心臓外科治療支援を目的とした血液循環シミュレ-タの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09557112
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 梅津 光生 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90132927)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤本 哲男 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 助教授 (50267473) ; 川副 浩平 岩手医科大学, 医学部, 教授 (50075561) ; 北村 信夫 京都府立医科大学, 医学部, 教授 (70075513) ; 益田 博之 日本コーリン株式会社, 開発本部長 ; 内山 明彦 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50063615)
• Keywords: 機械式血液循環シミュレータ / 人工血管 / 圧一容積関係 / 特性インビーダンス / 一回拍出量 / 大動脈モデル / 動脈負荷 / 心臓ポンプ仕事

Research Abstract

これまで開発を進めてきた機械式血液循環シミュレータ(Mock Circulatory System;MCS)を心臓外科治療支援に応用するために,第3年度目は,人工血管置換時の心臓の血液拍出機能の評価を試みる作業を中心に行った.開発したシミュレーターの特長は,動脈血管モデル部に人工血管を装着でき,左心室の拍出形態を任意に設定できることにある.そこで,人工血管置換による動脈系の心機能に対する負荷を定量化することを本年度の目的とした.まず,大動脈部人工血管置換前後の生体心機能変化を把握するために,イヌを用いた急性動物実験を行い,大動脈弓部から腹部大動脈にかけてバイパスした人工血管と生体大動脈の血流を交互に遮断することにより,動脈血管内の圧力流量特性を変化させ,左心室内圧-容積関係から心仕事を算出した.生体大動脈に比べて,人工血管内の血流灌流時には,動脈血流の特性インピーダンスは2.6倍高値を示し,このときの左室の一回拍出量は14%減少し,一回拍出ポンプ仕事は約1.5倍に増大した.血液循環シミュレータにおいて,下行大動脈モデル部を生体血管と同等の圧力-容積特性を有するシリコン製大動脈モデルから人工血管に置換し,左心室モデルにおいて生体拍出血流波形を再現し,拍出量を4L/min一定としたとき,動脈系モデル部の特性インピーダンスは2.4倍高く,左心室モデルのポンプ仕事は1.5倍に増大するという結果を得ることができた.

Research Products

• [Publications] 梅津光生: "循環系シミュレ-タ"計測と制御. 38-5. 312-316 (1999)
• [Publications] Y.Shirashi,T.Fujimoto and M.Umezu: "Effects of cardiac function on an arterial vascular graft implanation"Artif Organs. 23-7. 685 (1999)