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自律神経活動電位による生理的な人工心臓制御方法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 12308045
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関東北大学

研究代表者

仁田 新一  東北大学, 加齢医学研究所, 客員教授 (90101138)

研究分担者 金野 敏  東北大学, 加齢医学研究所, 助手
西條 芳文  東北大学, 加齢医学研究所, 助手 (00292277)
山家 智之  東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578)
田中 明  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10323057)
吉澤 誠  東北大学, 情報シナジーセンター, 教授 (60166931)
南家 俊介  東北大学, 加齢医学研究所, 助手 (00323105)
研究期間 (年度) 2000 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
39,680千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 4,980千円)
2003年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2002年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2001年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
2000年度: 18,100千円 (直接経費: 18,100千円)
キーワード迷走神経活動 / 自律神経 / 人工心臓 / 制御 / 覚醒下 / 迷走神経 / 長期記録
研究概要

心疾患は日本人の死亡原因の上位を占める疾患であるが、その終末像であう内科的治療抵抗性の重症心不全に対しては心移植や補助人工心臓による機械的補助循環が適応となる。心移植の大幅な増加が見込めない現状から近年は補助人工心臓の適応が拡大される傾向にあるが、長期間の使用に耐えうる生理的な人工心臓の制御方法は未だ確立されていない。従来の心拍出量などによるフィードバック制御では生体からの応答を適切に循環制御系に反映させることができず、長期使用に伴い静脈圧の亢進などを生じて循環動態の維持が困難になる現象が報告されている。この問題を解決するため、本研究では生体信号の記録に適しているステンレススチールにノイズ対策を施した神経電極を本学工学研究科と共同で開発して人工心臓動物における自律神経活動電位の記録を行い、中枢神経支配による循環動態制御の観察を1ヶ月以上の長期にわたって実現した。覚醒下での長期間の自律神経電位の記録は世界的にも例がなく、この実験結果から得られた自律神経活動電位の情報を利用することで生体親和性の高い制御アルゴリズムの構築を試みた。
その手段として、複雑な生体情報を支配する高次中枢の影響評価に用いられる非線形解析理論のひとつであるフラクタル次元解析を用いて、自律神経活動電位の定量的な評価を試みた。従来の報告から自律神経系は中・長期における循環動態の制御に重要な役割を果たしていることが明らかであり、本研究の動物実験でも姿勢の変化や循環動態の変化に対応して自律神経活動のトーヌスおよびフラクタル次元の遷移が観察された。これらの成果をもとに、自律神経トーヌスと周波数情報の変化をフィードバックした、病態生理学的により理想的な循環動態の制御関数の構築および改良を試みている。現在は長期生存実験においてその有効性を確認している段階であり、今後の展開が期待される。

報告書

(5件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (17件)

  • [文献書誌] S.Nanka, et al.: "Vagal nerve activity suggests a new control method of an artificial heart"Journal of congestive heart failure and circulatory support. 1(4). 207-212 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yambe et al.: "Autonomic nerve function with an artificial heart and ventricular assist device"Journal of Artificial Organs. 4. 83-87 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 南家俊介: "完全人工心臓制御のための覚醒下迷走神経活動電位の定量的解析"加齢医学研究所雑誌. 54(3). 123-139 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yambe et al.: "Recording of vagal nerve activity for the control of an artificial heart system"ASAIO journal. 49(6). 698-700 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yambe et al.: "Autonomic Nervous System and Oxygen Metabolism of the Brain during Bathing"Therapeutic Research. 24(11). 2027-2031 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Nanka et al.: "Heart replacement - artificial heart 7 - (H.Koyanagi, T.Akutsu, eds.)"ISIS Medical Media Ltd.. 468 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Nanka, T.Yambe, S.Nitta, S.Kobayashi, M.Yoshizawa, A.Tanaka: "Vagal nerve activity suggests a new control method of an artificial heart."J Congestive Heart Failure & Circulatory Support. vol.1(4). 207-212 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoyuki Yambe, Shun-suke Nanka, Shin-ichi Nitta: "Autonomic nerve function with an artificial heart and ventricular assist device."J Artif Organs. 4. 83-87 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Nanka, S.Nitta, T.Yambe, S.Kobayashi, Y.Kakinuma, K.Shizuka, N.Owada: "Analysis of vagal nerve activity to control the total artificial heart under awaken condition."Kareiigaku Kenkyusho Zasshi. 54(3). 123-140 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yambe T, Nanka S et al.: "Recording of vagal nerve activity for the control o f an artificial heart system."ASAIO J. 49(6). 698-700 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoyuki Yambe, Naoki Owada, Yasuyuki Shiraishi, Makoto Yoshizawa, Akira Tanaka, Ken-ichi Abe, Shin-ichi Nitta: "Autonomic Nervous System and Oxygen Metabolism of the Brain during Bathing."Therapeutic Res.. Vol.24 No.11. 2027-2031 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Nanka et al.: "Heart Replacement (artificial heart 7) (H.Koyanagi, T.Akutsu eds.)"ISIS Medical Media Ltd.. 468 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yambe T, Nanka S et al.: "Recording of the vagal nerve activity for the control of an artificial heart system"ASAIO J. 49(6). 698-700 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yambe T et al.: "Autonomic nervous system and oxygen metabolism of the brain during bathing"Therapeutic Research. 24(11). 2027-2031 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 南家俊介: "完全人工心臓制御のための覚醒下迷走神経活動電位の定量的解析"加齢医学研究所雑誌. 54・3(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nanka, et al.: "Vagal nerve activity suggests a new control method of an artificial heart"Journal of congestive heart failure and circulatory support. 1(4). 207-212 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nanka, et.al.: "Heart replacement-artificial heart 7-"H.Koyanagi, T.Akutsu, eds.,Tokyo : Springer-Verlag. (in press)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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