人工心臓における機械弁でのキャビテーションの観察および定量化に関する研究

人工心脏机械瓣膜空化现象的观察与量化研究

基本信息

批准号：
05F05601
负责人：
妙中義之
金额：
$ 1.54万
依托单位：
National Cardiovascular Center Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、拍動型人工心臓への二葉式機械弁の使用可能性を検討するため、一葉式機械弁と二葉式機械弁におけるキャビテーション発生の観点から比較を行った。一葉式機械弁には以前から使用してきたMedtronic Hall弁を、二葉式機械弁にはSorin Bicarbon弁を使用し、キャビテーション気泡の発生メカニズムを検討した。本研究室で開発された電気油圧式全人工心臓を模擬循環回路に接続して駆動し、心拍数60〜100bpm、心拍出量4.5〜7.5L/minで灌流した。試験流体としては、血液と同様な粘度および飽和水蒸気圧を持つ50%のグリセリン水溶液を用いた(粘度3.4cP,飽和水蒸気圧-715mmHg)。左ポンプの流入側弁の運動が観察できるようにアクリル製のチャンバーを製作し、チャンバー上部に高速度カメラ(fx-6000,nac, Japan)を設置して、弁表面に生じるキャビテーション気泡を毎秒30,000フレームで記録した。閉鎖に伴う弁の軌跡はCCDレーザ変位センサ(LC-2450,Keyence, Japan)を用いて計測し、弁の閉鎖軌跡から閉鎖直前の速度を求めた。閉鎖直前0.3ms間の弁閉鎖速度は心拍数とともに増加しており、Sorin Bicarbon弁よりもMedtronic Hall弁の方が速くなっていた。キャビテーションの強さは弁の形状によって異なるが、いずれの弁においても心拍数の増加とともに観察時間は長くなり、閉鎖速度と同様にMedtronic Hall弁では長く、Sorin Bicarbon弁では短くなっていた。一葉式機械弁よりも二葉式機械弁の方が閉鎖速度は遅く、弁座の面積も小さいため、キャビテーション気泡の発生が少なかった。機械弁でのキャビテーション発生の観点からは人工心臓においては二葉式機械弁を使用したほうが溶血や弁表面壊食を防げると思われる。

在这项研究中，我们比较了从单裂和双裂缝机械阀的空化的角度，使用双裂片机械阀对人造心脏进行脉动人造心脏的可能性进行了比较。使用用于Ichiyo型机械阀的Medtronic Hall阀和Futayo型机械阀的Sorin碳纤维阀进行了研究，该机理的生成机理。在该实验室中开发的电液压全人工心脏是通过将其连接到模拟循环回路的驱动的，并以60-100 bpm的心率和4.5-7.5 l/min的心脏输出灌注。作为测试液，使用粘度和饱和水蒸气压力的50％水甘油溶液与血液相似（粘度3.4CP，饱和水蒸气压力-715mmHg）。制造了一个丙烯酸腔室，以便可以观察到左泵的流入阀的运动，并在室的顶部安装了一个高速摄像头（FX-6000，NAC，日本NAC，日本），以记录在阀表面上以每秒30,000帧产生的空气气泡。使用CCD激光位移传感器（LC-2450，Keyence，Japan）测量闭合阀门位点，并在闭合之前从阀门闭合位点确定速度。在关闭之前，阀门的闭合速度随心率增加，而Medtronic Hall阀的速度高于Sorin碳酸盐阀。气蚀强度取决于阀形的不同，但是在两个阀中，观察时间随心脏速率的增加而增加，并且随着闭合速度的更长，在sorin碳酸氢盐阀中，它在Medtronic Hall阀中的时间更长。 FUTA键合的机械阀比Ichiyo键入的机械阀慢，并且阀座座区域较小，导致气泡气泡较少。从机械阀的空化的角度来看，人们认为在人造心脏中使用FUTA-LO型机械阀可以防止溶血和瓣膜表面侵蚀。