人工心肺バイパスに伴う脳機能障害に関する微小循環科学的分析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11470280
• 研究機関: 国立循環器病センター
• 研究代表者: 新見 英幸 国立循環器病センター研究所, 脈管生理部, 部長 (50026134)
• 研究分担者: 山口 三郎 国立循環器病センター研究所, 脈管生理部, 室長 (00182436) ; 関 淳二 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 室長 (20163082) ; 畔 政和 国立循環器病センター研究所, 病院手術部, 部長
• キーワード: 人工心肺バイパス / 脳機能障害 / 生体顕微鏡観察 / 赤血球速度 / 脳微小循環 / 微小血管拡張 / 拍動性 / 血流自動調節

研究概要

心臓手術後に伴う脳神経機能異常を解明する目的で、定温ラット人工心肺バイパス定温時の脳微小循環動態の変化を、脳皮質微小血管系を直接に生体観察する方法により調べた。人工心肺バイパス流量を変え、動脈圧を50mmHgから200mmHgまで変えた。フィブリレータを用いて心拍動を停止させる方法により、新しい非拍動(定常流)モデルを作成した。蛍光標識法により脳微小循環系を可視化し、生体ビデオ顕微鏡を用いて観察記録を行った。画像解析により、径が約40μmレベルの脳細動脈を選択し、これに流れる赤血球の速度(mm/sec)を測定し、これらから流量(nl/sec)を算出した。
データ解析の結果、動脈圧の変化に伴う脳細動脈の血流動態は、流れに拍動性が有る無しによって、著しい相違が現れた。拍動が存在する場合には、脳微小血管に動脈圧変化に応答する血管拡張/収縮が起り、その結果、脳細動脈血流がほぼ一定に保たれる、いわゆる「自動調節」が現れた。しかし、非拍動の場合には、血管拡張/収縮が起らなく、自動調節が消失した。これは拍動性の人工心肺バイパスが、非拍動のものより、有利であることを示しており、従来から懸案であった「人工循環における拍動性問題」を解決する糸口を与えている。

研究成果

• [文献書誌] Y.Ohnish,QH.Hu,S.Yamaguchi,H.Niimi: "Cerebral microcirculatory changes in rat with cardiopulmonary bypass using fluorescence videomicroscopy."Clinical Hemorheology & Microcirculation. 24(in press). (2001)
• [文献書誌] H.Niimi,K.Nageswari,T.Yamakawa et al: "Microcirculatory characterization of cerebral angiogenesis in mice using videomicroscopy."Clinical Hemorheology & Microcirculation. 23. 323-333 (2000)
• [文献書誌] S.Yamaguchi,T.Yamakawa H.Niimi: "Microcirculatory responses to repeated embolism-reperfusion in cat cerebral microvessels"Clinical Hemorheology & Microcirculation. 23. 345-351 (2000)
• [文献書誌] H.Niimi,S.Yamaguchi,QH.Hu,FY.Zhuang: "Microvascular vasodilaory responses to electric acupuncture in rat brain under acute hemorrhagic hypotension"Clinical Hemorheology & Microcirculation. 23. 207-217 (2000)
• [文献書誌] S.Amatyakul,S.Patumraj,H.Niimi: "Effects of adrenomedullin on the cardiac performance and coronary flow in an isolated rat heart model."Clinical Hemorheology & Microcirculation. 23. 307-312 (2000)
• [文献書誌] Y.Ohnishi,M.Kuro,OH Hu,H.Niimi: "Pial microcirculatory autoregulation in rat with a cardiopulmonary bypass using fluorescence videomicroscopy."Microcirculation annual. 14. 77-78 (1999)
• [文献書誌] R.R.Puniyani,H.Niimi: "APPLIED CLINICAL HEMORHEOLOGY"Quest Publications, Munbai, India. 220 (1999)
• [文献書誌] H.Niimi,Y.Komai,S.Yamaguchi: "Clinical Application of Computational Mechanics to the Cardiovascular System (Numerical simulation of co-operative regulation in the cerebral microvascular arcadal network)"Springer-Verlag,Tokyo. 288(174-185) (2000)