埋め込み式遠心血液ポンプのモータ駆動電流による心機能評価に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13780673
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 大内 克洋 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助手 (20322084)
• Keywords: 埋込式遠心血液ポンプ / 心機能評価 / モータ駆動電流 / 左心循環補助 / 左心室内圧 / 補助循環制御 / 補助人工心臓 / 連続流ポンプ

Research Abstract

本研究では埋め込み式センサを用いずに、左心補助循環中の遠心血液ポンプ駆動信号の一つであるモータ駆動電流波形を継続的に解析することで左心機能の評価を行い、自己心の心機能に応じた知能的な補助循環制御を行うことを目指して研究を行っている。
昨年度までの研究結果より、モータ駆動電流波形の周波数解析値を利用し心機能評価の一指標である左室内圧を継続的にモニタリングすることで心機能評価が可能であることが示された。しかしながら急性動物実験による評価においては、部分補助時に顕著になる大動脈圧変動に依存した誤差や大動脈圧変動に付随する血液ポンプの回転状態の変化に起因した誤差が生じうることも確認された。本年度は、モータ駆動電流波形の周波数解析値を利用した心機能モニタリングをより信頼性の高い手法とするために、生体の循環動態変化による影響や循環動態変化に付随して受動的にもたらされる遠心血液ポンプの駆動状態変化の影響について検討を行った。
その結果、急性動物実験にて観察されたような大動脈圧依存性は、大動脈弁の開閉状態(完全補助/部分補助)に依存して傾向が変わる様子が示された。また、遠心血液ポンプの回転数変化に伴う測定感度変化も観察されたため、生体の循環動態変化に合わせた回転数制御を平行して行う際には、回転数変化に従った補正が必要であると考えられた。さらに、模擬循環回路による評価においてはモータ駆動電流波形の周波数解析値と大動脈血流量に対するポンプ流量の比率(補助率)との間に相関性が見られたが、急性動物実験においては両者に相関性は見られず、これらはすべて生体の大動脈圧の変動に起因した誤差であると考えられた。すなわち、遠心血液ポンプにおけるモータ駆動電流波形の周波数解析値にて左室内圧に代表される心機能評価を行う際には、大動脈圧変動に関する信号を付加することでより信頼性の高い評価が可能であると考えられた。

Research Products

• [Publications] Katsuhiro OHUCHI: "Estimation of circulatory condition based on the frequency analysis of motor current waveform for implantable centrifugal VAD"ASAIO Journal. 48・2. 162 (2002)
• [Publications] Setsuo TAKATANI: "Artificial hearts bridging to heart transplantation, myocardial regeneration, or destination therapy"The International Journal of Artificial Organs. 25・7. 665 (2002)
• [Publications] 大内 克洋: "遠心ポンプモータ駆動電流波形による循環動態評価への検討"人工臓器. 31・2. 130 (2002)