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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。

The development of the whole circulation management system of ECMO The theory of circulation equilibrium is based on the theory of blood circulation dynamics when ECMO is installed. The blood pressure, cardiac output, left and right atrial pressure, pulmonary pressure, cardiac function, circulating blood volume, and vascular resistance were measured. The influence of cardiac function and vascular resistance on ECMO circulation such as cardiac muscle and vascular tension agent is studied in mathematical science. Design and development of ECMO flow rate control and automatic control of ECMO cycle management system The heart of the heart is the heart of the heart, and the heart of the heart is the heart of the heart. ECMO subsidy is difficult to create, develop and manage under ECMO management. ECMO management of cardiogenic factors is the most important aspect of LVAD management. In this case, the LVAD control system should be redesigned according to the ECMO-LVAD cycle management system. The ECMO-LVAD cycle management system is developed in order to improve the efficiency of the system. ECMO LUNG, ECMO-LVAD CYCLE MANAGEMENT SYSTEM, LEFT ATRIAL VELOCITY, TARGET VALUE REDUCTION, BLOOD PRESSURE NORMALIZATION ECMO-LVAD Cycle Management System is developed for ECBELLA (=ECMO+IMPELLA) and its application in cycle management is possible.