脊随損傷患者の血圧調節失調を克服するためのバイオニック血圧制御システムの開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18100006
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 砂川 賢二 九州大学, 医学研究院, 教授 (50163043)
• 研究分担者: 廣岡 良隆 九州大学, 大学病院, 講師 (90284497) ; 戸高 浩司 九州大学, 大学病院, 特任准教授 (40398061) ; 樗木 晶子 九州大学, 医学研究院, 教授 (60216497)
• 連携研究者: 川田 徹 国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (30243752)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: バイオニック医学 / 血圧制御 / 脊髄損傷 / 自動治療 / 生体医工学

研究概要

脊髄損傷(特に頚髄損傷)患者は交感神経の切断により重篤な体位性低血圧に苛まれる。本研究は交感神経の活動を電子的な血管運動中枢で制御(バイオニック血圧制御)することにより、脊髄損傷患者の血圧を安定化させる基盤技術を開発することを目的とする。脊髄損傷患者では皮膚の電気刺激で交感神経が活性化され血圧が上昇する。そこで我々はこの皮膚刺激による血圧応答をアクチュエーターとして利用し、血圧を負帰還情報とするバイオニック血圧制御システムを試作した。バイオニック血圧制御システムは脊髄損傷患者の体位性低血圧を完全に予防することが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Peak systolic mitral annulus velocity reflects the status of entricular-arterial coupling-theoretical and experimental analyses. (2011)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Kawada T, Sunagawa K, Sugimachi M.
  • 雑誌名: J Am Soc Echocardiogr. 24 ページ: 582-591
• [雑誌論文] Imbalance of central nitric oxide and reactive oxygen species in the regulation of sympathetic activity and neural mechanisms of hypertension. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirooka Y, Kishi T, Sakai K, Takeshita A, Sunagawa K.
  • 雑誌名: Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 300 ページ: R818-826
• [雑誌論文] Baroreflex sensitivity might predict responders to milrinone in patients with heart failure. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kishi T, Sunagawa K.
  • 雑誌名: Int Heart J. 51 ページ: 411-415
• [雑誌論文] Blockade of mineralocorticoid receptors improves salt-induced left-ventricular systolic dysfunction through attenuation of enhanced sympathetic drive in mice with pressure overload. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Hirooka Y, Sunagawa K.
  • 雑誌名: J Hypertens. 28 ページ: 1449-1458
• [雑誌論文] Angiotensin II type 1 receptor-activated caspase-3 through ras/mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase in the rostral ventrolateral medulla is involved in sympathoexcitation in stroke-prone spontaneously hypertensive rats. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kishi T, Hirooka Y, Konno S, Ogawa K, Sunagawa K.
  • 雑誌名: Hypertension. 55 ページ: 291-297
• [雑誌論文] Bionic cardiology : exploration into a wealth of controllable body parts in the cardiovascular system. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugimachi M, Sunagawa K.
  • 雑誌名: IEEE Rev Biomed Eng. 2 ページ: 172-186
• [雑誌論文] Acquisition of Brain Na Sensitivity Contributes to Salt-Induced Sympathoexcitation and Cardiac Dysfunction in Mice With Pressure Overload. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Hirooka Y, Sunagawa K.
  • 雑誌名: Circ Res. 104 ページ: 1004-1011
• [雑誌論文] Servo-Controlled Hind-Limb Electrical Stimulation for Short-Term Arterial Pressure Control. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawada T, Shimizu S, Yamamoto H, Shishido T, Kamiya A, Miyamoto T, Sunagawa K, Sugimachi M.
  • 雑誌名: Circ J. 73 ページ: 851-859
• [雑誌論文] Muscle mechanoreflex augments arterial baroreflex-mediated dynamic sympathetic response to carotid sinus pressure. (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto K, Kawada T, Kamiya A, Takaki H, Shishido T, Sunagawa K, Sugimachi M.
  • 雑誌名: Am J Physiol Heart Circ Physiol. 295 ページ: H1081-H1089
• [雑誌論文] Modulation of the myocardial redox state by vagal nerve stimulation after experimental myocardial infarction. (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi T, Ide T, Yamato M, Kudou W, Andou M, Hirooka Y, Utsumi H, Tsutsui H, Sunagawa K.
  • 雑誌名: Cardiovasc Res. 77 ページ: 713-721
• [雑誌論文] Short-term electroacupuncture at Zusanli resets the arterial baroreflex neural arc toward lower sympathetic nerve activity. (2006)
  • 著者名/発表者名: Michikami D, Kamiya A, Kawada T, Inagaki M, Shishido T, Yamamoto K, Ariumi H, Iwase S, Sugenoya J, Sunagawa K, Sugimachi M.
  • 雑誌名: Am J Physiol Heart Circ Physiol. 291 ページ: H318-H326
• [学会発表] Baroreflex failure makes patients super susceptible to volume overload and predisposes patients to pulmonary edema in the absence of left ventricular systolic failure. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa K.
  • 学会等名: 21th International Symposium on the autonomic nervous system.
  • 発表場所: Orland, U.S.A.
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] Baroreflex regulates arterial pressure by modulating vascular properties, not by modulating ventricular properties. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa K.
  • 学会等名: 21th International Symposium on the autonomic nervous system.
  • 発表場所: Orland, U.S.A.
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] Estimated Venous Return Surface and Cardiac Output Curve Precisely Predicts New Hemodynamics after Volume Change. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sugimachi M, Sunagawa K, Uemura K, Kamiya A, Shimizu S, Inagaki M, Shishido T.
  • 学会等名: IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Automated Drug Delivery System for the Management of Hemodynamics and Cardiac Energetic in Acute Heart Failure. (2010)
  • 著者名/発表者名: Uemura K, Sugimachi M, Kawada T, Sunagawa K.
  • 学会等名: IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Development of Artificial Bionic Baroreflex System. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa K, Sugimachi M.
  • 学会等名: 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] How to quantitatively synthesize dynamic changes in arterial pressure from baroreflexly modulated ventricular and arterial properties. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto T, Murayama Y, Tobushi T, Sakamoto K, Tanaka A, Tsutsumi T, Sunagawa K.
  • 学会等名: IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] Physiological Significance of Pressure-Volume Relationship : A Load-Independent Index and a Determinant of Pump Function. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sugimachi M, Sunagawa K, Uemura K, Shishido T.
  • 学会等名: IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] The Pressure-Volume Relationship of the Heart : Past, Present and Future. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa K.
  • 学会等名: IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] (2010)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa K, Kawada T, Ando M, Tanaka A, Sakamoto T, Onitsuka K, Murayama Y, Ide T, Sunagawa K.
  • 学会等名: Experimental Biology 2010.
  • 発表場所: Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2010-04-28
• [学会発表] Equilibrium analysis between the venous return surface and cardiac output curve enables us to predict hemodynamic impact of percutaneous cardiopulmonary support. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tanaka A, Sunagawa K.
  • 学会等名: Experimental Biology 2010.
  • 発表場所: Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2010-04-28
• [学会発表] Telmisartan inhibits sympathetic nerve activity through the inhibition of oxidative stress and increase in NO and GABA in the brain of hypertensive rats. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kishi T, Hirooka Y, Sunagawa K.
  • 学会等名: Experimental Biology 2010.
  • 発表場所: Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2010-04-26
• [学会発表] Angiotensin (1-7) into rostral ventrolateral medulla is enhanced in spontaneously hypertensive rats (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakagaki T, Hirooka Y, Ito K, Hoka S, Sunagawa K.
  • 学会等名: Experimental Biology 2010.
  • 発表場所: Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2010-04-26
• [学会発表] Quantitative synthesis of dynamic baroreflex pressure regulation using baroreflex induced changes in ventricular and vascular properties. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto T, Tsutsumi T, Murayama Y, Tanaka A, Tobushi T, Sakamoto K, Sunagawa K.
  • 学会等名: Experimental Biology 2010.
  • 発表場所: Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2010-04-26
• [学会発表] The Reduction of Brain Sigma-1 Receptor Contributes to Sympathetic Hyperactivation in Heart Failure. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Hirooka Y, Sunagawa K.
  • 学会等名: Scientific Sessions 2009 of the American Heart Association.
  • 発表場所: Orland, U.S.A.
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] Left Ventricular Hypertrophy Enhances the Expression of Mineralocorticoid Receptor and Epithelial Na Channels in the Brain and Leads to Salt-sensitive Sympathetic Hyperactivation and Left Ventricular Dysfunction. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Hirooka Y, Sunagawa K.
  • 学会等名: Scientific Sessions 2009 of the American Heart Association.
  • 発表場所: Orland, U.S.A.
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] Impact of Bionic Cardiology in Treating Refractory Cardiovascular Diseases. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa K.
  • 学会等名: The 5^<th> China-Japan Cardiovascular Forum.
  • 発表場所: Beijind, Chaina
  • 年月日: 2009-11-12
• [学会発表] Bionic autonomic neuromodulation revolutionizes cardiology in the 21st century. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa K.
  • 学会等名: 31^<st> Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biokigy Society.
  • 発表場所: Mineapolis, U.S.A.
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Transneural Treatment in Patients with Arterial Pressure Dysregulation. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa K.
  • 学会等名: 17^<th> Asian Pacific Congress of Cardiology.
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2009-05-21
• [学会発表] Equilibrium analysis between the venous return surface and cardiac output curve enables us to predict hemodynamic impact of percutaneous cardiopulmonary support. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka A, Tsutsumi T, Sakamoto K, Hosokawa K, Murayama Y, Sunagawa K.
  • 学会等名: Experimental Biology 2009.
  • 発表場所: New Orleans, U.S.A.
  • 年月日: 2009-04-20
• [学会発表] Brain salt sensitivity in mice with LVH is enhanced via Rho-kinase pathway through ENaC activation. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Hirooka Y, Sunagawa K.
  • 学会等名: Experimental Biology 2009.
  • 発表場所: New Orleans, U.S.A.
  • 年月日: 2009-04-19
• [学会発表] Transcutaneous bionic baroreflex system is widely applicable for preventing severe orthostatic hypotension in patients with cervical cord injury. (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshida M, Chishaki A, Murayama Y, Kimura S, Ando M, Saito T, Shiba K, Shiino T, Todaka K, Sunagawa K.
  • 学会等名: Scientific Sessions 2008 of the American Heart Association.
  • 発表場所: New Orleans, U.S.A.
  • 年月日: 2008-11-12
• [学会発表] Intelligent neural regulation in managing cardiovascular diseases. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa K.
  • 学会等名: 18th Meeting of the Cardiovascular System Dynamics Society.
  • 発表場所: Atlanta, U.S.A.
  • 年月日: 2008-09-28
• [学会発表] Noninvasive Transcutaneous Bionic Baroreflex System Prevents Severe Orthostatic Hypotension in Patients with Spinal Cord Injury. (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshida M, Murayama Y, Chishaki A, Sunagawa K.
  • 学会等名: 30^<th> Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] Noninvasive Transcutaneous Bionic Baroreflex System Prevents Severe Orthostatic Hypotension in patients with Spinal Cord Injury. (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshida M, Chishaki A, Saito T, Kimura S, Ando M, Tsutsumi T, Shiba K, Murayama Y, Sunagawa K.
  • 学会等名: Experimental Biology 2008.
  • 発表場所: San Diego, U.S.A.
  • 年月日: 2008-04-06
• [学会発表] Autonomic modulation by vagus nerve stimulation in heart failure. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa K.
  • 学会等名: Experimental Biology 2008.
  • 発表場所: San Diego, U.S.A.
  • 年月日: 2008-04-06
• [学会発表] Impaired neurogenesis in the rostral ventrolateral medulla causes hypertension in stroke-prone spontaneously hypertensive rats. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kishi T, Hirooka Y, Sunagawa K.
  • 学会等名: Heart Association.
  • 発表場所: Orland, U.S.A.
  • 年月日: 2007-11-07
• [学会発表] High salt diet exacerbates hypertension via increased oxidative stress in the rostral ventrolateral medulla and sympathetic hyperactivity in spontaneously hypertensive rats. (2007)
  • 著者名/発表者名: Koga Y, Hirooka Y, Araki S, Nozoe M, Kishi T, Sunagawa K.
  • 学会等名: Heart Association.
  • 発表場所: Orland, U.S.A.
  • 年月日: 2007-11-07
• [学会発表] Modulation of the myocardial redox state by vagal nerve stimulation after experimental myocardial infarction. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi T, Ide T, Yamato M, Kudou W, Andou M, Hirooka Y, Utsumi H, Tsutsui H, Sunagawa K.
  • 学会等名: Heart Association.
  • 発表場所: Orland, U.S.A.
  • 年月日: 2007-11-07
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/cardiol/kyoshitsu/baio/index.html
• [産業財産権] 経皮的電気刺激による血圧安定化システム (2008)
  • 発明者名: 砂川賢二
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権番号: 台湾特許,97139667
  • 出願年月日: 2008-10-15
• [産業財産権] 経皮的電気刺激による血圧安定化システム (2008)
  • 発明者名: 砂川賢二
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権番号: PCT,PCT/JP2008/002922
  • 出願年月日: 2008-10-15
• [産業財産権] 経皮的電気刺激による血圧安定化システム (2008)
  • 発明者名: 砂川賢二
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権番号: 台湾特許,97139667
  • 出願年月日: 2008-10-15