AM
人工心筋 Artificial Myocardium
東北大学では、生体親和性形状記憶合金バイオメタルを用いた人工心筋開発に着手しています。
東北大学では、生体親和性形状記憶合金バイオメタルを用いた人工心筋開発に着手しています。
2009年2月20日金曜日
2009年2月6日金曜日
ハイブリッド型人工心臓発電装置
ハイブリッド型人工心臓発電装置
日本人工臓器学会新技術開発・未来プロジェクト（担当理事、山家智之）では、様々な新しい人工臓器の技術シーズの提案を行い、斯界の発展に尽力しています。
その一環として、人工心臓の駆動エネルギーを応用して体内で発電を行う装置を発明し、東北大学、茨城大学などが共同で、世界に類を見ない新しいハイブリッド型人工心臓発電装置としてこの度、特許申請に至りました。(特願2009-008336)
東北大学・北海道大学で共同実験が進められているような軸流型の補助人工心臓を利用し、体内の循環血液量が必要な時は補助人工心臓として動作し、夜間などの補助循環が必要がない時は、人工心臓内を流れる血液循環を利用して発電を行います。
このシステムの発明により、人工心臓に必要な電力の供給を節電することができるので、埋め込み後の患者の活動がよりフリーになり、なおかつ、ペー スメーカのような他の人工臓器に対する電力供給も行うことができます。このほかの発電機構ももちろん緩急が進められており、最終的には、メインテナンスフ リーな、体内のエネルギーだけであらゆる人工内臓を駆動させることができるような、究極の体内発電型人工内臓トータルシステムの具現化が期待されます。
その一環として、人工心臓の駆動エネルギーを応用して体内で発電を行う装置を発明し、東北大学、茨城大学などが共同で、世界に類を見ない新しいハイブリッド型人工心臓発電装置としてこの度、特許申請に至りました。(特願2009-008336)
東北大学・北海道大学で共同実験が進められているような軸流型の補助人工心臓を利用し、体内の循環血液量が必要な時は補助人工心臓として動作し、夜間などの補助循環が必要がない時は、人工心臓内を流れる血液循環を利用して発電を行います。
このシステムの発明により、人工心臓に必要な電力の供給を節電することができるので、埋め込み後の患者の活動がよりフリーになり、なおかつ、ペー スメーカのような他の人工臓器に対する電力供給も行うことができます。このほかの発電機構ももちろん緩急が進められており、最終的には、メインテナンスフ リーな、体内のエネルギーだけであらゆる人工内臓を駆動させることができるような、究極の体内発電型人工内臓トータルシステムの具現化が期待されます。
2008年12月25日木曜日
2008循環器症例検討会
今年も関連病院などの諸先輩の先生方にお集まりいただき、加齢研ME恒例の年末の循環器症例検討会が行われました。
東北厚生年金病院循環器センター、宮城県立循環器呼吸器病センター、仙台市立病院循環器科、宮城県立がんセンター、公立黒川病院、宮城社会保険病 院、県北医療センター高萩協働病院などの最前線の諸先輩、非常勤講師の諸先生方、若手の先生方にお集まりいただき、東北大からも超音波診断のお話や、みな さまの診療実績や興味深い症例の検討などを、和やかに話し合っていただいております。
今年は、MDCTの診療における位置づけが話題になっており、カテーテルとのすみわけなどは病院により濃淡もあるようです。皆様が集まると４０００ 例を超える症例数となり、場所や病院の特色もあるので、一概に結論付けられない点があるのはもちろんです。また、循環器呼吸器病センターの心室穿孔の blow outを救命した症例には、皆さん印象を深くしました。 と言うのは、一時は、日本を全国的に見ても、左室自由壁破裂はほとんど助からないと言われ、私たちが開発していた補助人工心臓の良い適応であったからで す。補助循環もなしに、心筋梗塞の自由壁破裂の症例が、歩いて退院するようになってくると、循環器の診療成績も上がったものと、印象深かった先輩方もいら したようです。
症例検討の後は和気あいあいと恒例の忘年会となりました。
東北厚生年金病院循環器センター、宮城県立循環器呼吸器病センター、仙台市立病院循環器科、宮城県立がんセンター、公立黒川病院、宮城社会保険病 院、県北医療センター高萩協働病院などの最前線の諸先輩、非常勤講師の諸先生方、若手の先生方にお集まりいただき、東北大からも超音波診断のお話や、みな さまの診療実績や興味深い症例の検討などを、和やかに話し合っていただいております。
今年は、MDCTの診療における位置づけが話題になっており、カテーテルとのすみわけなどは病院により濃淡もあるようです。皆様が集まると４０００ 例を超える症例数となり、場所や病院の特色もあるので、一概に結論付けられない点があるのはもちろんです。また、循環器呼吸器病センターの心室穿孔の blow outを救命した症例には、皆さん印象を深くしました。 と言うのは、一時は、日本を全国的に見ても、左室自由壁破裂はほとんど助からないと言われ、私たちが開発していた補助人工心臓の良い適応であったからで す。補助循環もなしに、心筋梗塞の自由壁破裂の症例が、歩いて退院するようになってくると、循環器の診療成績も上がったものと、印象深かった先輩方もいら したようです。
症例検討の後は和気あいあいと恒例の忘年会となりました。
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更新日時:2008/12/25 17:06:34
2008年8月19日火曜日
脈診の進化
あなたの脈を診断します。
―現代の脈診！
あなたの脈の波形には様々な情報が含まれています。
これを利用して、例えば、中国医学においては「脈診」と言う診断の方法論は、代表的な診断法の一つになっています。脈診で診断されるような脈波の波形の中
には、心機能、血管機能などの循環器疾患に関する情報等だけではなく、原理的には閉鎖空間で血液を満たしているわけですから循環血液量も反映していること
になり、腎機能を診断することもできることになる他、液体としての血液の粘性から肝機能などの情報も含まれ、更に血管の緊張度などを支配する自律神経機能
も反映されているので、精神的緊張などの中枢機能も鋭敏に情報が得られることになります。―脈診器（脈診機）の開発！
中国医学、日本の漢方医学、韓国の伝統医学などの東洋医学で脈の診断が、最も重要な位置を占めていることは所以なしとしません。東北大学では、東洋医学の「脈診」に基づく脈波計測診断装置[脈診器（脈診機）]を、MIlabと開発し、臨床研究を行ってきました。
波形による東洋医学の診察を行うだけでなく、単純な波形の診断だけに依存しないゆらぎの研究。＝時系列の非線形数学理論に基づいたカオス解析やフラ クタル次元解析による解析を行うことも出来ます。すなわち数学理論に基づく脈診波形の情報量エントロピーの定量化などの研究も進めています（山家智之、仁 田新一、高橋和彦、密岡幹夫、千葉茂樹、薗部太郎、西條芳文、永沼滋、柿沼義人、井筒憲司、永沼徹、小林信一、佐々木英彦、芳賀洋一、南家俊介、大沢上、 田中元直、吉澤誠、小出訓、阿部健一、竹田宏、高島充、佐藤由樹、渥美和彦：脈診における決定論的カオスの検出の試み、自律神経 31: 85-91, 1994 ）
脈の波形を観察してみましょう。
心房機能を反映すると報告されるプレイジェクションウエーブに引き続き、心室の収縮により血液の拍出が、脈波のアナクロティックリムを
形成します。このアナクロティックリムにおける上昇スピード、すなわち上昇の微分値dp/dtは、左心室の収縮そのものが反映されるわけですから、心室機
能を反映することはもちろんです。大動脈弁狭窄症では、血液の拍出の抵抗が大きくなるので、なだらかな波形となりますし、ご高齢の方や高血圧の方もなだら
かな波形になります。また逆に大動脈の閉鎖不全では、極端な脈圧の上昇に伴ってこのアナクロティックリムの立ち上がりの途中に初期振動のゆれが観測される
ことが多く、約半分の症例で観測されます。
上昇していく脈波形はやがて頂点に達し、パーカッションウエーブと呼ばれる最初のピークに達します。若年者の脈波ではこのピークが最高点になります が、ご高齢の方では、動脈硬化の進展に伴う反射波である次のピークのタイダルウエーブの方が大きな波形になる症例が多いようです。
二番目に現れる脈波のピークであるタイダルウエーブは、若年者では小さな値をとっていますが、老化が進むにつれ、また高血圧などでは次第に大きくな り、パーカッションウエーブより大きな波となっていきます。このタイダルウエーブの大きさは、末梢動脈からの反射波の影響なので、動脈硬化が大きく反映す るといわれており、動脈硬化や加齢の定量診断に用いられる報告も多いようです。このパーカッションウエーブのタイダルウエーブに対する比が血管の弾性率を 示すという報告も行われています。また、例えば、タイダルウエーブとパーカッションウエーブの差分をとり、脈圧の差分で除した値はオーグメンテーションイ ンデックスと呼ばれ動脈硬化の指標として製品化された商品も販売されています。
心臓の収縮が終わり、心室内の圧力が減少し、大動脈内の圧力より下になると大動脈弁が閉鎖し、大動脈基部に発生する逆流方向の血流成分による大動脈 基部容積の増大による圧波形の低下により、脈波の波形にディクロティックノッチが発生します。若年者ではくっきりとしたディクロティックノッチがしばしば ２峰性で観測されるが、加齢に伴いしばしば目立たなくなっていくことが知られる。
大動脈弁の閉鎖後、脈波の波形にはディクロティックウエーブと呼ばれる拡張早期の隆起が観測されます。動脈の末梢からの反射波の影響と推定されてい ますが、同じく反射波の影響で構成されるタイダルウエーブとは逆の相関を持つ関係にあります。拡張型心筋症などのように心室の収縮が著しく障害される病態 では、ディクロティックウエーブが著しく大きくなります。
このように、脈波の波形を構成する様々な要素からだけでも、人体を構成する様々な部位の定量診断を行っていくことが可能になります。
更に、ある程度の長さの時系列を観測していくことで、脈波のゆらぎから脳神経機能を解析する試みも行われています。心拍変動のゆらぎの解析は、現在自律神経機能解析のゴールデンスタンダードとして、臨床の現場で認められつつあります。 東北大学では、世界で初めての動脈の血圧反射機能の診断装置の発明などの試みを進めています。
上昇していく脈波形はやがて頂点に達し、パーカッションウエーブと呼ばれる最初のピークに達します。若年者の脈波ではこのピークが最高点になります が、ご高齢の方では、動脈硬化の進展に伴う反射波である次のピークのタイダルウエーブの方が大きな波形になる症例が多いようです。
二番目に現れる脈波のピークであるタイダルウエーブは、若年者では小さな値をとっていますが、老化が進むにつれ、また高血圧などでは次第に大きくな り、パーカッションウエーブより大きな波となっていきます。このタイダルウエーブの大きさは、末梢動脈からの反射波の影響なので、動脈硬化が大きく反映す るといわれており、動脈硬化や加齢の定量診断に用いられる報告も多いようです。このパーカッションウエーブのタイダルウエーブに対する比が血管の弾性率を 示すという報告も行われています。また、例えば、タイダルウエーブとパーカッションウエーブの差分をとり、脈圧の差分で除した値はオーグメンテーションイ ンデックスと呼ばれ動脈硬化の指標として製品化された商品も販売されています。
心臓の収縮が終わり、心室内の圧力が減少し、大動脈内の圧力より下になると大動脈弁が閉鎖し、大動脈基部に発生する逆流方向の血流成分による大動脈 基部容積の増大による圧波形の低下により、脈波の波形にディクロティックノッチが発生します。若年者ではくっきりとしたディクロティックノッチがしばしば ２峰性で観測されるが、加齢に伴いしばしば目立たなくなっていくことが知られる。
大動脈弁の閉鎖後、脈波の波形にはディクロティックウエーブと呼ばれる拡張早期の隆起が観測されます。動脈の末梢からの反射波の影響と推定されてい ますが、同じく反射波の影響で構成されるタイダルウエーブとは逆の相関を持つ関係にあります。拡張型心筋症などのように心室の収縮が著しく障害される病態 では、ディクロティックウエーブが著しく大きくなります。
このように、脈波の波形を構成する様々な要素からだけでも、人体を構成する様々な部位の定量診断を行っていくことが可能になります。
更に、ある程度の長さの時系列を観測していくことで、脈波のゆらぎから脳神経機能を解析する試みも行われています。心拍変動のゆらぎの解析は、現在自律神経機能解析のゴールデンスタンダードとして、臨床の現場で認められつつあります。 東北大学では、世界で初めての動脈の血圧反射機能の診断装置の発明などの試みを進めています。
2008年8月4日月曜日
脈診と加速度脈波
中学校で、動きと速度、加速度について習いますね？
脈の波形についても、そんな簡単な方法でいろいろなことがわかります。
つまり、脈波の波形を一回微分すると、脈の波形の変化速度が計算できるわけです。 そして、もう一回微分すると、「加速度脈波」の波形が計算できます。
この加速度脈波は、脈の波形の変化の加速度を計算しているわけですので、力学系としての脈における様々な力学系の解析ができることになるわけです。
加速度脈波の計算のためには、指の先端に装着する光電式指尖容積脈波の計測システムなどが用いられます。
ですから、加速度脈波における最初の波のピークは、収縮初期陽性波（a波）であり、血液の駆出に伴う加速波形になります。そして収縮初期陰性波（b波）が続き、収縮中期再上昇波（ｃ波）までで、心臓の収縮初期における脈波の形成に対応しています。
脈波のオリジナル波形のピークは、ほぼこれに続く加速度脈波の収縮後期再下降波（ｄ波）と一致し、これに拡張初期陽性波（e波）が、続くことになります。
このような波形解析により、脈診で感知される脈波の成因が解析できることになるわけです。
a波とb波は、収縮期前方成分に対応し血液駆出要因を示すことになり、c波とd波は、収縮期後方成分に対応して主として反射波の影響が強いわけです。
加速度脈波と収縮力・反射波
脈波における初期の成分は当然のことながら収縮能力を反映することになります。すなわち、収縮初期の陽性波a波と、初期陰性波ｂ波は、脈波立ち上 がりの波形成分を表しており、二回微分波形なので、陽性波＋陰性波という微分後の波形になることになるわけです。脈波における駆動波形に対応し、血液循環 の大本をなす成分であり、ｃ波とｄ波は、元脈波波形の収縮期の後方成分に対応し、駆動圧波形が末梢に伝播し、反射して戻ってきた反射波形を反映した成分と いうことになります。 Augmentation Indexなど、駆動圧波形と反射波波形の成分比などに依存するので、二回微分波形から得られる加速度脈波は、AIと同様に、血管トーヌスを反映すること になります。
つまり、脈波の波形を一回微分すると、脈の波形の変化速度が計算できるわけです。 そして、もう一回微分すると、「加速度脈波」の波形が計算できます。
この加速度脈波は、脈の波形の変化の加速度を計算しているわけですので、力学系としての脈における様々な力学系の解析ができることになるわけです。
加速度脈波の計算のためには、指の先端に装着する光電式指尖容積脈波の計測システムなどが用いられます。
ですから、加速度脈波における最初の波のピークは、収縮初期陽性波（a波）であり、血液の駆出に伴う加速波形になります。そして収縮初期陰性波（b波）が続き、収縮中期再上昇波（ｃ波）までで、心臓の収縮初期における脈波の形成に対応しています。
脈波のオリジナル波形のピークは、ほぼこれに続く加速度脈波の収縮後期再下降波（ｄ波）と一致し、これに拡張初期陽性波（e波）が、続くことになります。このような波形解析により、脈診で感知される脈波の成因が解析できることになるわけです。
a波とb波は、収縮期前方成分に対応し血液駆出要因を示すことになり、c波とd波は、収縮期後方成分に対応して主として反射波の影響が強いわけです。
加速度脈波と収縮力・反射波
脈波における初期の成分は当然のことながら収縮能力を反映することになります。すなわち、収縮初期の陽性波a波と、初期陰性波ｂ波は、脈波立ち上 がりの波形成分を表しており、二回微分波形なので、陽性波＋陰性波という微分後の波形になることになるわけです。脈波における駆動波形に対応し、血液循環 の大本をなす成分であり、ｃ波とｄ波は、元脈波波形の収縮期の後方成分に対応し、駆動圧波形が末梢に伝播し、反射して戻ってきた反射波形を反映した成分と いうことになります。 Augmentation Indexなど、駆動圧波形と反射波波形の成分比などに依存するので、二回微分波形から得られる加速度脈波は、AIと同様に、血管トーヌスを反映すること になります。
2008年7月5日土曜日
静脈の自律神経
静脈系も動脈系と同様、自律神経系の支配を受けていることが知られている。
（Primer to Autonomic Nervous system, ed by Robertson D., Elservier, 2007)
動脈は、交感神経と副交感神経の支配を受け、精密な制御がおこなわれている。特に、交感神経系に関して、α１受容体では血管収縮が、β２受容体では血管拡張が引き起こされる点で興味深く、副交感神経もまた頭仙神経などを介して血管トーヌスを制御する。
これに対して、静脈系では主として交感神経系のアルファアドレナリン作動性繊維の支配を受けているとされている。人体の心臓血管系で最大の血液容量 を誇るの高容量領域は、内臓静脈床と皮膚静脈床であり、この２つの静脈床は豊富な神経性調節を受けている。この静脈の能動的な交感神経性収縮は、心室の充 満圧に大きく寄与する。
従って、静脈の径を観測することで、自律神経の機能診断が具現化する可能性がある。
（Primer to Autonomic Nervous system, ed by Robertson D., Elservier, 2007)
動脈は、交感神経と副交感神経の支配を受け、精密な制御がおこなわれている。特に、交感神経系に関して、α１受容体では血管収縮が、β２受容体では血管拡張が引き起こされる点で興味深く、副交感神経もまた頭仙神経などを介して血管トーヌスを制御する。
これに対して、静脈系では主として交感神経系のアルファアドレナリン作動性繊維の支配を受けているとされている。人体の心臓血管系で最大の血液容量 を誇るの高容量領域は、内臓静脈床と皮膚静脈床であり、この２つの静脈床は豊富な神経性調節を受けている。この静脈の能動的な交感神経性収縮は、心室の充 満圧に大きく寄与する。
従って、静脈の径を観測することで、自律神経の機能診断が具現化する可能性がある。
2008年5月21日水曜日
モノピボット遠心式補助人工心臓
産業総合研究所モノピボット補助心臓
産業総合研究所の左心補助人工心臓が慢性実験に成功しました。
一ヶ月間の慢性動物実験を行い、主要臓器に有意の血栓の形成を認めず、ポンプ性能の耐久性も十分であることが確認され、経済的に優れた次世代型のポンプとして臨床への展開が期待されます。
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