2005 Fiscal Year Annual Research Report
バイオニックテクノロジーにもとづく人工的動脈圧反射装置の開発
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17300155
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
佐藤 隆幸 高知大学, 医学部, 教授 (90205930)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 文靖 高知大学, 医学部附属病院, 助手 (10243841)
谷 俊一 高知大学, 医学部, 教授 (90136250)
牛田 享宏 高知大学, 医学部附属病院, 講師 (60304680)
安藤 元紀 岡山大学, 教育学部, 助教授 (20222789)
柿沼 由彦 高知大学, 医学部, 助教授 (60265866)
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| Keywords | 動脈圧反射 / シャイ・ドレーガー症候群 / 起立性低血圧 / 交感神経 / フィードバック |
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| Research Abstract |
1.目的
神経変性疾患や外傷性脊髄損傷などでは、血管運動中枢が侵されたり、交感神経遠心路が断たれるために動脈圧反射機能が廃絶し、重度の起立性低血圧や起立性失神発作をおこし、著しく生活の質が障害される。そこで、本研究では、起立性低血圧を克服するための機能再建装置「バイオニック動脈圧反射装置」の基盤技術を開発した。
2.方法
圧センサーによる血圧計測→血管運動中枢の機能を代行するコンピュータ→硬膜外カテーテル電極→交感神経→血管床からなるフィードバック血圧制御装置を開発した。
(1)血圧制御装置の最適設計のために、術中に検査・診断目的で脊髄誘発電位を記録する46〜76歳の12名の患者を対象として、不規則な脊髄交感神経刺激に対する血圧応答から伝達関数を同定した。
(2)膝の人工関節置換術中の大腿部圧迫止血帯の急速解除による血圧低下が起立性低血圧と同様の機序か否かを、58〜72歳の21人の患者を対象に調査した。
(3)大腿部圧迫止血帯の急速解除による血圧低下がバイオニック装置の使用により防止されるか否かを調べた。
(4)座位低血圧のため寝たきり状態の高位脊髄損傷患者を対象にバイオニック装置の有効性を検証した。
3.結果・考察
(1)脊髄交感神経刺激に対する血圧応答は、二次の低域通過型の伝達関数で近似され、定常ゲインは0.4、減衰係数は2.6、固有周波数は0.06Hz、ラグ時間は9秒であった。シュミレーション解析により、比例補償係数を1、積分補償係数を0.1にすることによって、血圧制御装置の最適設計が可能であるという結果を得た。
(2)大腿部の圧迫止血帯の急速解除は中心静脈圧の低下を伴い、起立性低血圧とよく似た血行動態変化を誘発することが確認された。
(3)設計したバイオニック動脈圧反射装置により、大腿部圧迫止血帯の急速解除による血圧低下を防止可能であることが確認された。
(4)バイオニック装置によって、高位脊髄損傷による座位低血圧を防止可能であることが確認された。
4.結論(まとめ)
バイオニック動脈圧反射装置の臨床応用に関する実現可能性が示された。
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