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本年度は、心臓・血管系の生理モデル構築とモデルの検証を目的に、生理機能を推定するための心臓モデル並びに血管系モデルの構築と生理シミュレータの開発、臨床現場への適用を想定した計測系を開発した。具体的には、下記の課題を実施した。
1)生理モデルの構築
人工心臓周辺部より計測することの出来る生理情報である血圧と血流量を、モデルの入出力信号として採用し、心臓・血管系生理モデルを構築した。構築した生理モデルは、血液の慣性をインダクタンス、血管や心壁の柔らかさをキャパシタンス、血管抵抗をレジスタンス、そして、動脈弁をダイオードで表した数理モデルである。構築した生理モデルにシステム同定法を適用した結果、計測情報である血圧と血流量の信号から、モデル内の血管パラメータの変動を逐次推定することが可能となった。
2)生理シミュレータの構築
構築した生理モデルを検証するため、コンピュータ内に事前に体循環系生理モデルを構築した。そして、心臓と人工心臓から生成された血圧、血流量を模擬した信号から生理モデル内の血管パラメータを推定した。その結果、生理挙動に追随して変動する血管パラメータを推定することができた。本血管パラメータは、人工心臓の治療制御時に後負荷の指標となる。
3)生理モデル推定用センサの開発
臨床現場を想定し、構築した生理モデルの入出力信号である血圧と血流量を、生体内で計測することの出来る埋め込み型センサの開発を実施した。本センサは、埋め込み型人工心臓の出入口に取り付けられるカテーテルに取り付け、カテーテルに生じる血圧と血流量による変化を計測するものである。模擬循環回路を構築して計測性能を評価したところ、短期間であるがシステム同定に適用可能な血圧、血流量を計測することが出来た。
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