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小児先天性心疾患患者の肺循環を補助する超小型血液循環補助装置の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 14J06949
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関東北大学

研究代表者

山田 昭博  東北大学, 加齢医学研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,270千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードFontan循環 / 肺循環 / 形状記憶合金 / 循環補助装置 / 先天性心疾患
研究実績の概要

重篤な先天性心疾患の治療において、Fontan手術と呼ばれる治療が行われている。術後の血行動態は、複雑な解剖学的形態をとり、Fontan循環と呼ばれる。Fontan循環では、肺血流は右心室を介さないため、拍動性の欠如により術後遠隔期に様々な問題が生じている。本研究では、Fontan循環の血行動態を改善することを目的とした、Fontan 循環の力学的拍動補助を行い、Fontan循環を改善しうる機械的補助が可能な拍動流生成装置を具現化する。本年度では、前臨床試験としてのFontan循環動物実験モデルを確立し、Fontan循環補助デバイスの生体評価試験を実施し、その有用性を検討した。健常成山羊を用いてFontan 循環モデルを作成、血行動態評価を行った。左心負荷低減のため左心循環補助ポンプを接続し、IVCにダクロン製心外導管用人工血管を吻合し、IVCとRA吻合部にクランプ用の血管テープを留置、PA 基部に人工血管を吻合し、バイパス経路を構築した。IVC-RA 部をクランピングすることで、右心バイパス循環を構築し、Fontan 循環モデルとした。デバイスを心外導管外周部に巻き付け固定し体内埋め込み実現可能性を確認した。心室細動を誘発することにより、肺血流には呼吸性変動のみの拍動のない肺循環を作成できた。この循環動態は、Fontan循環の血行動態と一致し、デバイス評価に有用であると考えられた。さらに、デバイスの周期的な駆動により、バイパス血流の定常流に拍動を付与することができた。本研究により、拍動のない肺循環をもつFontan循環動物実験モデルを構築し、デバイス駆動時の肺循環の拍動指数を評価することができた。本デバイスにより拍動流の生成が可能であり、Fontan循環補助の可能性が示された。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Hemodynamics of a Functional Centrifugal-Flow Total Artificial Heart with Functional Atrial Contraction in Goats2016

    • 著者名/発表者名
      Shiga T, Shiraishi Y, Sano K, Taira Y, Tsuboko Y, Yamada A, Miura H, Katahira S, Akiyama M, Saiki Y, Yambe T
    • 雑誌名

      Journal of Artificial Organs

      巻: 19(1) 号: 1 ページ: 8-13

    • DOI

      10.1007/s10047-015-0852-y

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a thermodynamic control system for the Fontan circulation pulsation device using shape memory alloy fibers2015

    • 著者名/発表者名
      Yamada A, Shiraishi Y, Miura H, Yamagishi M, Yambe T
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 199-205

    • DOI

      10.1007/s10047-015-0827-z

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Examination of the polymer-coated shape memory alloy actuator for the implantable artificial mechanical organs2015

    • 著者名/発表者名
      A. Yamada, Y. Shiraishi, H. Muira, Y. Taira, Y. Tsuboko, Y. Inoue, K. Sasaki, D. Homma, T. Yambe
    • 雑誌名

      Biomedical science and technology 2015

      巻: 2 ページ: 15-17

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Basic study of the polymer coating technique for the implantable artificial myocardium using shape memory alloy fiber2015

    • 著者名/発表者名
      A. Yamada, Y. Shiraishi, H. Miura, Y. Taira, Y. Tsuboko,K. Sano, D. Homma, T. Yambe
    • 雑誌名

      Human Science & Technology

      巻: 12 ページ: 96-98

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fundamental Analysis and Development of the Current and Voltage Control Method by Changing the Driving Frequency for the Transcutaneous Energy Transmission System2015

    • 著者名/発表者名
      H. Miura, A. Yamada, Y. Shiraishi, T. Yambe
    • 雑誌名

      Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc

      巻: 2015 ページ: 1319-1322

    • DOI

      10.1109/embc.2015.7318611

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ffect of valsalva in the pulmonary prosthetic conduit valve on hemodynamic function in a mock circulatory system.2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Tsuboko, Y. Shiraishi, A. Yamada, T. Yambe, S. Matsuo, Y. Saiki, M. Yamagishi
    • 雑誌名

      Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc

      巻: 2015 ページ: 278-281

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Fontan循環動物実験モデルによる拍動指数評価の試み2016

    • 著者名/発表者名
      山田昭博
    • 学会等名
      第44回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      ホテル松島大観荘(宮城県・松島町)
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 右心バイパス血流路を有する動物実験モデルによる小児用肺循環補助装置の血行動態評価2015

    • 著者名/発表者名
      山田昭博
    • 学会等名
      第53回日本人工臓器学会大会
    • 発表場所
      東京ドームホテル(東京都・文京区)
    • 年月日
      2015-11-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Hemodynamic function of Fontan circulation mechanical assistance in animal model2015

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamada
    • 学会等名
      IUPESM World Congress of Biomedical Engineering in Toronto
    • 発表場所
      Toronto, Canada
    • 年月日
      2015-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fontan循環動物実験モデルによる小児用肺循環補助デバイスの評価試験2015

    • 著者名/発表者名
      山田昭博
    • 学会等名
      第54回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-05-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Fontan循環補助デバイス評価試験のための動物実験モデル構築の試み2015

    • 著者名/発表者名
      山田昭博、白石泰之、三浦英和、坪子侑佑、佐野恭介、平泰紀、山岸正明、本間大、山家智之
    • 学会等名
      第43人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      静岡県(熱海)
    • 年月日
      2015-02-20 – 2015-02-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 形状記憶合金線維を用いた人工心筋アクチュエータのための絶縁コーティングに関する基礎研究2014

    • 著者名/発表者名
      山田昭博、白石泰之、三浦英和、モハメドハセムオムラン、平泰紀、坪子侑佑、佐野恭介、本間大、山家智之
    • 学会等名
      第52回日本人工臓器学会大会
    • 発表場所
      北海道(札幌)
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] センサレス駆動制御を可能とする小児用肺循環補助システムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      山田昭博、白石泰之、モハメドハセムオムラン、三浦英和、坪子侑佑、本間大、山岸正明、山家智之
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      宮城県(仙台)
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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