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

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。

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。