ウイルス感染症による血液凝固メカニズムを踏まえたECMO内血栓予防技術の開発
【研究キーワード】
ECMO / 新型コロナウイルス感染症 / COVID-19 / 血栓予防 / リアルタイム血栓モニタリング / インドシアニングリーン蛍光造影 / 拍動流 / 円軌道加振
【研究成果の概要】
【背景】COVID-19パンデミックによりECMOの有用性は更に広く認知された。しかしCOVID-19が惹起する強い血液凝固傾向はECMO治療において大きな障害となることも明らかになった。我々はECMO回路内における血栓予防・血栓検出技術を速やかに実現することが喫緊の課題であると考え、研究開発に従事した。ECMOデバイスの抗血栓性に関してはこれまでも材質や構造設計など様々な工夫がなされてきたが、従来の血栓対策だけではCOVID-19患者のECMO回路内での血栓形成を予防できないことが実状である。そこで従来とは異なる流体力学的なアプローチによるアクティブな血栓予防法を考案した。
【血栓予防法】ポンプに対してはインペラを周波数300Hz程度で極微小に加振することで表面への凝固因子の付着を阻害し、人工肺に対してはインペラ回転数を調整して拍動流を作り、人工肺内部の血液滞留を予防する方法である。いずれも従来の血栓対策と競合するものではなく更に血栓予防効果を高めることを目的としている。東京工業大学で開発された磁気浮上型遠心ポンプにこれらの機能を搭載し、大型動物実験にてその効果を実証した。
【血栓検出法】ポンプのインペラを数十ミクロン、数十Hzで振動させ、この時の変位と電流の応答からポンプ内血栓を検出する方法を開発した。また人工肺の血栓検出法として、インドシアニングリーン(ICG)蛍光造影を用いて血栓を詳細に観察することに成功した。肉眼観察では、血液と血栓は濃淡が違うものの同じ赤色調であるため血栓を評価することは難易度が高い。本手法では「血液は白、血栓は黒」と白黒二色で表現され客観性の高い評価が可能であった。
本研究結果をもとに人工肺の血栓検出・予防に関する特許出願を2件行った。今後は本研究で開発したECMOデバイスの血栓予防技術を医療機器メーカーと連携して臨床導入に繋げていく。
【研究代表者】