Hemodynamic management system of extracorporeal membrane oxygenation, ECMO

体外膜肺氧合血流动力学管理系统ECMO

基本信息

批准号：
22K12776
负责人：
上村和紀
金额：
$ 2.66万
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 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

コンピュータ制御と機械学習による体外式膜型人工肺ECMOの全循環管理システム開発を行った。ECMO装着時の血行動態は、循環平衡理論に基づきモデル化されている。そのモデルを拡張し、計測される血圧・自己心拍出量・左右心房圧・肺動脈圧から、自己心機能・有効循環血液量・血管抵抗を推定するアルゴリズムを開発した。強心剤・血管拡張剤等のECMO循環における心機能や血管抵抗への影響を数理工学的にモデル化した。モデルに基づき、心機能や血管抵抗を薬剤制御する負帰還PI制御器を設計し、またECMO流量も負帰還PI制御で自動制御可能にし、ECMO循環管理システムを開発した。麻酔下ビーグル犬において、冠動脈塞栓により心原性ショックモデルを作成した。ECMO補助により左心房圧上昇するECMO LUNGモデルを作成し、開発したシステムで補助したが、ECMO管理下の薬剤のみによる循環補助は困難であった。心原性ショックに対するECMO管理では、経皮的LVADも用いられていることが多い。そこで、開発したシステムにLVAD制御システムも組み込み、ECMO-LVAD循環管理システムとして再設計した。麻酔下ビーグル犬心原性ショックモデルにおいて、開発したECMO-LVAD循環管理システムの循環制御を検討した。心原性ショック状態においてECMOのみの補助ではECMO LUNGとなったが、ECMO-LVAD循環管理システムを全起動することで、左心房圧は速やかに目標値へ低下し、血圧も正常化されることを確認した。開発したECMO-LVAD循環管理システムはECPELLA(=ECMO+IMPELLA)の複雑な血行動態における循環管理にも応用可能であり、さらなる開発を推進していく。

通过计算机控制和机器学习，开发了一种用于外牙型人造肺ECMO的完整播种管理系统。基于循环平衡理论对安装ECMO的血液循环进行建模。该模型已扩展，并开发了一种算法，该算法估算了自我趋势功能，有效的循环血容量以及来自测量的血压，自我心脏抗体装置，左右托管压力，肺动脉压力的血管阻力。数学工程在数学上是对ECMO循环中心脏功能和血管抗性的影响（例如强壮的心脏和血管）的影响。基于模型，设计了控制心脏功能和血管电阻的负返回PI控制设备，并且ECMO流速已通过负回归PI控制自动控制，并且已经开发了ECMO循环管理系统。在麻醉的小猎犬狗中，冠状动脉栓塞创建了可毒性休克模型。 ECMO肺模型是由开发的系统创建和协助的，该系统通过ECMO援助增加了左侧的监护压力，但仅在ECMO管理的药物下很难补贴。在用于心脏病性休克的ECMO管理中，经常使用经皮LVAD。因此，将LVAD控制系统纳入了开发的系统中，并重新设计为ECMO-LVAD回收管理系统。在麻醉的小猎犬狗心源性休克模型中，检查了开发的ECMO-LVAD回收管理系统的回收控制。仅ECMO的援助是处于基端冲击状态的Ecmo肺部，但是通过启动Ecmo-LVAD循环管理系统，左侧的托管压力迅速降低到目标价值，我证实了血压。开发的ECMO-LVAD回收管理系统也可以应用于ECPELLA复杂血液循环动态的回收管理（= ECMO+Impella），并将促进进一步的发展。