新しい概念のもとに考案した「心機能回復促進型左心補助人工心臓」の有用性の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480299
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 宮脇 富士夫 東京電機大学, 理工学部, 教授 (50174222)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梅津 光生 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90132927) ; 高谷 節雄 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (40154786) ; 福井 康裕 東京電機大学, 理工学部, 教授 (60112877)
• Keywords: 心機能回復促進型左心補助人工心臓 / 心尖部弁付きグラフト / 後負荷調整室 / 遠心ポンプ / 低左室仕事量 / 左室弛緩・拡張 / ウサギ摘出心灌流実験 / 模擬循環回路

Research Abstract

心機能回復促進型左心補助人工心臓(RDLVAD)の構成は、心尖部弁付きグラフト、後負荷調整室、遠心ポンプからなる。収縮期に後負荷調整室を低く設定することによって(0-10mmHg)、左室内血液を大動脈ではなく後負荷調整室にすべて駆出させる。これによって左室発生圧力を低く抑え、低左室仕事量を実現する。拡張期には、心尖部弁が閉鎖するため遠心ポンプの吸引が左室内まで及ばず、左室に充分な弛緩・拡張を与える。遠心ポンプは後負荷調整室内の血液を連続的に大動脈へ送血する。
1)ウサギ摘出心灌流実験:RDLVADの心機能回復促進効果を分子生物学的に検討するため企画した。灌流装置を作製した後、ウサギ用のRDLVADを作製した。後負荷調整室には小型ゴム風船、遠心ポンプには自動車のウォッシャー液用ポンプ、心尖部弁付きグラフトには鶏の上行大動脈を使用した。
左室脱血の定常流補助人工心臓(CLVAD)は連続的に左室から血液を吸引するため、ポンプ流量とポンプ回路圧は激しく変動し、回路圧は拡張期に-100mmHgにも達し、左室の極度の弛緩・拡張制限が示唆された。一方、RDLVADはポンプ回路圧、ポンプ流量ともに安定しており、63%低い左室収縮力で20%多いポンプ流量を達成した。以上、RDLVADはより少ない左室負荷でより多くの血液を全身に供給できることが判った。
2)RDLVADの至適デザインとサイズを検討するため模擬循環回路を作製した。まず、この模擬循環系で重症左心不全状態の模擬を企画した。この指標は、大動脈圧が80-90/50-60mmHg、心係数が1.0-2.2L/min/m^2、心拍数が100-110/minとした。駆動ポンプ設定、抵抗ニードル弁締め具合、コンプライアンスタンク容量(液・空気比)などを検討した結果、上記の重症左心不全状態を得ることができ、RDLVAD評価への準備が完了した。

Research Products

• [Publications] Miyawaki F, T. Tsuji et al.: "Development of Cardiac Massage Vest System"IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. CD-ROM. (2001)
• [Publications] 公文啓二, 宮崎俊一, 宮脇富士夫 他: "心マッサージチョッキ装着及び駆動に伴う吸気換気量の変化"日本救急医学会雑誌. 12(7). 377-378 (2001)
• [Publications] Yasuda T, A. Funakubo, F. Miyawaki et al.: "Influence of Static Pressure and Shear Rate on Hemolysis of Red Blood"ASAIO Journal. 47. 351-353 (2001)
• [Publications] Tsutsumi H, Miyawaki F et al.: "Experience of Vein Grafting in Gottingen Minipigs"Experimental Animals. 50(2). 191-195 (2001)
• [Publications] Miyawaki F, Tsuji T, Fukui Y: "Recovery Directed Left Ventricular Assist Device : A New Concept"ASAIO Journal. 46. 361-366 (2001)