| 研究課題/領域番号 |
25282125
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578)
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| 研究分担者 |
白石 泰之 東北大学, 加齢医学研究所, 准教授 (00329137)
三浦 英和 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (50451894)
吉澤 誠 東北大学, サイバーサイエンスセンター, 教授 (60166931)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 高血圧制御装置 / 自律神経 / 腎神経 / 完全埋め込み型 / 電子冷却素子 / 高血圧 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、世界で初めての「患者が自分で、必要な時に、血圧を下げることができる完全埋め込み型血圧低下装置」の開発である。薬剤抵抗性の重症の高血圧患者に対して副腎腫瘍切除や、腎動脈の自律神経アブレーション手術などの臨床試験が試みられている。しかしながら、腎動脈のアブレーション手術は、人体の需要や血圧の変化に対応した適切な腎機能制御が困難になる可能性がある。そこで、腎動脈の周辺の腎交感神経に電子冷却素子を埋め込み、体外から必要な時だけ腎動脈を冷却し、腎交感神経を抑制することができれば、腎動脈が拡張し、レニンが適切に制御され、尿量が適切に増加し、血圧をコントロールすることができるので、特許を出願した。本邦における高血圧患者は4000万に上るという報告もあり（日本高血圧学会）、高血圧は心筋梗塞、脳梗塞、解離性大動脈瘤の破裂などにも関連する重要なリスク因子の一つである。外来における適切な診療によってコントロールされる患者も多いが、薬剤抵抗性で、三剤以上の薬剤でも適切なコントロールが得られない重症の高血圧患者の予後は限定されているのが現状である。
高血圧のコントロールに関しては腎交感神経の適切な制御が必要という概念を得、特許を申請し「患者が自分で、必要な時だけ血圧を下げることができる埋め込み型血圧低下装置」の発明に至り、本研究の結果、試作機による急性の動物実験を行い、腎動脈神経活動の抑制に成功した。
完全埋め込み型血圧低下装置のシステムは、腎動脈周辺に埋め込まれる電子冷却素子システムとそれに融合した経皮エネルギー伝送ユニットの体内２次コイル、さらにこれに体外から電磁駆動力を供給する体外に設置された1次コイルから構成されるシンプルなデバイスで、ペースメーカとほぼ同等の手術手技で簡便に埋込み手術を行うことができる。
現在、良好な動物実験結果が得られており将来性が期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究の開発目標は、世界で初めての「患者が自分で血圧を下げることができる完全埋め込み型血圧低下装置」の開発である。そのために、完全埋め込み型血圧低下装置の開発研究を行い、試作したシステムの基本性能を恒温槽で確認した後に、モック循環回路でテストし、大学院医学系研究科動物実験倫理委員会の審査の後、健康な山羊を使った動物実験を行って、その交感神経活動、腎血流、心臓血管系における血行動態、腎機能に与える効果を確認するものである。
血圧低下装置のシステムは、腎動脈周辺に埋め込まれる電子冷却素子システムとそれに融合した経皮エネルギー伝送ユニット２次コイル、さらにこれに体外から電磁駆動力を供給する1次コイルから構成されるシンプルなデバイスで、ペースメーカとほぼ同等の手術手技で簡便に埋込み手術を行うことができる。患者は、自分で必要と判断した時に１次コイルを稼働させれば、腎動脈神経が冷却され、腎交感神経活動が抑制されるので、腎動脈は拡張し、尿量は増加し、レニン・アンギオテンシン・アルドステロン系の液性因子が適度にコントロールされ、血圧は下がる。従って、患者は自宅で血圧を計りながら、あるいは、自分で症状を感じながら、適切に血圧をコントロールすることができる。
そのために、システムの試作品開発を目指し、試作したシステムの基本性能を恒温槽で確認した後に、モック循環回路でテストする。モック循環回路では、人工心臓を使った左心循環模擬回路で、腎動脈循環を再現し、試作システムの冷却作用と、反対側の温熱作用を最適化し、理想的なシステム開発を試みる。
現在までに動物実験で血圧変動時の腎交感神経活動記録に成功し、順調に研究が進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の開発目標は、世界で初めての「患者が自分で血圧を下げることができる完全埋め込み型血圧低下装置」の開発である。そのために、完全埋め込み型血圧低下装置の開発研究を行い、試作したシステムの基本性能を恒温槽で確認した後に、モック循環回路でテストし、大学院医学系研究科動物実験倫理委員会の審査の後、健康な山羊を使った動物実験を行って、その交感神経活動、腎血流、心臓血管系における血行動態、腎機能、尿排泄に与える効果を確認する。
血圧低下装置のシステムは、腎動脈周辺に埋め込まれる電子冷却素子システムとそれに融合した経皮エネルギー伝送ユニット２次コイル、さらにこれに体外から電磁駆動力を供給する1次コイルから構成されるシンプルなデバイスで、ペースメーカとほぼ同等の手術手技で簡便に埋込み手術を行うことができる。患者は、自分で必要と判断した時に１次コイルを稼働させれば、腎動脈神経が冷却され、腎交感神経活動が抑制されるので、腎動脈は拡張し、尿量は増加し、レニン・アンギオテンシン・アルドステロン系の液性因子が適度にコントロールされ、血圧は下がる。従って、患者は自宅で血圧を計りながら、あるいは、自分で症状を感じながら、適切に血圧をコントロールすることができる。
そのために、システムの試作品開発を目指し、試作したシステムの基本性能を恒温槽で確認した後に、モック循環回路でテストする。モック循環回路では、人工心臓を使った左心循環模擬回路で、腎動脈循環を再現し、試作システムの冷却作用と、反対側の温熱作用を最適化し、理想的なシステム開発を試みる。
試作したシステムは、大学院医学系研究科動物実験倫理委員会の審査の後、動物実験に供し、腎動脈神経の冷却試験を試み、その効果絵を確認する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究の目的は、世界で初めての「患者が自分で、必要な時に、血圧を下げることができる完全埋め込み型血圧低下装置」の開発である。本邦における高血圧患者は4000万に上り（日本高血圧学会）、外来診療でコントロールできる患者も多いが、薬剤抵抗性の高血圧患者の予後は限定されている。そこで腎交感神経に電子冷却素子を埋め込み、体外から必要な時だけ腎動脈を冷却し、腎交感神経を抑制することができれば、腎動脈が拡張し、レニンが適切に制御され、血圧をコントロールすることができ、体外から経皮エネルギー伝送システムにより駆動できる(特願2012-161453)ので、特許を出願している。今年度までシステムの試作に集中し、試作システムの動物実験を開始したところで若干繰り越しは残したが、今年度は動物実験も進めており、さらに動物実験を次年度以降に集中して行うため、研究費用の一部を次年度にも移行させた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度以降は、今年度までに完成された完全埋込型システムをモック実験でリファインしつつ、動物実験を行い、システムの安全性、耐久性などの評価を行う。具体的には、成山羊を用いて薬剤投与による高血圧誘導ヤギ実験システムを作成し、手術を行って腎交感神経表面に電極を装着する。このペルチェ冷却素子に組み合わせた二次コイルによる通電による高血圧治療効果を確認する。
最終年度までに、臨床のピボタルスタディが可能なレベルの完全埋め込み型の血圧低下装置の開発を行い、健康な成山羊６頭を使った慢性動物実験を行い、その血圧変化コントロール装置の基本性能を確認しつつ、慢性耐久性試験を行い、３ヶ月生存で耐久性を確認し、三ヶ月後の病理解剖を行い、埋込みデバイス周辺組織の病理組織変化を確認する。さらに、高血圧モデル山羊を作成し、埋め込み型血圧低下装置の埋込み手術を行って装着山羊の基本性能試験を並列して行う。
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