McKibben型人工筋肉を用いて心臓の構造を構築しポンプ機能の再現を目指す

旨在通过使用 McKibben 型人造肌肉构建心脏结构来重现泵功能

基本信息

批准号：
22K08958
负责人：
織田禎二
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Shimane University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究計画は細径McKibben型人工筋を用いて、Buckberg, Torrent-Guaspらの唱える”unique myocardial band”説に従って心筋バンドを作成し、これを実際の心臓と同様に巻き上げて模擬心臓を製作し、その機能を評価しつつ実際の心臓のポンプ機能を再現することで心臓の高い収縮能を理解することを目的にしている。研究初年度である令和4年度の研究実績としては、研究分担者である東京工業大学の鈴森教授らの開発した細径McKibbne型人工筋を用いて小児（2歳前後）サイズの小型模擬心臓を製作し、模擬左心室の出入口に人工弁（逆流防止弁）を組み込み、簡易的モック回路と連結し、内部に水を充填して、人工筋に空圧を印加して人工筋を収縮させ、生理的循環条件(後負荷=100-120mmHg)に対する拍出量、発生内圧を計測した。さらに模擬左室の発生内圧ー容積関係(pressure-volume relationship)も検討した。模擬左心室の圧発生能は十分で圧ー容積関係も実際の左室と同等のループを再現することに成功した。しかし、左室の収縮機序として重要な心尖部の捻れるような収縮動態（apical rotation)は明確には観察できず、また駆出量は実際の心臓に比べて小さい結果となった。今後は用いる人工筋の本数アップ、各心筋バンド, apical loop (descending segment, ascending segment), basal loopの空圧印加（収縮）のタイミング調整、模擬心臓の製作法の改善(心尖部処理、房室弁周囲の処理など）、印加する空圧強化、逆流防止弁の改善、人工筋を束ねる接着剤の柔軟性などの性能改善などの効果を検討する予定である。

该研究项目旨在根据Buckberg，Torrent-Guasp和其他人叙述的“独特的心肌乐队”理论，使用麦基本型人造肌肉创建心肌乐队，并通过像实际心脏一样缠绕它来创造一个模拟的心，并像实际的心脏一样，评估其功能并评估其功能并重现实际的心脏，以了解实际的心脏。 Research results for the first year of research in 2022 include the small-diameter McKibbne artificial muscle developed by Professor Suzumori of Tokyo Institute of Technology and others, a research partner, to create a small simulated heart of a child (around 2 years old) size, and an artificial valve (a reflux prevention valve) was incorporated into the entrance and exit of the mock left ventricle, connected to a simple mock circuit, filled with water, and将气压施加到人造肌肉上以收缩人造肌肉，并测量为生理循环条件产生的中风体积和内部压力（后负荷= 100-120 mmHg）。此外，我们还研究了模拟左心室的内部压力体积关系。模拟左心室的压力产生能力足够，并且成功再现了压力量的关系，以复制与实际左心室的环相等的环。但是，无法清楚地观察到顶部的扭曲收缩动力学，这是左心室收缩机理的重要性，并且射血量小于实际心脏的射血量。将来，我们计划考虑增加使用人造肌肉数量的影响，调整每个心肌带，心肌带，心肌环（下降部分，上升部分）的气动施用时间（收缩）（收缩），以改善了模拟的心脏处理方法（改进了围绕型号的治疗方法）预防回流阀，并提高性能，例如束缚人造肌肉的粘合剂的灵活性。