心筋内冠血流循環解析に対する3層モデル : 最適制御理論の応用

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  • Three Layers Model for Analysis of Intra Myocardial Coronary Blood Flow

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抄録

冠血管における3層モデルを提唱し冠血行動態および血管特性の変化の影饗を理論的に解析した。冠循環は等価的電気回路で表した。血管の機械的特性は抵抗とコンプライアンスで表現した。系の駆動圧として大動脈血圧、および心筋による受動的、能動的圧力を設定し、能動圧は最適化されるべき制御入力とした。評価関数は各部位の受動的心筋内圧の時間的変化と静的変化、血流量および制御入力の2乗とした。血管抵抗の増加はその血管が潅流している心筋領域の動脈血流量および静脈血流量の減少を生んだ。血管抵抗が増加していない領域ではこの変化はその領域での逆に動脈血流量、静脈血流量は増加した。心筋中間層の血管抵抗の増加は心外膜側と心内膜側との血流量にはわずかしか影響をおよぼさず、心外膜側と心内膜側における血液移動が複雑に連館しあっている可能性が考えられた。
Three layers model of coronary circulation was proposed to disclose the blood flow nature and effects of changes in mechanical properties of coronary vessels. The system was expressed by an equivalent electrical circuit and mechanical properties of vessels were expressed by resistance and compliance. The driving pressure was expressed by aortic pressure, passive and active pressures developed in the myocardium. The aortic pressure and the active pressure produced by active elastance of cardiac muscle was set as control input. The cost function involved squares of these pressure, flow rates and control inputs. Increase in vessel resistance reduced the arterial flow rate perfusing the related regions while arterial blood flow perfusing other non stenotic regions were elevated. These effects must be the collateral flow or reactive hyperemia.

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