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アイテム
犬に対する人工ペースメーカーの臨床応用に関する実験的研究
https://az.repo.nii.ac.jp/records/3222
https://az.repo.nii.ac.jp/records/32228a20b136-f0d2-4004-8c12-28681128d869
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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diss_dv_otsu0330 (12.8 MB)
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diss_dv_otsu0330_jab&rev (303.5 kB)
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| Item type | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 公開日 | 2013-02-05 | |||||||
| タイトル | ||||||||
| タイトル | 犬に対する人工ペースメーカーの臨床応用に関する実験的研究 | |||||||
| タイトル | ||||||||
| タイトル | An experimental study of clinical application of artificial pacemakers to dogs | |||||||
| 言語 | en | |||||||
| 言語 | ||||||||
| 言語 | jpn | |||||||
| 資源タイプ | ||||||||
| 資源タイプ | thesis | |||||||
| 著者 |
狩野, 安正
× 狩野, 安正
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| 抄録 | ||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||
| 内容記述 | 我が国における小動物臨床医学においては，動物の老齢化にともなって老齢性疾患が増加し，複雑で高度な技術を要する診断ならびに治療法が強く要望されてきている。 小動物臨床医学における心疾患の発生率は，全疾患の約3%といわれているが，各疾患の末期的な心不全を含めれば，10%を越えると推定されている。このような心疾患に対する診断または治療の方法においては，診断機器の高度化あるいは治療技術の多様化によってかなり高度な診療が行われ，臨床医学的な対応ができるようになってきた。 しかしながら，心疾患では，心筋梗塞や心筋炎あるいは心臓腫瘍や弁膜症などのように，心筋や弁の器質的な傷害によるものと，刺激生成異常や刺激伝導異常によって機能的な障害によるものとがあり，また，両者が相まって心疾患を発現する場合もある。さらに，多臓器障害では循環不全をきたして，二次的に心機能障害を発現し，心不全に陥る場合も少なくない。 筆者はこれらの多様な心疾患のうち，比較的発生率の高い刺激伝導異常である房室ブロックの徐脈性不整脈に注目し，これに対して人工ペースメーカーを臨床的に応用するペーシング療法を開発する目的で本研究を実施した。 完全房室ブロックの徐脈性不整脈では，洞結節で生成した刺激伝導が房室結節でブロックされ，心房と心室が不調律で拍動するため，心臓に対する負荷が加わって心不全を発現し，全身に対する血液供給が著しく低下して，低酸素症を引き起こすものである。これに対する各種の治療法が試みられているが，本症に対する基本的な治療法は，心拍数をコントロールして必要な心拍出量を確保し，全身に対する血液供給を満たすことである。 医学においては，その方法として人工ペースメーカーを利用し，ペーシング療法を実施しているが，動物に人工ペースメーカーを利用するには，適応症となる完全房室ブロックの徐脈性不整脈における心機能，または徐脈性不整脈における後負荷の影響などの基礎的な病態と，心機能の実態を把握する必要があり，そのうえで人工ペースメーカーを活用する場合の，至適ペーシングレートが確立されなければならない。 そこで筆者は，実験的に10%ホルマリンを注入して房室結節を破壊し，完全房室ブロックを作製して実験モデルとした。この実験モデルを使用して次の3段階の実験を行った。1.完全房室ブロックによる徐脈状態(心拍数40 beats/min)で，心拍数，血圧，心内圧，心拍出量などのパラメーターを測定し，徐脈状態の心機能について検討した。2.完全房室ブロックの徐脈状態では，心臓に対して必然的に後負荷が加わることが予想されるので，実験的に大動脈を絞扼して左室に段階的な後負荷をかけ，ペーシングによって心拍数をかえた場合の心機能について検討した。3.さらに，実験モデルを使用してペーシングレートを段階的に変更した場合の心機能について詳細に検討し，至適ペーシングレ一トを確立した。 1. 完全房室ブロックにおける心機能の評価 雑種成犬3頭を使用し，全身麻酔下で開胸を行い，心臓を露出したのち，10%ホルマリンを房室結節に注入して房室結節の刺激伝導系を破壊し，完全房室ブロックの実験モデルを作製した。この実験モデルの心拍数はおおむね40 beats/minとなることから，これに対外式人工ペースメーカーを装着して120 beats/minでペーシングを行い，心拍数をコントロールして心臓の各パラメーターを測定した。ついでペーシングを中止し，完全房室ブロック時(40 beats/min)の心拍数で150分間にわたり各パラメーターを測定して心機能の状態を検討した。 その結果，完全房室ブロックで徐脈状態(40 beats/min)を呈している場合は，左室圧は上昇し，大動脈圧は脈圧較差が大きくなり，心臓の仕事量は著しく低下した。また，末梢血管抵抗が高くなり，後負荷が発現した。右室圧ならびに肺動脈圧も上昇し，肺高血圧を示した。一回拍出量は増加するが心拍出量は低下し，完全房室ブロックの徐脈状態では明らかにうっ血性心不全の状態を示すことが確認された。この実験結果から，完全房室ブロックで徐脈状態を呈した場合はうっ血性心不全が発現し，これに対して人工ペースメーカーによって心拍数をコントロールすれば，うっ血性心不全を改善することが示唆された。 2. 固定心拍数における後負荷の影響 完全房室ブロックの徐脈状態では，必然的に後負荷が加わるので，これに対してペーシング療法を行う場合，後負荷の程度によってペーシングレートをコントロールする必要がある。したがって，完全房室ブロックにおける後負荷の程度によって，心機能に及ぼす影響を検討しておく必要がある。 そこで8頭の健康な雑種成犬を使用し完全房室ブロックの実験モデルを作製したのち，心拍数120または80 beats/minでペーシングレートのコントロールを行った群を第1群，第2群とした。完全房室ブロックが発現した状態でペーシングを行わずに心拍数40 beats/minの場合を第3群とした。完全房室ブロック発現後150分を経過させて，心機能が低下した状態を第4群とした。それぞれの群に対して，左室収縮期圧が150，175ならびに200mmHgになるように設定し，大動脈を絞扼して後負荷をかけ，その場合の心機能について検討した。 その結果，左室最大収縮期圧は，大動脈の絞扼によって当然のことながら各群ともにおおむね設定した150，175ならびに200mmHgに合致する測定値が得られた。左室拡張末期圧は第1群の120または第2群の80 beats/minのペーシングレ一トでコントロールを行った群では，後負荷が強くなるほど圧の上昇がみられ，ペーシングによって心収縮力は保持された。しかし，ペーシングを行わない第3群では圧の上昇はみられず，とくに第4群の心機能が低下している場合では，ほとんど変化がみられなかったことから，心収縮能が明らかに低下しているとみられる所見であった。同様に左室内圧変化率の最大値は，ペーシングコントロールを行った第1，第2群ではあまり大きな変化がみられないのに対し，ペーシングコントロールを行わない第3群では，第1群ならびに第2群より低く，とくに第4群では第1，第2群の約1/2程度であり，後負荷によって明らかに心臓の仕事量が低下することを示す所見であった。右室の最大収縮期圧ならびに拡張末期圧は，第1，第2，第3群では，いずれの段階で後負荷をかけても，コントロール値に比較して大差を示さなかったが，第4群では，他の3群に比較して著明な圧上昇がみられ，明らかに右室の血流うっ滞による肺高血圧を示す所見がみられた。 3. 完全房室ブロック時における至適ペーシングレートの評価 これまでの実験結果から，完全房室ブロックの徐脈状態では，心機能が著しく低下して明らかに心不全を発現することが確認された。また，このような心不全が発現した場合には，必然的に後負荷が加わることを考慮し，実験的に大動脈の絞扼によって段階的な後負荷をかけて，心機能に及ぼす影響を調べた結果では，120～80 beats/minのペーシングコントロールを行った群では，心不全に陥る危険性が少ないが，完全房室ブロックの状態もしくは完全房室ブロックが発現して150分を経過し，心機能が低下した群では，心機能の仕事量が著しく低下し，明らかに心不全を発現し心停止に至る状態を示すことが判明した。 そこで完全房室ブロックの徐脈状態における至適ペーシングレートを検討する目的で，健康な雑種成犬6頭を使用し完全房室ブロックのモデルを作製して，ペーシングレートを70，90，120，150，180ならびに210 beats/minの6段階でコントロールした場合の心機能について検討した。 その結果，大動脈圧ならびに左房圧では120～150 beats/min，左室圧，血流速度，血流速時間，血流加速度，心拍出流量，心拍出量ならびに左室内径短縮率では120 beats/minを境とし，それ以下の低いペーシングレートまたはそれ以上の高いペーシングレートでは，これらのパラメーターが低下または減少して，心機能の維持が困難であることが判った。このことから，完全房室ブロックに対するペーシングレートは120 beats/minが最も至適なペーシングレートであり，後負荷が加わった場合においても，150 beats/minを越えない範囲のペーシングレートが至適であることを実験的に明らかにした。 |
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| Abstract | ||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||
| 内容記述 | An experimental study of clinical application of artificial pacemakers to dogs The incidence of senile disease is increasing with aging of small animals in Japan, and diagnosis and treatment, which require high and complicated technology, are becoming increasingly necessary. The incidence of cardiac disease in small animals is believed to be about 3% of the total number of diseases, but if the terminal stage of heart failure in each disease is included, the incidence may exceed 10%. In the diagnosis or treatment of such cardiac disease, very high-technology medical examinations have become possible owing to the increase in the use of diagnostic instruments or diversification of therapeutic techniques, and clinical countermeasures have also become possible. Cardiac diseases, however, include two types. One type includes myocardial infarction, myocarditis, cardiac tumor, and valvular disease, which is caused by organic impairment of the myocardium and valve, and the other type is caused by a functional disorder due to abnormality in stimulus formation and disturbance of the conduction system. Cardiac diseases may occur in cooperation with both types. In many cases of multi-organic disturbances, heart failure develops as a result of cardiac dysfunction secondary to circulatory failure. The authors noted bradycardia of atrioventricular (A-V) block, i.e., disturbance of the conduction system, the incidence of which is relatively high among these various cardiac diseases, and performed this study to develop pacing therapy for the disease in which an artificial pacemaker is used. Since stimulus conduction in the sinus node is blocked by the A-V node to induce arrhythmic beating of the atrium and ventricle in bradyarrhythmia of complete A-V block, load is added to the heart, leading to heart failure. As a result, the blood supply for the whole body is markedly decreased, and hypoxia occurs. Various attempts have been made to treat bradyarrhythmia of complete A-V block, but the fundamental method is to ensure necessary cardiac output by controlling the heart rate and to satisfy the need to supply blood to the whole body. In the medical field, pacing therapy by an artificial pacemaker is performed, but when the pacemaker is used in animals, it is necessary to determine the fundamental morbid conditions and the actual state of cardiac function, such as cardiac function in bradycardia of complete A-V block, which is an indication for the therapy, and the influence of afterload on bradycardia. After they are determined, the optimum pacing rate for activating an artificial pacemaker should be established. The Authors prepared experimental models of complete A-V block by injecting 10% formalin to destroy the A-V node, and experimented on the models according to the following three steps: (1) Heart rate, blood pressure, intracardiac pressure and cardiac output were determined in the bradycardic condition caused by complete A-V block (heart rate, 40 beats/min) to assess cardiac function of the bradycardic condition. (2) Since the heart should sustain an afterload in the bradycardic condition caused by complete A-V block, the left ventricle was subjected to sustained afterload in a stepwise manner by strangling the aorta, and cardiac function was assessed at various heart rates changed by pacing. (3) Detailed changes in cardiac function were assessed by stepwise changes in the pacing rate in the experimental models to establish the optimum pacing rate. (1) Evaluation of cardiac function in complete A-V block Thoracotomy was performed under general anesthesia on 3 adult mongrel dogs. After the heart was exposed, 10% formalin was injected into the A-V node to destroy the stimulus conduction system of the A-V node. Thus, an experimental model of complete A-V block was prepared. From the fact that the experimental models showed a heart rate of 40 beats per minute, external pacemakers were applied to these models for pacing at 120 beats/min and for determination of each cardiac parameter by controlling the heart rate. Pacing was then discontinued, and each parameter was determined over a period of 150 minutes at the heart rate during complete A-V block (40 beats/min) to assess cardiac function. As a result, left ventricular pressure was elevated, aortic pressure showed much difference in the pulse pressure, and cardiac work was markedly decreased under the bradycardic condition of complete A-V block (40 beats/min). Peripheral resistance increased, and afterload appeared. Right ventricular pressure and pulmonary arterial pressure were also elevated, suggesting pulmonary hypertension. Although the stroke volume increased, cardiac output decreased. It was confirmed that the bradycardic condition of complete A-V block definitely indicates congestive heart failure. The results of the experiment suggest that congestive heart failure is improved by controlling the heart rate with an artificial pacemaker, while congestive heart failure appears under the bradycardic condition of complete A-V block. (2) Influence of afterload at the constant heart rate Under the bradycardic condition of complete A-V block, it is necessary for pacing therapy for the condition to control the pacing rate according to the degree of afterload, because afterload should be added to the condition. The influence of afterload on cardiac function should therefore be investigated according to the degree of afterload resulting from complete A-V block. Experimental models of complete A-V block were prepared in 8 healthy adult mongrel dogs. The animals in which the pacing rate was controlled at a heart rate of 120 beats/min were allotted to group 1 and those in which the rate was controlled at a heart rate of 80 beats/min were allotted to group 2. The animals that showed a heart rate of 40 beats/min under the condition of complete A-V block without pacing were allotted to group 3. The animals that showed cardiac hypofunction 150 minutes after the appearance of complete A-V block were allotted to group 4. In each group left ventricular systolic pressure was set at 150, 175 and 200 mmHg, and cardiac function during afterload due to strangling of the aorta was assessed. The maximum values of left ventricular systolic pressure were approximately in agreement with the set values (150, 175 and 200 mmHg) in each group, as expected, because of aortic strangling. Groups 1 and 2 showed elevation of left ventricular end-diastolic pressure along with an increase in the degree of afterload, showing maintenance of cardiac contractility by pacing. Group 3 in which pacing was not performed, however, showed no elevation of the pressure. In group 4, with cardiac hypofunction, particularly, the pressure was almost unchanged. These findings revealed definite reduction in the capacity for cardiac contraction. In a way similar to that for the pressure, the maximum rate of change in left ventricular pressure was lower in group 3, without pacing control, than in groups 1 and 2, which showed no marked change. In group 4 particularly, the rate was about 1/2 that in group 1 or 2, suggesting that cardiac work is distinctly decreased by afterload. The maximum values of right ventricular systolic and end-diastolic pressure in group 1, 2 or 3 were not so different from the control values obtained by afterloading at any step. Group 4, however, showed markedly higher values than those in any of the other 3 groups, showing pulmonary hypertension due to congestion of the right ventricle. (3) Evaluation of the optimum pacing rate during complete A-V block The results of these experiments confirmed that heart failure occurs as a result of marked cardiac hypofunction under the bradycardic condition of complete A-V block. Taking into consideration the eventual sustaining of afterload in such occurrence of heart failure, the authors investigated the influence of afterload by stepwise aortic strangling of cardiac function. The group with pacing control at 120-80 beats/min had only a little risk of heart failure, while the group that showed cardiac hypofunction under the condition of complete A-V block or 150 minutes after appearance of complete A-V block showed a marked decrease in cardiac work. These animals distinctly showed the condition of heart failure. In this way, the authors prepared models of complete A-V block from 6 healthy adult mongrel dogs to determine the optimum pacing rate under the bradycardic condition of complete A-V block. Cardiac function was assessed when the pacing rate was controlled at 70, 90, 120, 150, 180 and 210 beats/min. Aortic pressure and left atrial pressure decreased at a pacing rate higher or lower than 120-150 beats/min, and left ventricular pressure, flow velocity, flow velocity time, acceleration time, stroke volume, cardiac output and left ventricular fractional shortening decreased at pacing rate higher or lower than 120 beats/min. It was thus revealed to be difficult to maintain cardiac function at these pacing rates as the borderlines. These finding experimentally showed that the optimum pacing rate for complete A-V block is 120 beats/min and the pacing rate within 150 beats/min is optimum even in the presence of afterload. |
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| 学位名 | ||||||||
| 学位名 | 博士(獣医学) | |||||||
| 学位授与機関 | ||||||||
| 学位授与機関名 | 麻布大学 | |||||||
| 学位授与年月日 | ||||||||
| 学位授与年月日 | 1994-04-13 | |||||||
| 学位授与番号 | ||||||||
| 学位授与番号 | 乙第330号 | |||||||
| 著者版フラグ | ||||||||
| 出版タイプ | AM | |||||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa | |||||||
