インターネットを用いた心機能のリアルタイムカオス解析

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09780787
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 講師 (70241578)
• キーワード: インターネット / カオス / フラクタル / リアルタイム / AQ法 / 心内膜自動計測 / 血管運動 / 末梢血管抵抗

研究概要

本研究の目的は、全く新しい循環制御系の診断法の確立を目指して、インターネット回線を介したネットワークによるリアルタイム診断が可能な、心機能のカオス解析システムの完成を期することである。そのためにAQ法による心内膜自動解析により左室内膜の自動解析を行って左室の一回拍出量を求め、その時系列情報を病院内のイントラネットらしくはインターネツト回線でコンピュータに転送し、解析結果を再びネットワーク回線で伝えるリアルタイムの診断システムの開発を試みた。そのために加齢医学研究所附属病院超音波検査室の超音波診断装置の心内膜自動解析によって解析される左室内腔の容量を、時系列曲線として取り出すことができるように、現有の超音波診断装置に改造を加えた。得られた時系列曲線はリアルタイムで、パーソナルコンピュータ内にADコンバータを介して読み込み、1心拍毎のRR間隔と1回拍出量の時系列データに変換するシステムを試作した。このシステムによって、パーソナルコンピュータ内で定量化、統計計算の他、非線形力学を応用したカオス解析が具現化した。更に特筆される研究成果はトノメトリ法にと同時計測することにより末梢血管抵抗のリアルタイム計測が具現化したことであり、心臓支配自律神経と血管運動支配自律神経を独立して解析することが可能になったので、より詳細な循環機能計測、神経機能計測が可能になった。この成果は新聞やテレビなどマスコミにも取り上げられ注目されている。本解析システムにより生体から非侵襲的に、かつ実時間的に左室容量の時系列曲線を得ることができるようになり、多くの興味深い知見が得られた。特に左室のストロークボリュームの時系列変動におけるカオス性が発見され、生体の非線形ダイナミクスを解析する上で非常に興味深いとともに、診断学的な新しい意義も示唆された。本研究によって全く新しい画期的な循環機能、自律神経機能診断法が確立すると同時に、今後膨大なデータ処理が必要になることが自明である医療分野に、インターネットを応用した医療情報処理の新しい方法論が確立されうるものと期待される。

研究成果

• [文献書誌] T.Yambe et al.: "Monitoring system for the totally implantable ventricular assist system by use of sensors for virtual reality" Int J Artif Organs. Vol.21,No.6. 348-352 (1998)
• [文献書誌] T.Yambe et al.: "Left Heart Bypass Using the Oscillated Blood Flow with Totally Implantable Vibrating Flow Pump" Int J Artif Organs. Vol.55,No.5. 426-429 (1998)
• [文献書誌] T.Yambe et al.: "Virtual Percutaneous Transluminal Coronary Angioplasty System for an Educational Support System" Int J Artif Organs. Vol.22,No.8. 710-713 (1998)
• [文献書誌] T.Yambe et al.: "Continuous Monitoring of Autonomic Nerve Information for the Control of an Artificial Heart" ASAIO Journal. Vol.44,No.5. 696-699 (1998)
• [文献書誌] T.Yambe et al.: "Origin of Chaos in the Circulation Open Loop Analyis With an Artificial Heart" ASAIO Journal. Vol.44,No.5. 700-703 (1998)
• [文献書誌] T.Yambe et al.: "Control of the Pulmonary Arterial Resistance by the Use of the Oscillated Assist Flow" Int J Artif Organs. Vol.22,No.5. 430-433 (1998)
• [文献書誌] A.Tanaka,T.Yambe et al.: "Application of Adaptive Pole Assignment Method to Vascular Resistance-Based Control for Total Artificial Heart" Springer-Verlag Tokyo. Artificial Heart 6. 424-427 (1998)
• [文献書誌] T.Yambe et al.: "Sympathetic Nerve Adjustment to Artificial Circulation" Springer-Verlag Tokyo. Artificial Heart 6. 308-312 (1998)
• [文献書誌] 山家智之、その他: "循環系のカオスの起源と臨床応用について" 加齢医学研究所雑誌. 第50巻第1号. 1-16 (1998)
• [文献書誌] 山家智之、その他: "複雑系としての心臓血管系のカオス的ダイナミクスに与えるACE阻害薬の影響" Progress in Medicine. Vol.18,No.10. 141-150 (1998)