CCD生体顕微鏡を用いた肺胞と肺微小循環の動的イメージング計測とその解析

利用CCD生物显微镜对肺泡和肺微循环进行动态成像测量和分析

• 批准号: 16659423
• 负责人: 竹内 護
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16659423/
• 关键词: 肺微小循環; 呼気終末陽圧; 一回換気量; 血管径; 血流速度; 肺高血圧症; 肺血管抵抗; 血管拡張; 一回喚起量

ペンシル型CCD生体顕微鏡を用いて肺胞周囲毛細血管レベルでの血流動態の可視化を世界で始めて可能にした。観察は肺表面にあたる胸膜から、呼吸運動の影響を受けにくい左肺尖部で肺胞と毛細管、肺細動静脈を同時に記録できる部位を選択し、換気量変化、PEEPによるメカニカルな応答や低酸素性肺血管収縮時の毛細血管と肺胞の関係を調べた。一回換気量を増加させると吸気終末に肺胞の径は増加し、肺胞周囲血管の血流速度は著明に低下した。肺胞にかかる容積が増えると、肺胞壁は伸展されるとともに壁張力と圧力が増加する。そのため肺胞における酸素供給の面積は増加するが血管に対するメカニカルストレスの増加と血管の伸長のため、赤血球の速度が低下するので酸素の供給と需要の不均衡が生じる。人工呼吸による肺の過膨張は肺胞や毛細血管の壁障害を引き起こすと共に毛細血管浸透性を高めるので臨床的に注意を要する。PEEPは人工呼吸管理下に呼気終末の肺胞の虚脱を防ぎ、酸素化能を改善して肺浮腫を軽減させる。しかし、PEEPが20cmH_2Oになると、肺胞径の増大とともに吸気圧の上昇も来たし、肺血管抵抗も増大する。その結果、吸気終末には毛細血管が完全に虚脱し血流が一時的に停止する。すなわち、肺胞サイズ増大によるガス交換能の増大と血流低下によるガス交換能の低下はtrade-offの関係にあることを示すことが出来た。また、これまでの報告では100μm以下の径の血管で低酸素性肺血管収縮が惹起されるかどうか議論のあるところであったが、我々の観察で20〜50μmの径の肺動脈で著明な収縮を観察した。今回の研究では、ペンシル型CCD生体顕微鏡により肺循環と肺胞呼吸の直接的可視化に成功した。本法は蛍光物質や造影剤を用いる必要が無く簡便に生体情報を得られる技術であり、病態モデルへの応用によって薬剤治療効果判定や、病態生理の解明に貢献できると考える。

The use of CCD biological microscopes to visualize the dynamics of blood flow around the lung is the first time in the world To observe the lung surface, pleura, respiratory movement, left lung apex, pulmonary cells, capillaries, pulmonary arterioles, and veins, and to record the site selection, change in the amount of oxygen, PEEP, and the relationship between capillaries and pulmonary cells during hypoacidosis. The amount of oxygen in the lungs increased, and the blood flow velocity in the peripheral blood vessels decreased. Lung cell volume increases and lung cell wall tension increases. The area of acid supply to lung cells increases, blood vessels increase, blood vessel elongation increases, and erythrocyte velocity decreases, resulting in an imbalance in acid supply and demand. Hyperinflation of the lungs during artificial respiration causes damage to the walls of the lung cells and capillaries, and high capillary permeability is a clinical concern. PEEP can prevent pulmonary collapse at the end of respiratory cycle, improve the function of acidification and reduce pulmonary edema under artificial respiration management. PEEP was 20 cmH2O, lung diameter increased, suction pressure increased, pulmonary vascular resistance increased. As a result, the capillaries collapse completely and the blood flow stops temporarily. The relationship between the increase of the exchange energy and the decrease of the blood flow in the lung cells is discussed. The results showed that hypoacidoxin pulmonary vasoconstriction was caused in blood vessels with diameters below 100μm, and pulmonary vasoconstriction was observed in blood vessels with diameters of 20 ~ 50μm. This study was successful in visualizing pulmonary circulation and respiration directly with CCD in vivo microscopes. This method is not only necessary for the application of optical substances and contrast agents, but also for the identification of biological information and the identification of therapeutic effects of pathological substances and contrast agents

项目成果

Increased heme catabolism in critically ill patients : correlation among exhaled carbon monoxide, arterial carboxyhemoglobin, and serum bilirubin IXalpha concentrations

危重患者血红素分解代谢增加：呼出一氧化碳、动脉碳氧血红蛋白和血清胆红素IXα浓度之间的相关性

• 发表时间: 2009
• 期刊: Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol Vol. 290, No. 1
• 作者: Morimatsu;H.;Takahashi;T.;Maeshima;K.;Inoue;K.;Kawakami;T.;Shimizu;H.;Takeuchi;M.;Yokoyama;M.;Katayama;H.;Morita;K
• 通讯作者: K

Usefulness of intraoperative transesophageal echocardiography for pediatric patients with congenital heart disease

术中经食管超声心动图对先天性心脏病儿科患者的有用性

• 发表时间: 2004
• 期刊: Masui (Japanese) 53・3
• 作者: 小島弘子;植村寿公;Takeuchi M;Morimatsu H;Mohri S;Iwasaki T;Takeuchi M;Yokoyama M;Takeuchi M;Fujino H;Mohri S;Iwasaki T
• 通讯作者: Iwasaki T

Anesthetic management of a patient with severe dilated cardiomyopathy and an automatic implantable cardioverter-defibrillator (AICD) during total gastrectomy.

严重扩张型心肌病患者在全胃切除术期间使用自动植入式心脏复律除颤器 (AICD) 的麻醉管理。

• 发表时间: 2005
• 期刊: J Anesth 19(1)
• 作者: 小島弘子;植村寿公;Takeuchi M;Morimatsu H;Mohri S;Iwasaki T;Takeuchi M
• 通讯作者: Takeuchi M

Relief of bronchial obstruction using a Fogarty catheter in a patient with bronchomalacia.

使用 Fogarty 导管缓解支气管软化患者的支气管阻塞。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Anesth Analg 102(1)
• 作者: 小島弘子;植村寿公;Takeuchi M
• 通讯作者: Takeuchi M

Postoperative course after first-stage palliation of hypoplastic left heart syndrome with right ventricle-to-pulmonary artery shunt ; compared with classic Norwood procedure

通过右心室至肺动脉分流术对左心发育不全综合征进行第一阶段姑息治疗后的术后病程；

• 发表时间: 2004
• 期刊: Masui (Japanese) 53・9
• 作者: 小島弘子;植村寿公;Takeuchi M;Morimatsu H;Mohri S;Iwasaki T;Takeuchi M;Yokoyama M;Takeuchi M;Fujino H;Mohri S;Iwasaki T;Yokoyama M;Iwasaki T
• 通讯作者: Iwasaki T