敗血症性ショックの循環管理、根本治療を自動最適化するコンピュータ制御システム開発

• 研究課題/領域番号: 15K01307
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 国立研究開発法人国立循環器病研究センター
• 研究代表者: 上村 和紀 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (10344350)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 敗血症性ショック / 治療システム / 循環モニター / 循環制御 / 超音波医学 / ベータ遮断薬 / 心房細動 / 敗血症 / ショック / ランジオロル / 初期蘇生 / 生体制御 / 生体治療 / 循環管理 / 迷走神経

研究成果の概要

敗血症性ショックは、肺炎や腹膜炎などの感染症が重症化することで発症し、院内死亡率は約20％と高く、その克服は急務である。
敗血症性ショックからの循環蘇生には、特殊な循環管理が必須である。しかし患者により、また患者個人でも時間経過で治療応答は異なるため厳重な循環モニターと頻回の治療調節が必要であった。この問題を克服するため我々は、この循環管理をコンピュータ制御・完全自動化する治療システムを開発し、犬敗血症性ショックモデルにおいてその治療性能を確認した。また、この治療システムに、最近有効性が報告されている、ベータ遮断薬治療を組み合わせ、より心臓への負担が軽い循環蘇生が可能になるシステムへ発展させた。

研究成果

• [雑誌論文] Computer-controlled closed-loop drug infusion system for automated hemodynamic resuscitation in endotoxin-induced shock (2017)
  • 著者名/発表者名: Uemura Kazunori、Kawada Toru、Zheng Can、Li Meihua、Sugimachi Masaru
  • 雑誌名: BMC Anesthesiology 巻: 17 号: 1 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1186/s12871-017-0437-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Acute ivabradine treatment reduces heart rate without increasing atrial fibrillation inducibility irrespective of underlying vagal activity in dogs (2017)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Inagaki M, Zheng C, Kawada T, Li M, Fukumitsu M, Sugimachi M
  • 雑誌名: Heart Vessels. 巻: 32 号: 4 ページ: 484-494
  • DOI: 10.1007/s00380-016-0922-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Wave reflection correlates with pulmonary vascular wall thickening in rats with pulmonary arterial hypertension. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukumitsu M, Kawada T, Shimizu S, Turner MJ, Uemura K, Sugimachi M.
  • 雑誌名: Int J Cardiol. 巻: 249 ページ: 396-401
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2017.09.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequent drinking of small volumes improves cardiac function and survival in rats with chronic heart failure. (2017)
  • 著者名/発表者名: Zheng C, Li M, Kawada T, Inagaki M, Uemura K, Sugimachi M
  • 雑誌名: Physiol Rep. 巻: 5 号: 21
  • DOI: 10.14814/phy2.13497
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of Proximal Pulmonary Artery Occlusion on Pulsatile Right Ventricular Afterload in Rats (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukumitsu M, Kawada T, Shimizu S, Turner MJ, Uemura K, Sugimachi M.
  • 雑誌名: Circulation Journal 巻: 80 号: 9 ページ: 2010-2018
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-16-0349
  • NAID: 130005406868
  • ISSN: 1346-9843, 1347-4820
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a servo pump system for in vivo loading of pathological pulmonary artery impedance on the right ventricle of normal rats. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukumitsu M, Kawada T, Shimizu S, Turner MJ, Uemura K, Sugimachi M
  • 雑誌名: American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology 巻: 310 号: 8 ページ: 973-983
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00813.2015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Less invasive and inotrope-reduction approach to automated closed-loop control of hemodynamics in decompensated heart failure. (2015)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Kawada T, Zheng C, Sugimachi M.
  • 雑誌名: IEEE Trans Biomed Eng 巻: Nov 11. [Epub ahead of print] 号: 8 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1109/tbme.2015.2499782
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel technique to predict pulmonary capillary wedge pressure utilizing central venous pressure and tissue Doppler tricuspid/mitral annular velocities. (2015)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Inagaki M, Zheng C, Li M, Kawada T, Sugimachi M.
  • 雑誌名: Heart Vessels. 巻: 30 号: 4 ページ: 516-526
  • DOI: 10.1007/s00380-014-0525-4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Computer-controlled de-coupling between heart rate and cardiac contractility improves cardiac energetics while restoring normal hemodynamics in acute heart failure Theoretical and experimental analyses - (2017)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Sugimachi M
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2017-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Acute ivabradine treatment reduces heart rate without increasing atrial fibrillation inducibility irrespective of underlying vagal activity in dogs (2017)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Inagaki M, Zheng C, Kawada T, Li M, Fukumitsu M, Sugimachi M
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Development of closed-loop drug infusion system for automated hemodynamic resuscitation in septic shock (2017)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Kawada T, Zheng C, Li M, Sugimachi M.
  • 学会等名: European Society of Cardilogy Congress 2017
  • 国際学会
• [学会発表] COMPUTERCONTROLLED CLOSEDLOOP DRUG INFUSION SYSTEM FOR AUTOMATED HEMODYNAMIC RESUSCITATION IN SEPTIC SHOCK (2017)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Kawada T, Zheng C, Li M, Sugimachi M.
  • 学会等名: 30th European Society of Intensive Care Medicine (ESICM) Annual Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Development of computer-controlled closed-loop drug infusion system for automated hemodynamic resuscitation in endotoxin-induced septic shock (2017)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Kawada T, Zheng C, Li M, Sugimachi M.
  • 学会等名: 第82回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Short-acting β-blocker safely reduces heart rate without compromising initial hemodynamic resuscitation in endotoxin-induced septic shock (2017)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Kawada T, Zheng C, Li M, Sugimachi M.
  • 学会等名: 第82回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] 敗血症性ショックにおける循環管理を支援する、コンピュータ制御自動循環蘇生システムの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上村和紀、川田徹、鄭燦、李梅花、杉町勝
  • 学会等名: 第56 回日本生体医工学会大会
• [学会発表] Ivabradine reduces heart rate safely without increasing atrial fibrillation inducibility, irrespective of underlying vagal activity, in dogs (2016)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Inagaki M, Zheng C, Kawada T, Li M, Fukumitsu M, Sugimachi M
  • 学会等名: ESC congress 2016
  • 発表場所: ローマ、イタリア
  • 年月日: 2016-08-27
  • 国際学会
• [学会発表] 徐脈薬イバブラジンの心房細動誘発リスクの検討 -迷走神経活動との相互作用の解析- (2016)
  • 著者名/発表者名: 上村和紀、稲垣正司、鄭燦、川田徹、李梅花、福満雅史、杉町勝
  • 学会等名: 第37回日本循環制御医学会総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-07-08
• [学会発表] 心不全循環管理を支援する血行動態自動制御システムの、臨床応用を目指した低侵襲化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上村和紀、川田徹、鄭燦、杉町勝
  • 学会等名: 第55回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2016-04-26
• [学会発表] Less invasive and guideline-oriented approach to automated closed-loop control of hemodynamics in decompensated heart failure (2016)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, et al.
  • 学会等名: 第80回日本循環器学会学術集会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Computer-controlled infusion system of cardiovascular drugs to automatically optimize hemodynamics in decompensated heart failure (2015)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, et al.
  • 学会等名: ESC Congress 2015
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 2015-08-29
  • 国際学会
• [学会発表] 循環管理を支援する、血行動態自動制御システムの低侵襲化 －臨床応用を見据えて－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 上村和紀ら
  • 学会等名: 第36回日本循環制御医学会総会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-06-05
• [学会発表] Development of a novel technique to predict left heart filling pressure utilizing tissue Doppler tricuspid/mitral annular velocity ratio (2015)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, et al.
  • 学会等名: 第54回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-05-07
  • 招待講演
• [備考] 重症心不全患者さんの診療を支援する、コンピュータ制御循環管理システムの開発
  • URL: http://www.ncvc.go.jp/about/excellence/10.html
• [産業財産権] 血管弾性指標値測定装置、血圧測定装置及び血管弾性指標値測定方法 (2016)
  • 発明者名: 上村和紀ら
  • 権利者名: 国立循環器病研究センター
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-009128
  • 出願年月日: 2016-01-20
• [産業財産権] 血管弾性指標値測定装置、血圧測定装置及び血管弾性指標値測定方法 (2016)
  • 発明者名: 上村和紀ら
  • 権利者名: 国立循環器病研究センター
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-009129
  • 出願年月日: 2016-01-20
• [産業財産権] 血圧計測装置及び血圧計測方法 (2015)
  • 発明者名: 上村和紀ら
  • 権利者名: 国立循環器病研究センター
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-105496
  • 出願年月日: 2015-05-25