V-A ECMO治療成績向上のための最適な左室後負荷軽減法の検討

研究課題

研究課題/領域番号	21K09090
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	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	藤井政彦国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 客員研究員 (80836114)
研究分担者	西中知博国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (00256570)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス	交付 (2022年度)
配分額 *注記	4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円) 2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円) 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円) 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード	V-A ECMO / 重症心不全 / 遠心ポンプ / ECMO / LV unloading / ECG-synchronized ECMO / Impella
研究開始時の研究の概要	内科的治療に反応しない急性循環不全に対し、V-A ECMOが幅広く使用されるが、末梢側からの逆行性送血により心機能に対して回復阻害因子となると言われている。その対策として左室後負荷軽減 (LV unloading) が有用とされているが、併用される方法は侵襲的であり出血や血栓塞栓などの合併症発生の観点から最適な方法は未だ確立していない。本研究では、V-A ECMOによる逆行性送血が心臓および全身に与える影響を分析し、最適なLV unloading のための条件を解明する。さらにV-A ECMO単独で左室後負荷制御を可能とする方法の開発を行い、ECMO治療成績の向上を目指す。
研究実績の概要	重篤な急性循環不全に対し、迅速性・低侵襲性・循環補助能力等から静脈-動脈バイパス方式によるV-A ECMO (Veno-arterial Extracorporeal Membrane Oxygenation)が臨床使用されている。強力な循環呼吸補助が可能である一方で、末梢側からの逆行性送血によって左室後負荷増大等に伴い心臓への負荷が悪化する可能性がある。このため心不全の重症度に応じた左室減負荷法等が必要である。逆行性送血を伴うV-A ECMOが循環動態、心機能等の心臓を含む生体に与える影響と左室減負荷法の条件を解明するため、V-A ECMO流量と左室ベント流量の割合が与える影響について検討した。マイクロスフェア冠動脈注入による急性心不全動物モデルに対してV-A ECMOと左室ベントを装着し、V-A ECMO流量-左室ベント流量比を変化させ、心機能、血行動態等を分析した。結果、左室ベント施行は左室圧、容積等を低下させる一方、過度な左室ベント施行は右室機能等への影響を発生させた。すなわち、V-A ECMOと付与する左室ベントの適切な流量割合は、左右両心室機能のバランス等に基づいて調整する必要があることが明らかとなった。またV-A ECMO施行中の左室後負荷軽減、心臓への負荷制御を目指し、V-A ECMO循環補助と自己心拍出を制御可能とすべく、遠心ポンプ変動回転駆動システムの研究を行っている。自己心拍に同期・非同期に遠心ポンプの変動回転駆動を行うシステムを備えたV-A ECMOによる循環補助においてV-A ECMO循環補助と自己心拍出の血流量、タイミング等の変化が循環動態、心機能等を含む生体に与える影響を検討している。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 2: おおむね順調に進展している理由逆行性送血を伴うV-A ECMOが心機能等の心臓を含む生体に与える影響と左室減負荷法の条件を解明するために、急性心不全動物モデルにおいてV-A ECMOに左室ベントを付与した際のV-A ECMOと左室ベントの流量割合が心機能等の心臓を含む生体に与える影響を研究し、その適切な流量割合は左右両心室機能のバランス等に基づいて調整する必要があることを示した。さらに、V-A ECMO施行中の左室後負荷軽減、心臓への負荷制御を目指し、自己心拍に同期・非同期に遠心ポンプの変動回転駆動を行うシステムを備えたV-A ECMOによる循環補助が循環動態、心機能等を含む生体に与える影響を検討している。
今後の研究の推進方策	自己心拍に同期・非同期に遠心ポンプの変動回転駆動を行うシステムを備えたV-A ECMOによる循環補助が循環動態、心機能等を含む生体に与える影響を、急性心不全動物モデル、及び慢性心不全動物モデルを用いて検討を行う。