臨床応用可能な心室最大エラスタンスEmaxの非侵襲的推定システムの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580807
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 吉澤 誠 東北大学, 情報シナジーセンター, 教授 (60166931)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 助教授 (70241578) ; 阿部 健一 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70005403) ; 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90101138) ; 田中 明 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10323057) ; 西條 芳文 東北大学, 加齢医学研究所, 助手 (00292277)
• Keywords: 最大エラスタンス / Emax / パラメータ最適化法 / 橈骨動脈圧 / 心機能 / 非侵襲的推定 / 左心室圧 / トノメトリ法

Research Abstract

Sugaらが提案した心室の最大エラスタンスE_<max>は,心機能評価のよい指標であるとされていながら,この指標を得るための計測量が侵襲的にしか得られないため,臨床での応用が進んでいなかった.これを克服するために,われわれは,左心室容積の代わりに大動脈流量を用い,左心室圧の代わりに大動脈圧を用いて,しかも1拍内だけの情報に基づいてE_<max>を推定する方法であるパラメータ最適化法を提案した.ただし本方法でも,心負荷の変動は必要なくなったが,依然として流量と圧の計測が必要である.そこで本研究では,E_<max>の臨床応用を推進するために,侵襲的な直接計測量を必要とせず,かつ精度と再現性の高いパラメータ最適化法に基づくE_<max>推定システムを構築することによって,その臨床応用を行なうことを目的とした.
本年度では次のようにしてE_<max>を推定する方法を考案した.
1)大動脈流量は,超音波診断装置から簡単に取得できる大動脈流速波形のビデオ信号をリアルタイムでキャプチャし,これを画像処理することによって非侵襲的に推定する.
2)左心室圧は,非侵襲的計測が可能な橈骨動脈圧から推定する.すなわち,心臓カテーテル検査において実測した左心室圧と大動脈圧,およびトノメトリ法から計測される橈骨動脈圧に基づき,1心周期における橈骨動脈圧から大動脈圧までのシステムと駆出期における大動脈圧から左心室圧までのシステムをARXモデルで表すことにより,橈骨動脈圧から左心室圧を推定する.
つぎに,上記の推定方法を実現するパーソナル・コンピュータ・システムを構築した.また,この方法を適用するため,数人の心臓病患者の心臓カテーテル検査時において,左心室圧,大動脈圧,橈骨動脈圧を計測すると同時に,超音波診断装置によって大動脈流速波形のビデオ信号を取得した.現在この結果を解析中であり,来年度ではこの結果の評価を行う計画である.

Research Products

• [Publications] M.Yohizawa: "Sensor-less estimation of pressure head and flow of a continuous artificial heart based on input power and rotational speed"ASAIO Journal. 48・4. 443-448 (2002)
• [Publications] Y.Saijo: "Application of acoustic microscopy to assessnent of cardiovascular biomechanics"Journal of Acust. Soc. Am.. 112・5. 2209-2209 (2002)
• [Publications] Y.Saijo: "Proximal (entry) tear of dissecting aortic aneurysm visualized by three-dimensional echocardiography"Journal of Thorac. Cardiovasc. Surg.. 124・6. 1245-1246 (2002)
• [Publications] A.Tanaka: "In Vivo Test of Pressure Head and Flow Rate Estimation in a Continuous-Flow Artificial Heart"Artificial Organs. (in press).
• [Publications] T.Yambe: "Development of new diagnosis tool for evaluation autonomic function during virtnal reality immersion"Jpn. J. Appl. Phys.. 32・5. 255-258 (2002)