「拍動流補助循環」の重症呼吸不全治療に対する効果 -定常流補助と比較する-

• 研究課題/領域番号: 19K09407
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分55060:救急医学関連
• 研究機関: 日本文理大学 (2020-2022); 純真学園大学 (2019)
• 研究代表者: 伊藤 英史 日本文理大学, 工学部, 教授 (50711462)
• 研究分担者: 市場 晋吾 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (30284102) ; 岡原 重幸 純真学園大学, 医療工学科, 准教授 (50771185) ; 小畑 秀明 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (60437118)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: ECMO / 重症呼吸不全 / 拍動流 / 定常流 / RV-PA / ARDS / 救急医学 / 集中治療医学 / 呼吸不全 / 体外循環 / 補助循環

研究開始時の研究の概要

本研究は「人工肺と血液ポンプを用いた体外循環回路による治療」（Extracorporeal Membrane Oxygenation:ECMO）における拍動流補助循環法による重症呼吸不全の肺機能改善効果を明らかにする。
具体的には、以下の研究を実施する。
１） In-Vitro試験にて肺血管抵抗変化を模擬したオーバーフロー式模擬循環回路にて血液粘性実験を実施し、拍動流ECMOが生体を模擬した肺血管抵抗変化にも対応できることを圧―流量曲線を描いて証明する。
２）重症呼吸不全モデルの小動物実験において、拍動流ECMOと定常流ECMOの比較を実施し、拍動流ECMOの肺機能改善効果について証明する。

研究成果の概要

重症呼吸不全に対するECMO治療では従来から定常流によるV-V ECMOが主流である。本研究では、気管支肺胞洗浄法による重症呼吸不全モデル仔豚を用いて、従来からの定常流ECMOと拍動流ECMOが呼吸機能改善効果に与える影響について比較した。その結果、拍動流RV-PA(右心室脱血→肺動脈送血) ECMOを用いると肺血管抵抗の減少によるによる肺血流量の増加と血管内皮細胞刺激による炎症反応の抑制傾向が認められ、さらに肺組織上でも炎症や浮腫の改善傾向が認められた。拍動流RV-PA ECMOは重症呼吸不全に対する呼吸機能改善効果を正当化する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究結果より、RV-PA ECMOを導入することで従来からあるV-V ECMO(右心房脱血・送血)よりも高効率的に酸素加血を傷害肺へ送ることができる。さらに、拍動流を付加させたRV-PA ECMOを用いることで右心室の過負荷を軽減でき、拍動による肺動脈血管内皮及び肺の毛細血管への刺激によって、肺の炎症を抑制できるだけでなく肺血管抵抗を減少させ、肺血流の増加を得ることができることが判明した。このことから、本研究にある拍動流 RV-PA ECMOは重症呼吸不全の肺機能改善効果が明らかになり、重症呼吸不全に対する治療効果と生存退院向上に寄与することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Chemotherapy-induced leukopenic septic shock treated with veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation: A case report (2023)
  • 著者名/発表者名: Hoshino A, Ichiba S, Ishikawa J, Seino Y, Yoshida T, Sato N, Nomura T
  • 雑誌名: Clin Case Rep. 巻: 11(2) 号: 2
  • DOI: 10.1002/ccr3.6979
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 人工肺 ─総説 2022 (2022)
  • 著者名/発表者名: 原伸太郎，市場晋吾
  • 雑誌名: 人工臓器 巻: 51 号: 3 ページ: 141-144
  • DOI: 10.11392/jsao.51.141
  • ISSN: 0300-0818, 1883-6097
  • 年月日: 2022-12-15
• [雑誌論文] 長期VV-ECMO管理中のCOVID-19関連重症呼吸不全患者の治療方針の決定に対してJonsen 4分割表を用いた倫理的アプローチを施行した1例 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山本 舞、市場 晋吾、坂西 佐久子、星野 あつみ、嶋田 正子、矢口 有乃、野村 岳志
  • 雑誌名: 東京女子医科大学雑誌 巻: 92 号: 3 ページ: 103-109
  • DOI: 10.24488/jtwmu.92.3_103
  • ISSN: 0040-9022, 2432-6178
  • 年月日: 2022-06-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 特集 生理学2 Part 4 循環 8.経皮的循環補助の生理学(ECMO/IMPELLA/IABP)-各装置の適応,臓器への影響,管理,合併症 (2022)
  • 著者名/発表者名: 市場 晋吾、服部 英敏、山田 有希子、清野 雄介
  • 雑誌名: INTENSIVIST 巻: 14 号: 2 ページ: 331-348
  • DOI: 10.11477/mf.3102200970
  • ISSN: 1883-4833, 2186-7852
  • 年月日: 2022-04-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工臓器の最前線(vol.6) 呼吸不全に対する膜型人工肺(VV-ECMO) withコロナの時代に向けて (2022)
  • 著者名/発表者名: 星野あつみ, 市場晋吾
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 282（11） ページ: 1023-1030
• [雑誌論文] ECMO装着患者の搬送 集約化のための安全な重症患者搬送を目指して (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤田健亮，市場晋吾
  • 雑誌名: LiSA 巻: 29（７） ページ: 676-685
• [雑誌論文] 補助循環(ECMO、IABP、Impella) (2022)
  • 著者名/発表者名: 市場晋吾，菊池規子
  • 雑誌名: 集中治療医学レビュー2022-'23 巻: 2022-23' ページ: 166-174
• [雑誌論文] Early short course of neuromuscular blocking agents in patients with COVID-19 ARDS: a propensity score analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Li Bassi G, Gibbons K, Dalton HJ, White N, Corley A, Hinton S, Forsyth S, Laffey JG, Fan E, Fanning JP, Panigada M, Bartlett R, Brodie D, Burrell A, Chiumello D, Elhazmi A, Esperatti M, Grasselli G, Hodgson C, Ichiba S, Luna C, Marwali E, Merson L, Murthy S, Nichol A, Ogino M, Pelosi P, Torres A, Ng PY, Fraser JF
  • 雑誌名: Crit Care 巻: 26(1) 号: 1 ページ: 141-141
  • DOI: 10.1186/s13054-022-03983-5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Early predictors of oxygenator exchange during veno-venous extracorporeal membrane oxygenation: A retrospective analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Umei Nao、Ichiba Shingo、Genda Yuki、Mase Hiroshi、Sakamoto Atsuhiro
  • 雑誌名: The International Journal of Artificial Organs 巻: 45 号: 11 ページ: 927-935
  • DOI: 10.1177/03913988221118382
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Need for an Adult Intensive Care Unit Boot Camp for Residents and Fellows: A Cross-Sectional Survey among Intensive Care Unit Directors (2022)
  • 著者名/発表者名: Umei N, Nishimura M, Ichiba S, Sakamoto A, Berg BW
  • 雑誌名: J Nippon Med Sch. 巻: 89(4) ページ: 443-453
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A case of severe respiratory failure due to interstitial pneumonia successfully bridged to lung transplantation from a brain-dead donor using 109-day veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation (2022)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Tokuji、Ichiba Shingo、Sasaki Takashi、Sato Masaaki、Konoeda Chihiro、Okamoto Tsukasa、Miyazaki Yasunari、Nakajima Jun、Sakamoto Atsuhiro
  • 雑誌名: Journal of Artificial Organs 巻: 26 号: 1 ページ: 84-88
  • DOI: 10.1007/s10047-022-01341-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] EXTRACORPOREAL MEMBRANE OXYGENATION FOR ACUTE RESPIRATORY AND CARDIAC FAILURE (2021)
  • 著者名/発表者名: Hideshi ITOH, Nguyen The Binh, Le Ngoc Thanh, Hitomi Ando, Naohiro Inagawa, Shingo Ichiba
  • 雑誌名: The Vietnam Journal of Cardiovascular and Thoracic Surgery 巻: 33 ページ: 55-64
  • DOI: 10.47972/vjcts.v33i.565
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Iliopsoas hematoma in patients undergoing venovenous ECMO (2021)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi H, Ikeda T, Takeuchi I, Ichiba S
  • 雑誌名: Am J Crit Care 巻: 30 号: 1 ページ: 55-63
  • DOI: 10.4037/ajcc2021351
  • 査読あり
• [雑誌論文] COVID-19 Critical Care Consortium. An appraisal of respiratory system compliance in mechanically ventilated covid-19 patients (2021)
  • 著者名/発表者名: 4.Li Bassi G, Suen JY, Dalton HJ, White N, Shrapnel S, Fanning JP, Liquet B, Hinton S, Vuorinen A, Booth G, Millar JE, Forsyth S, Panigada M, Laffey J, Brodie D, Fan E, Torres A, Chiumello D, Corley A, Elhazmi A, Hodgson C, Ichiba S, Luna C, Murthy S, Nichol A, Ng PY, Ogino M, Pesenti A, Trieu HT, Fraser JF
  • 雑誌名: Crit Care 巻: 25 号: 11 ページ: 199-199
  • DOI: 10.1097/cce.0000000000000567
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Expanding controlled donation after the circulatory determination of death: stronger emphasis on different cultural, religious, and legal backgrounds is needed (2021)
  • 著者名/発表者名: Muller T, Brodie D, Lorusso R, MacLaren G, Ichiba S
  • 雑誌名: Intensive Care Med 巻: 47 号: 6 ページ: 724-725
  • DOI: 10.1007/s00134-021-06405-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lung transplant after long-term veno-venous extracorporeal membrane oxygenation: a case report (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyasu N, Sato M, Anraku M, Ichiba S, Nakajima J
  • 雑誌名: J Cardiovasc Surg 巻: 16 号: 1 ページ: 246-246
  • DOI: 10.1186/s13019-021-01614-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Catheter related thrombosis after cardiac surg-ery in patients with central venous and pulmonary artery catheters inserted into the right internal jugular vein: a single-center, prospective, observational study (2021)
  • 著者名/発表者名: 7.Idei M, Seino Y, Sato N, Saishu Y, Goto S, Namekawa M, Moriwaki S, Ishikawa J, Kamei D, Nakagawa M, Ichiba S, Nomura T
  • 雑誌名: Heart vessels 巻: 37 号: 4 ページ: 691-696
  • DOI: 10.1007/s00380-021-01955-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hospital survival outcomes in acute respiratory distress syndrome patients receiving veno-venous extracorporeal membrane oxygenation for longer than 28 days: A retrospective study (2021)
  • 著者名/発表者名: Umei N, Ichiba S, Genda Y, Mase H, Sakamoto A
  • 雑誌名: Artif Organs 巻: 45 号: 12 ページ: 1533-1542
  • DOI: 10.1111/aor.14051
  • 査読あり
• [雑誌論文] COVID-19とECMO/血液浄化装置の管理 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一, 中山拓也, 市場晋吾
  • 雑誌名: 日本急性血液浄化学会雑誌 巻: 12 ページ: 15-19
  • NAID: 40022771623
  • 査読あり
• [雑誌論文] 今, 臨床工学技士が知っておきたいCOVID-19 up-to-date（第3回）. COVID-19症例におけるECMOの成績. (2021)
  • 著者名/発表者名: 市場晋吾
  • 雑誌名: Clinical Engineering 巻: 32 ページ: 484-491
• [雑誌論文] 体外循環と補助循環の基礎と臨床 -循環と呼吸の補助循環, 基礎と臨床-. (2021)
  • 著者名/発表者名: 市場晋吾
  • 雑誌名: Clinical Engineering. 巻: 32 ページ: 477-483
• [雑誌論文] An appraisal of respiratory system compliance in mechanically ventilated covid-19 patients (2021)
  • 著者名/発表者名: Li Bassi G, Suen JY, Dalton HJ, Liquet B, Hinton S, Millar JE, Forsyth S, Panigada M, Laffey J,Corley A, Hodgson C, Ichiba S, Luna C, Murthy S, Nichol A, Ng PY, Ogino M, Pesenti A, Trieu HT, Fraser JF; COVID-19 Critical Care Consortium
  • 雑誌名: Crit Care. 巻: 25 号: 1 ページ: 199-199
  • DOI: 10.1186/s13054-021-03518-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Online Prediction of Normal Blood Viscosity During Cardiopulmonary Bypass Using Hematocrit- and Temperature-Dependent Model (2020)
  • 著者名/発表者名: Okahara Shigeyuki、Miyamoto Satoshi、Soh Zu、Itoh Hideshi、Takahashi Shinya、Tsuji Toshio
  • 雑誌名: IEEE Access 巻: 8 ページ: 5611-5621
  • DOI: 10.1109/access.2019.2963355
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 体外式膜型人工肺装着時における人工呼吸回路選択の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 英正, 鈴木 健一, 市場 晋吾
  • 雑誌名: 人工呼吸 巻: 37(1) ページ: 103-106
  • 査読あり
• [雑誌論文] 重症呼吸不全に対するVV-ECMOの適応と管理 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤田健亮、市場晋吾
  • 雑誌名: Heart View 巻: 24(4) ページ: 360-366
  • 査読あり
• [雑誌論文] 【集中治療医学レビュー 最新主要文献と解説 2020-'21】II章 集中治療における検査・技術 補助循環(ECMO、IABP、Impella) (2020)
  • 著者名/発表者名: 市場晋吾
  • 雑誌名: 集中治療医学レビュー 巻: 2020-21' ページ: 128-133
  • 査読あり
• [雑誌論文] ECMO管理中の鎮静・鎮痛 (特集 ECMOを極める(1)ER導入編) -- (ECMOの管理を極める) (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤田 健亮, 梅井 菜央, 源田 雄紀, 間瀬 大司, 市場 晋吾
  • 雑誌名: 救急医学 巻: 44(2) ページ: 213-221
  • NAID: 40022162488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Awake ECMOの管理 (特集 ECMOを極める(1)ER導入編) -- (ECMOの管理を極める) (2020)
  • 著者名/発表者名: 池田 督司, 市場 晋吾, 増山 素道
  • 雑誌名: 救急医学 巻: 44(2) ページ: 222-228
  • NAID: 40022162492
  • 査読あり
• [雑誌論文] 重症呼吸不全に対するVV-ECMOの適応と管理 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤田健亮, 市場晋吾
  • 雑誌名: Heart View; 24(4): 360-366, 2020. 巻: 24 ページ: 360-366
  • 査読あり
• [雑誌論文] 成人重症呼吸不全に対するECMOにおける終末期医療の実際と問題点 (2019)
  • 著者名/発表者名: 市場晋吾
  • 雑誌名: 人工呼吸; 36(2): 124-129, 2019. 巻: 36 ページ: 124-129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Respiratory ECMO Teamを組織する (2019)
  • 著者名/発表者名: 池田督司, 市場晋吾
  • 雑誌名: ICUとCCU; 43(10): 559-565, 2019. 巻: 43 ページ: 559-565
  • 査読あり
• [雑誌論文] 重症呼吸不全に対する体外式肺補助(ECMO) (2019)
  • 著者名/発表者名: 市場晋吾
  • 雑誌名: 救急・集中治療; 31: 574-579, 2019. 巻: 31 ページ: 574-579
  • 査読あり
• [学会発表] 重症呼吸不全に対するECMOの肺血管抵抗に及ぼす影響ー定常流と拍動流の比較ー (2023)
  • 著者名/発表者名: 安東倫美，伊藤英史，市場晋吾，小畑秀明
  • 学会等名: 第39回日本医工学治療学会
• [学会発表] 腹臥位中の集中治療 当院におけるVV-ECMO下の腹臥位管理法 (2023)
  • 著者名/発表者名: 工藤 弦, 堀部 達也, 加島 広太, 菊地 剛, 志真 奈緒子, 青山 要平, 野村 岳志, 市場 晋吾, 若林 秀隆
  • 学会等名: 第50回日本集中治療医学会
• [学会発表] 集中治療における重症心不全に対する補助循環によるブリッジ-VA-ECMO,ECPELLA,VAD- 当院における心原性ショックに対するMCSブリッジ戦略 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山田 有希子, 市原 有起, 飯塚 慶, 齋藤 聡, 菊池 規子, 服部 英敏, 萩原 誠久, 市場 晋吾, 野村 岳志, 新浪 博士
  • 学会等名: 第50回日本集中治療医学会
• [学会発表] VV-ECMOからの離脱にINTELLiVENT-ASVを使用した一例 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山本 舞, 星野 あつみ, 救仁郷 達也, 石川 淳哉, 清野 雄介, 吉田 拓生, 佐藤 暢夫, 幸野 真樹, 市場 晋吾, 野村 岳志
  • 学会等名: 第50回日本集中治療医学会
• [学会発表] 化学療法後の好中球減少症を伴う敗血症性ショックに対し、VA-ECMOを使用し救命し得た成人症例 (2023)
  • 著者名/発表者名: 星野 あつみ, 山本 舞, 出井 真史, 石川 淳哉, 清野 雄介, 吉田 拓生, 佐藤 暢夫, 中川 雅史, 市場 晋吾, 野村 岳志
  • 学会等名: 第50回日本集中治療医学会
• [学会発表] RV-PA ECMO実験モデルは確立できるか？ (2022)
  • 著者名/発表者名: 伊藤英史，市場晋吾，小畑秀明，岡原重幸，安東倫美，川端晃幸
  • 学会等名: 第38回日本医工学治療学会
• [学会発表] 赤血球の形状変化による人工肺圧勾配の上昇 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岡原重幸, 宮本聡史, 吉野将, 高橋秀暢, 伊藤英史, 曽智, 辻敏夫
  • 学会等名: 第60回日本人工臓器学会
• [学会発表] 人工心肺中のヘマトクリットレベルに対する血液粘度-温度特性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岡原 重幸, 宮本 聡史, 吉野 将, 高橋 秀暢
  • 学会等名: 第47回日本体外循環技術医学会
• [学会発表] 10年後にも役立つECMO治療の基礎 (2022)
  • 著者名/発表者名: 市場晋吾
  • 学会等名: 第60回日本人工臓器学会
  • 招待講演
• [学会発表] 重症呼吸不全に対するECMOの最新知見 (2022)
  • 著者名/発表者名: 市場晋吾
  • 学会等名: 第39回日本医工学治療学会
  • 招待講演
• [学会発表] Impact on Cardiopulmonary Bypass Management for Double Outlet Right Ventricle Repair: compare univentricular repair with biventricular repair (2020)
  • 著者名/発表者名: Hideshi ITOH
  • 学会等名: 16th International Conferences on pediatric mechanical circulatory support systems and pediatric cardiopulmonary bypass
  • 国際学会
• [学会発表] Pitfalls and problems in pediatric perfusion (2019)
  • 著者名/発表者名: Hideshi ITOH
  • 学会等名: The 52nd anniversary scientific conference in E hospital, Hanoi, Vietnam
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Perfusion education in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Hideshi ITOH
  • 学会等名: The 52nd anniversary scientific conference in E hospital, Hanoi, Vietnam
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Use of microbubbles as an approach to blood oxygenation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shingo Ichiba
  • 学会等名: The ASAIO (American Society for Artificial Internal Organs) 65th Annual Conference, 2019. San Francisco, USA.
  • 国際学会
• [学会発表] Prevention and early detection of LV distension in VA ECMO. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shingo Ichiba
  • 学会等名: The 4th Asia-Pacific Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) Conference, 2019. Bangkok, Thailand.
  • 国際学会
• [学会発表] A blood viscosity estimation method based on pressure-flow characteristics of an oxygenator during cardiopulmonary bypass (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Okahara, Hideshi ITOH
  • 学会等名: The 52nd anniversary scientific conference in E hospital, Hanoi, Vietnam
  • 国際学会
• [学会発表] Connecting CRRT to the ECMO Circuit (2019)
  • 著者名/発表者名: Shingo Ichiba
  • 学会等名: The 4th Asia-Pacific Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) Conference, Bangkok, Thailand.
• [学会発表] 重症呼吸不全に対するECMOのTips and Pitfalls. (2019)
  • 著者名/発表者名: 市場晋吾
  • 学会等名: 日本医工学治療学会第35回学術大会, 2019. 東京
  • 招待講演
• [学会発表] ECLS in Japan -Respiratory ECMO-. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shingo Ichiba
  • 学会等名: The 3rd Chinese Society of Extracorporeal Life Support, Chengdu, China.
• [図書] 市場晋吾、清水敬樹 (2020)
  • 著者名/発表者名: ECMO 実践ハンドブックー世界標準の成人ECMO管理
  • 総ページ数: 200
  • 出版者: 羊土社
• [図書] ECMO実践ハンドブック-世界標準の成人ECMO管理. (2020)
  • 著者名/発表者名: 市場晋吾、清水敬樹
  • 総ページ数: 200
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758118613