに関して世界で最も精力的な研究を行っている二つの研究施設が共同してこれら基礎的問題点の機序の解明と解決方法の確立に取り組み、人工心臓の長期の臨床実用化を促進することを目的としている。過去2年間双方が各2回づつ互いの施設を訪問、滞在し実験や討論を重ねるとともに、わが国の他の研究グループとも情報交換を計ったり、ヨーロッパやわが国で行われた国際学会に共に参加するなどして以下に示すように多大の成果を挙げることができた。
1 ウイーン大学ではすでに心臓移植への繋ぎとして完全人工心臓の臨床応用を数例行っているが、これらの経験から、血液ポンプの解剖学的適合性、手術操作上の問題点、術後管理の要点、特に出血と血栓形成防止のための抗凝固剤の使用方法、感染の防御、心臓移植への移行などについて情報提供を受けると共に様々な討論を行うことができた。わが国では心臓移植が再開しないため、まだ完全人工心臓の臨床例の経験がないので多数の貴重な情報を得ることができた。
2 動物実験に関しては、ウイーン大学は仔ウシを、われわれは成ヤギを用いて実験を行っているため、年令や種の相違による血栓形成、血行動態、血液生化学などの実験データの相違について意見を交換した。この結果、ほとんどのデータは両者で大きな相違がないことが明らかになった。
3 これらのことを確認するために、当施設においてウイーン大学のスタッフも参加して完全人工心臓をヤギに装着し生存させる実験を行った。そして東大のシステムで行ったこの実験について、ウイーン大学側の意見を聞きその改良点などについて討論を行った。
4 完全人工心臓の制御方法については、従来からウイーン大学はスターリングの法則に基づく制御を続けており、我々はこの制御方法が誤っているという仮説の提唱の下に、1970年代半ばから心拍出量を生理的範囲に保つ方法、電気刺激を加える方法などを行ってきた。そしてこれらの方法では長期になると、種々の病態が発現することも共通した現象であった。しかし、最近当施設では完全人工心臓を装着したヤギ自身に人工心臓の心拍出量を自分の最適と思う範囲に調節制御させるという全く新しい概念の自動制御方法(1/R制御方法)を考案し実際にヤギを最長360日生存させ、種々の病態も現われないという画期的成果を挙げた。この制御方法には彼らも非常な興味を示しその妥当性や生体に対する意味付けについては、両者で最も時間を掛けて討論を行った。
5 当施設で新しい発想で開発した新しい原理の人工心臓(流れ変換型拍動流完全人工心臓、小型容積型連続流ポンプ)についても実際に模擬循環装置で駆動させてその実用化について意見を交換した。
6 ウイーン大学では、ウシの血液を使用して模擬循環装置内で加速して血栓形成を調べる装置と方法を開発しており、遠心ポンプの抗血栓性の評価などに成果を挙げている。そこで当施設がこの数年開発を進め、動物実験でも良好な成績を収めている高分子膜製人工弁(Jellyfish弁)のサンプルを彼らに提供してその抗血栓性の評価を行ってもらい多大な示唆を得た。
7 ウイーン大学で開発中の遠心ポンプは、臨床応用を目指しているが、その抗血栓性については問題がありその改良に関して協議を行った。その結果、わが国で開発した抗血栓材料をポンプ内面にコーティングして抗血栓性の改善を計ることにし、その第一歩として中林、石原ら(東京医科歯科大)が開発したMPCポリマーを紹介し、内面にコーティングして上記の試験方法で抗血栓性の改善の度合を試験した。その結果遠心ポンプの抗血栓性を著しく改善できた。
以上のように、2年間続けられた本国際共同研究は、実際の両者の研究面に多大の成果を挙げ、両施設の人工心臓の研究の進歩に著しい効果を与えただけでなく、両国、両大学、両施設の親善と理解にも大きな功績を挙げたといえる。そして本共同研究が今後も存続することが世界の人工心臓研究の進歩を鼓舞するものであるという確信を両者が持つに至った。

研究成果

• [文献書誌] Kou Imachi: "The second and third model of the flow transformed pulsatile total artificial heart" ASAIO Journal. 38(3). M717-M721 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kou Imachi: "Fabrication of a jellyfish valve for use in an artificial heart" ASAIO Journal. 38(3). M237-M242 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Iwao Fujimasa: "Micromechanical devices" Encyclopedia of Physical Science and Technology,Academic Press,Inc.10. 139-155 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kou Imachi: "The jellyfish valve:a polymer membrane valve for the artificial heart" Heart Replacement:Artificial Heart 4,Springer-Verlag Tokyo. 41-44 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yusuke Abe: "Reciprocal of the peripheral vascular resistance(1/R)control method for the total artificial heart" Heart Replacement:Artificial Heart 4,Springer-Verlag Tokyo. 349-351 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Takashi Isoyama: "Development of a pulsatile total artificial heart using a single continuous flow pump:development of the third model" Heart Replacement:Artificial Heart 4,Springer-Verlag Tokyo. 287-290 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kou Imachi: "The second and third model of the flow transformed pulsatile total artificial heart" ASAIO Journal. 38(3). M717-M721 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kou Imachi: "Fabrication of a jellyfish valve for use in an artificial heart" ASAIO Journal. 38(3). M237-M242 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Iwao Fujimasa: "Micromechanical devices" Encyclopedia of Physical Science and Technology, Academic Press, Inc.10. 139-155 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kou Imachi: "The jellyfish valve : a polymer membrane valve for the artificial heart" Heart Replacement : Artificial Heart 4, Springer-Verlag Tokyo. 41-44 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yusuke Abe: "Reciprocal of the peripheral vascular resistance (1/R) control method for the total artificial heart" Heart Replacement : Artificial Heart 4, Springer-Verlag Tokyo. 349-351 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takashi Isoyama: "Development of a pulsatile total artificial heart using a single continuous flow pump : development of the third model" Heart Replacement : Artificial Heart 4, Springer-Verlag Tokyo. 287-290 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.IMACHI: "The second and third model of the flow transformed pulsatile total artificial heart" ASAIO Journal. 38(3). 717-721 (1992)
• [文献書誌] K.IMACHI: "Fabrication of a jellyfish valve for use in an artificial heart" ASAIO Journal. 38(3). 237-242 (1992)
• [文献書誌] K.MABUCHI: "Changes with respect to time in the in vivo adsorption of plasma proteins onto artificial heart blood pumps" ASAIO Journal. 38(3). 536-542 (1992)
• [文献書誌] 今西 薫: "心臓移植の手技で装着可能な完全一体成形人工心臓ポンプの開発" 薬理と臨床. 2(5). 397-398 (1992)
• [文献書誌] Y.Abe: "Artificial Heart-The Development of Biomation in the 21st Century (Y.Sezai Ed)" Harcourt Brace Jovanovich Japan Inc.,Tokyo, 386 (1992)