人工臓器のカオス制御による加齢現象のコントロールに関する研究

Control of Aging by the use of Artificial Organs

Research Project Number:11480253

Principal Investigator

• FY1999～FY2002
  • 山家 智之
  • YAMBE, Tomoyuki
  • Researcher Number:70241578
  • 東北大学・加齢医学研究所・助教授

Co-Investigators

• • 西條 芳文
  • SAIJO, Yoshifumi
  • Researcher Number:00292277
  • 東北大学・加齢医学研究所・助手
• • 仁田 新一
  • NITTA, Shin-ichi
  • Researcher Number:90101138
  • 東北大学・加齢医学研究所・教授
• • 吉澤 誠
  • YOSHIZAWA, Makoto
  • Researcher Number:60166931
  • 東北大学・情報シナジーセンター・教授
• • 田林 晄一
  • TABAYASHI, Kou-ichi
  • Researcher Number:90142942
  • 東北大学・大学院・医学研究科・教授
• • 田中 明
  • TANAKA, Akira
  • Researcher Number:10323057
  • 東北大学・大学院・工学研究科・助手

Documents for this Research Project

FY1999	Research Project Selected Annual Research Report
FY2000	Research Project Selected Annual Research Report
FY2001	Research Project Selected Annual Research Report
FY2002	Research Project Selected Annual Research Report Final Research Report Summary Final Research Report Summary(English)

Basic Information of this Research Project(Latest Year)

• Project Year

  FY1999～FY2002

• Research Field

  医用生体工学・生体材料学

• Screening Classification

  一般

• Research Category

  基盤研究(B)→基盤研究(B)

• Research Institution

  東北大学

• Budget Amount

  • Total：¥11200000
  • FY1999：¥4900000 (Direct：¥4900000)
  • FY2000：¥2000000 (Direct：¥2000000)
  • FY2001：¥2500000 (Direct：¥2500000)
  • FY2002：¥1800000 (Direct：¥1800000)

Abstract(Latest Report)

世界中の人工心臓研究施設の検討によって、完全置換型の全人工心臓による長期慢性実験において は、平均動脈圧の慢性的な上昇、中心静脈圧の上昇、甲状腺ホルモンの異常等、加齢に伴う循環動態の慢性的な変化が加速して発現することが報告されてきた。 これらの現象を鑑みれば、いずれも加齢による病態変化と合致するものであり、一種の加齢促進モデルと位置づけることが出来る。従って、これらの変化を多変 量解析による方法論を駆使して定量化することにより加齢現象の促進モデルとその加齢現象の定量的な評価システムを具現化することができるものと考えられ る。そこで、平成11-14年度にわたってこれまで行ってきた動物実験の経験の蓄積を応用して慢性動物実験による検討を行った。成山羊を用いて慢性動物実 験を行い、各種人工臓器を装着し、時系列データのカオス解析によって加齢現象解析のための時系列データの蓄積を始めると同時に得られた時系列曲線に対して 非線形力学を応用した解析の試みを行った。すなわち無拍動、拍動、高周波振動流などの各種人工心臓の慢性動物実験を行い、覚醒状態で心拍変動や動脈圧、右 房左房の圧時系列曲線や人工心臓拍出量などを慢性的に長期的に連続記録を行った。得られた人工心臓慢性動物実験の循環動態の時系列曲線は、データレコーダ に蓄積した後にオフラインでADコンバータを介してコンピュータ入力を行い、フラクタル次元解析アルゴリズムの確立を試みた。平成11-14年度における 具体的には拍数単位で定量化された時系列をスプライン補間した後に再サンプリングを行って高速フーリエ変換や最大エントロピー法を駆使したスペクトル解析 を試み、周期性のゆらぎ成分や1/fゆらぎについて検討すると同時にカオス力学やフラクタル理論に基づいた非線形解析を試み、加齢現象における非線形ダイ ナミクスの情報量変動の重要性が明らかにされた。現在、これらの研究成果を臨床に還元するべく、医学部附属病院におけるホルター心電図解析アルゴリズムへ の応用も試みつつある。

Since an aging society comes unescapable, we cope with various diseases by the Aging, and have the necessity of aiming at the society where healthy elderly people play an active part. Although an Aging phenomenon can also be considered to be change of the whole body, in the medical spot, it servers as generating of the illness of an internal-organs unit. The illnesses of an internal-organs unit are various medicines and adaptation of a surgical operation. To the internal-organs malfunction which has advanced irreversibl, radical correspondence of transplantation, an artificial organ, etc. becomes indispensable to life maintenance. Therefore, a possibility that support of high-tech medical treatments, such as an articial organ, will become unescapable at the healthy aging society is high. It is becoming old memory with collapse of the Communist bloc that the long-term struggle for existence of the animal experiment of an artificial heart was performed having applied national prestige all over the world. There is an opinion about which it whispered between the artificial heart researchers in the world from that time. It is "aging of the animal after implanting an artificial heart is early ?" It is the hypothesis to say. To pathophysiological change which can be regarded also as promotion of such an Aging after implanting an artificial heart, the syndrome of a "artificial heart syndrome" was proposed in the University of Tokyo. Research on change of the heart blood vessel system in connection with various artificial circulation and Agings has been done even in Tohoku University. The Institute of Development, Aging and Cancer in Tohoku University carried out the research subject "the nonlinear analysis of the artificial heart animal as an Aging promotion model" by the support of the test research from the Ministry of Education science research cost. Cousequently, the artificial heart chronic animal as an Aging promotion model was established. Based on this result, the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology science research cost base research "research on control of the Aging phenomenon by chaos control of an artificial organ" was done from 1999 to 2003. Our results suggested the feasibility of control of Aging by the use of the artificial organs.