科学研究費補助金研究成果報告書研究種目: 一般研究(C)研究期間: 1993～1994課題番号: 05671115研究代表者: 田畑 良宏（滋賀医科大学・医学部・助教授）研究分担者: 松野 修一（滋賀医科大学・医学部・助手

MATSUNO Shuichi

TABATA Ryoko

松野 修一

田畑 良宏

Research Paper科学研究費補助金研究成果報告書研究種目: 一般研究(C)研究期間: 1993～1994課題番号: 05671115研究代表者: 田畑 良宏（滋賀医科大学・医学部・助教授）研究分担者: 松野 修一（滋賀医科大学・医学部・助手）research repor

田畑, 良宏

TABATA, Ryoko

松野, 修一

MATSUNO, Shuichi

Shiga University of Medical Science Repository BI WAKO / 滋賀医科大学機関リポジトリ

開心術中及び開心術後の自律神経機能と心機能及び意識障害との関連についての研究著者 田畑 良宏, 松野 修一発行年 1995-03その他の言語のタイトルResearch on the Correlations between AutonomicNerve Activity and Cardiac Function andConsciousness Level during and after OpenHeart SurgeryURL http://hdl.handle.net/10422/6622関心術中及び関心術後の自律神経機能と心機能及び意識状態との関連についての研究(05671115) 平成6年度科学研究費補助金(一般研究C)研究成果報告書平成7年 3月研究代表者田畑良宏(滋賀医科大学医学部助教授)関心術中及び関心術後の自律神経機能と心機能及び意識状態との関連についての研究(05671115) 平成6年度科学研究費補助金(一般研究C)研究成果報告書平成7年3月IIII~IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII 1994020711 研究代表者田畑良宏(滋賀医科大学医学部助教授)研究組織研究代表者:田畑 良宏(滋賀医科大学医学部助教授)研究分担者:松野修一(滋賀医科大学医学部助手)研究経費?????? ???1300千円7∞千円2∞o千円研究発表( 1 )学会誌発表1 )田畑良宏、長谷貴勝、松野修一、谷仁孝、生内一夫、川端敏祐、大道信之、小玉正智、自律神経機能と睡眠中の意識状態との関連に付いての検討、日本救急医学会雑誌 4巻、 1993年10月2)田畑良宏、森渥視、渡田正二、尾上雅彦、杉田隆彰、野島武久、中嶋康彦、松野修一、自律神経を介した心拍数決定機構の解明とその応用、日本心臓血管外科学会雑誌 2 3巻、 1994年2月3) Ryoko Tabata， Takayuki Kobayashi and Akio Nakanishi， A New Method of Measurement of Autonomic Nervous Activity and its Application -The l/fa F1uctuation of Autonomic Nervous Function-， J.Applied Physiology 投稿中4) Ryoko Tabata， Takayuki Kobayashi， Shingo Iwata， Yoshio Yamaoka and Kazue Ozawa， Spec甘alAnalysis of Diurnal Variation in Arterial Blood Ketone Body Ratios and its Model Calculations， Biochimica et Biophysica Acta投稿中(2)口頭発表1 )田畑良宏、長谷貴勝、松野修一、谷仁孝、生内一夫、川端敏祐、大道信之、小玉正智、自律神経機能と睡眠中の意識状態との関連に付いての検討、日本救急医学会総会、 1993年11月17日2 )田畑良宏、森渥視、渡田正二、尾上雅彦、杉田隆彰、野島武久、中嶋康彦、松野修一、自律神経を介した心拍数決定機構の解明とその応用、日本心臓血管外科学会学術総会、 1994年2月10日(3 )出版物なし研究成果はしカ宮きー数学、物理学の分野で、近年、カオスやフラクタルの概念が注目を浴び、多くの研究成果と知見が蓄積され、医学、生物学の分野にもカオス、フラクタルの概念が適応され新しい知見が得られている。その応用例として循環器の分野における、心拍変動の問題がある白不整脈は、突然死の問題も関連し重要な課題であり、 R-R間隔の変化を時間の関数として時系列曲線を描き、信号解析の技術を適用して解析することが出来る白最近の知見では、心拍変動は規則的であることが異常であることが判明した。正常人では時系列曲線を時間領域より周波数領域に変換し、対数スケールで示したパワースペクトルは、パワー(P)は周波数(f)に対してP=ljfaの直線を示す。この結果は、パワーは周波数に逆比例し、周期の長い成分程多く含まれることを意味している。この関係はl/faの揺らぎと云われ、フラクタルであることを意味し、自然界の多くの現象に観察される。従って心拍変動はフラクタルな変動であることが知られるようになったロしかし、 l/faの直線にはピークが観察され、直線スケールに変換し更に詳細に観察するとO.04~O.14Hzの低周波成分とO.16~0.46Hzの高周波成分の二つのピークよりなっているロこのピークは自律神経の影響による変動と考えられ、高周波成分は副交感神経の影響を低周波成分は副交感神経と交感神経の影響を受け自律神経の影響を介した変動成分であると考えられるロこのピーク成分を解析することにより、自律神経機能を評価できるものと考えられる。今回の研究では、心拍変動を利用した自律神経の機能評価の方法を検討し、関心術における心機能と意識レベルに対する関連性の検討を目的とした。研究結果心拍数の時系列曲線より、パワースペクトルで見られたピークを1庁σの揺らぎ成分から分離し、自律神経機能を評価する方法について検討した。山本等は粗視化法を提唱し、一定期間の心拍数の時系列曲線のパワースペクトルより、l/fa成分をキャンセルし自律神経の成分のみを取り出す原理を報告している。そこで約5分間、 256点のデーター区間又は2048点、約20分間の期間での平均的な自律神経機能を算出して時系列曲線を求めたo結果の妥当性については、交感神経遮断剤及び副交感神経遮断剤を使用し、求めた結果が忠実に自律神経機能を反映していると推測された。この結果から交感神経と副交感神経は、変動しており睡眠中は副交感神経優位で昼間は交感神経優位であるロ自律神経の活動は揺らいでいるが、自律神経の変動の時系列曲線をフーリエ変換により周波数解析を行うと、対数スケールで示したパワースペクトルにはやはりl/faの揺らぎが観察された(学会誌発表 3)。しかし粗視化法を利用した評価はある一定の期間の平均として自律神経機能を求めており、瞬時の変化を掌握しているのではない。特に心拍数の時系列曲線がl/faの揺らぎ成分と自律神経機能の影響の合成されたものと考えるなら、変動波形より両成分の波形を分離し、その特性を評価することは生理的な心拍変動の解析につながると考えられるo つまり心拍変動は、 l/faの揺らぎの波形に0.09Hzの搬送波に位相変調を加えて0.04~0.14Hzの低周波成分を、 0.31Hzの搬送波に位相変調を加えて高周波成分を形成し自律神経成分が変調されたものと考え、これを復調することにより再現出来るのではないかと考えた。この目的で complexdemodulation法により復調を試みた(学会誌発表 2)。上記の自律神経機能の評価法を臨床症例に応用し、心拍変動を記録し自律神経の変化を調べ、自律神経の影響について検討を行ったロ従来より副交感神経の機能異常と考えられていた排尿性失神の症例で自律神経機能を見ると、正常人で観察される自律神経機能の揺らぎが観察されず突発的な副交感神経機能の充進が観察されるD 従って、この様な副交感神経機能が発作的に充進している時に、更に副交感神経機能を元進させる様な排尿行為などが加わると失神発作が招来されるのではないかと推測された。この観察結果は、人の意識レベルに対し自律神経機能が関与しているのではないかとの疑問をもたらした。特に睡眠レベルや夢と自律神経機能との関連性に興味が持たれた。このため健常人の睡眠中の脳波を連続的に記録し、フーリエ変換により周波数領域に変換して周波数帯域により S、0、α及び戸波に分類して日内変動の時系列曲線を描きこれを意識レベルを示す指標として自律神経機能との園関連性を相互相関関数から関連性について検討をおこなった。この結果、 S波は副交感神経機能と相関を認め、。波は交感神経機能と相関を認め、副交感神経機能が充進している際に睡眠レベルが深くなっていることが示唆された(学会誌発表1)。心拍変動には、基本的にはl/faの揺らぎ成分と自律神経の影響が混在するものとするなら、脳幹機能が失われ呼吸、循環中枢の影響が廃絶した脳死患者では如何なる心拍変動の特徴を有するかに興味を持ち、この点について検討を行った。脳死症例の心拍数の時系列曲線のパワースペクトルは、 l/faの揺らぎ成分が認められるが自律神経によると考えられる成分は消失していた白心臓は生体より摘出しても自発的な拍動を行うが、これは洞結節の自動能の作用と考えられ、心拍変動のl/faの揺らぎは洞結節の機能の変動を反映していると推測される。これらの機能は最終的には心房の洞結節の細胞のエネルギ一代謝の変動を反映しているのではないかと推測された。細胞、特に肝細胞のエネルギ一代謝を示す指標である動脈血ケトン体比 (AKBR)は、生体のエネルギ一代謝を代表して示す指標と考えられている。このためAKBRの日内変動を時系列曲線として測定して検討を行った。 AKBRの日内変動の時系列曲線のパワースペクトルは数時間以上の長い周期ではl/faの揺らぎが認められた。短い周期では急峻な傾きを示し過去との関連が少なくエネルギ一代謝は長周期と短周期の二元的な変動が認められた(学会誌発表 4)。このパターンは食事をしている症例でも持続経静脈栄養の患者でも同じ様相を示しており、単に食事の影響を示しているのではなく、むしろ生体時計と関連した現象ではないかと推測された。

開心術中及び開心術後の自律神経機能と心機能及び意識障害との関連についての研究

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Research on the Correlations between Autonomic Nerve Activity and Cardiac Function and Consciousness Level during and after Open Heart Surgery

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