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문제 정의
- 저자들은 냉각 정질 심정지액을 이용한 심장수술 동안 정상체온 체외순환이 전신에 미치는 생리적 및 임상적 영향을 저체온 체외순환과 비교 분석하여 보다 바람직한 체외순환 기법을 확립하기 위해 전향적으로 실시하였다.
제안 방법
- (1) 총백혈구 수: 모든 환자들에 대해 체외순환 시작 전, 체외순환 시작 후 10분, 체외순환 종료 직후의 세시기에 요골동맥으로부터 채취한 말초혈액의 총백혈구 수를 측정하여 양군 간에 비교하였다.
- (2) 뇌 손상 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 뇌 손상 표지자인 neuron-specific enolase (NSE) 농도를 측정하여 체외순환 시작 전 수치를 100%로 하여 체외순환 1분과 체외순환 종료 시의 변화율을 백분율로 구한 뒤 양군 간에 비교하였다. NSE 측정은 immunoradiometric assay 방법에 따라 상품화된 kit인 ELSA- NSE (CIS bio international)를 구입하여 Gamma-counter (Packard Co.
- (3) 염증 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 염증 표지자인 interleukin-6 (IL-6)을 측정하여 체외순환 시작 전 수치를 20%로 하여 체외순환 10분 과 체외순환 종료 시의 변화율을 백분율로 구한 뒤 양군 간에 비교하였다. IL-6 농도는 EIA 방법에 따라 상품화된 분석 시약인 Quantikine HS human IL-6 (R&D System, America) 를 이용하여 Emax precision microplate reader (Molecular Device, USA)로 측정하였다.
- (4) 혈관 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 혈관반응 표지자인 endothelin-1 (ET-1)의 농도를 측정하여 양군 간에 비교하였다. ET-1 농도는 상품화된 kit인 QuantiGlo human ET-1 (R&D System, USA)을 이용하여 Luminometer (Digene, USA) 분석 장비로 측정하였다.
- (5) 스트레스 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 스트레스 표지자인 cortisol 농도를 측정하여 체외순환 전 수치를 20%로 하여 체외순환 10분과 체외순환 종료 직후의 변화율을 백분율로 구한 뒤 양군 간에 비교하였다. Cortisol 농도는 RIA 방법에 따라 상품화된 kit인 Coat-A-Count Cortisol (DPC, USA)을 이용하여 Gammacounter (Packard Co.
- (6) 심장 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 심장 표지자인 troponin I (TNI) 농도를 측정하여 양군 간에 비교하였다. TNI 농도는 상품화된 kit 인 Cardiac Troponin I (Bayer, USA)를 사용하여 Immunology Autoanalyzer (Bayer, USA) 분석 장비로 측정하였다.
- (7) 생화학 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 생화학 표지자인 aspartate aminotransferase (AST) 및 alanine aminotransferase (ALT) 농도를 측정하여 양군 간에 비교하였다. AST 및 ALT분석은 상품화된 kit인 AST 및 ALT Reagents (Bayer, USA)를 이용하여 Chemistry Autoanalyzer (Bayer, Japan) 장비로 시행하였다.
- (8) 신장 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 신장 표지자인 creatinine 및 blood urea nitrogen (BUN)의 농도를 측정하여 양군 간에 비교하였다. Creatinine과 BUNe 각각의 분석 kit를 이용하여 Chemistry Autoanalyzer (Bayer, Japan) 장비로 분석하였다.
- (9) 기타 변수: 수술 동안의 소변 배출량(mL/m), 수술 후 폐지수(PaO2/FiO2), 기계호흡 보조시간, 중환자실 치료기간, 합병증, 재원일수 등을 함께 조사하여 양군 간에 비교 평가하였다.
- (7) 생화학 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 생화학 표지자인 aspartate aminotransferase (AST) 및 alanine aminotransferase (ALT) 농도를 측정하여 양군 간에 비교하였다. AST 및 ALT분석은 상품화된 kit인 AST 및 ALT Reagents (Bayer, USA)를 이용하여 Chemistry Autoanalyzer (Bayer, Japan) 장비로 시행하였다.
- (8) 신장 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 신장 표지자인 creatinine 및 blood urea nitrogen (BUN)의 농도를 측정하여 양군 간에 비교하였다. Creatinine과 BUNe 각각의 분석 kit를 이용하여 Chemistry Autoanalyzer (Bayer, Japan) 장비로 분석하였다.
- (4) 혈관 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 혈관반응 표지자인 endothelin-1 (ET-1)의 농도를 측정하여 양군 간에 비교하였다. ET-1 농도는 상품화된 kit인 QuantiGlo human ET-1 (R&D System, USA)을 이용하여 Luminometer (Digene, USA) 분석 장비로 측정하였다.
- (2) 뇌 손상 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 뇌 손상 표지자인 neuron-specific enolase (NSE) 농도를 측정하여 체외순환 시작 전 수치를 100%로 하여 체외순환 1분과 체외순환 종료 시의 변화율을 백분율로 구한 뒤 양군 간에 비교하였다. NSE 측정은 immunoradiometric assay 방법에 따라 상품화된 kit인 ELSA- NSE (CIS bio international)를 구입하여 Gamma-counter (Packard Co., US A) 로 측정하였다.
- (6) 심장 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 심장 표지자인 troponin I (TNI) 농도를 측정하여 양군 간에 비교하였다. TNI 농도는 상품화된 kit 인 Cardiac Troponin I (Bayer, USA)를 사용하여 Immunology Autoanalyzer (Bayer, USA) 분석 장비로 측정하였다.
- 2002년 12월부터 2003년 8월까지 인제대학교 부산백병원 흉부외과에서 체외순환을 이용하여 심장수술을 시행하기로 예정된 성인 환자들 중 수술 전 신경 및 뇌혈관 질 환, 당뇨병, 면역계 질환, 혈액질환, 간 및 신장 질환을 가진 사람이나 부신피질호르몬 같은 약물을 장기간 투여해온 사람을 제외한 36명의 환자들을 연구대상으로 하였다. 연구 목적에 따라 대상 환자들을 무작위로 중등도 저체온체외순환군(이하 저체온군, n=18)과 정상체온 체외순환군 (이하 정상체온군, n=18)으로 분류하였는데 양군 간 기본 변수에는 특별한 차이는 없었다(Table 1).
- 수술 시 심정지유도 및 심근 보호는 양군 모두 동일한 방법을 적용하였다. 우선 4℃ 냉각 HTK (histidine-tryptophan- ketoglutarate) 심정 지액을 상행 대동맥의 기시부에 주입하거나 좌우관상 동맥에 직접 주입하였으며 냉각수를 이용한 심근의 국소 냉각법을 병용하였다. 체외순환 시작과 함께 저체온군은 비인두 온도가 26~28℃ 상태로 되게 하였고 정상체온군은 비인두 온도가 가능한 35.
- 우선 4℃ 냉각 HTK (histidine-tryptophan- ketoglutarate) 심정 지액을 상행 대동맥의 기시부에 주입하거나 좌우관상 동맥에 직접 주입하였으며 냉각수를 이용한 심근의 국소 냉각법을 병용하였다. 체외순환 시작과 함께 저체온군은 비인두 온도가 26~28℃ 상태로 되게 하였고 정상체온군은 비인두 온도가 가능한 35.5℃ 이하로 떨어지지 않게 열교환 장치로 가온하였다. 양군 모두 비박동성 체외순환을 적용하였고 혈류는 체온에 관계없이 2.
- , Amstrong aveneu, Irvine, California, USA), 동맥혈 필터, 순환회로(GISH Co, Santamargarina, California, USA)를 사용함으로써 연구결과 의 오차발생을 최소화하였다. 체외순환 회로를 환자의 심장에 연결하기 전에 heparin (3 ㎎/㎏)을 투여하여 혈액활성 응고시간이 최소 기80초 이상 유지되도록 하였다. 인공심폐기 충전액으로 Hartmann 용액, 15% mannitol (6 mL/kg), sodium bicarbonate (1 meq/kg), calcium chloride (0.
대상 데이터
- 2002년 12월부터 2003년 8월까지 인제대학교 부산백병원 흉부외과에서 체외순환을 이용하여 심장수술을 시행하기로 예정된 성인 환자들 중 수술 전 신경 및 뇌혈관 질 환, 당뇨병, 면역계 질환, 혈액질환, 간 및 신장 질환을 가진 사람이나 부신피질호르몬 같은 약물을 장기간 투여해온 사람을 제외한 36명의 환자들을 연구대상으로 하였다. 연구 목적에 따라 대상 환자들을 무작위로 중등도 저체온체외순환군(이하 저체온군, n=18)과 정상체온 체외순환군 (이하 정상체온군, n=18)으로 분류하였는데 양군 간 기본 변수에는 특별한 차이는 없었다(Table 1).
데이터처리
- 각 군 내의 연속 측정 변수들(총백혈구 수, 뇌 손상 표 지자, 염증 표지자, 혈관 표지자, 스트레스 표지자, 심장 표지자, 생화학 표지자, 신장 표지자)은 반복측정 분산 분석법으로 통계적 검정을 하였다. 양군 간의 비교는 우선 각 군의 자료들이 정규분포를 하는지를 검정한 뒤 정규분포를 따를 시 모수 검정법의 하나인 unpaired t-test로 군간 차이를 검정하였다.
- 각 군 내의 연속 측정 변수들(총백혈구 수, 뇌 손상 표 지자, 염증 표지자, 혈관 표지자, 스트레스 표지자, 심장 표지자, 생화학 표지자, 신장 표지자)은 반복측정 분산 분석법으로 통계적 검정을 하였다. 양군 간의 비교는 우선 각 군의 자료들이 정규분포를 하는지를 검정한 뒤 정규분포를 따를 시 모수 검정법의 하나인 unpaired t-test로 군간 차이를 검정하였다. 자료분석은 전문 통계 프로그램인 SAS를 이용하였고 pM0.
- 양군 간의 비교는 우선 각 군의 자료들이 정규분포를 하는지를 검정한 뒤 정규분포를 따를 시 모수 검정법의 하나인 unpaired t-test로 군간 차이를 검정하였다. 자료분석은 전문 통계 프로그램인 SAS를 이용하였고 pM0.05일 때 유의한 차이가 있는 것으로 판단하였으며 가능한 모든 자료의 값은 평균土표준 오차로 표시하였다.
이론/모형
- (5) 스트레스 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 스트레스 표지자인 cortisol 농도를 측정하여 체외순환 전 수치를 20%로 하여 체외순환 10분과 체외순환 종료 직후의 변화율을 백분율로 구한 뒤 양군 간에 비교하였다. Cortisol 농도는 RIA 방법에 따라 상품화된 kit인 Coat-A-Count Cortisol (DPC, USA)을 이용하여 Gammacounter (Packard Co. USA) 분석 장비로 측정하였다.
- (3) 염증 표지자: 상기의 세시기에 채취한 혈액을 혈청으로 분리하여 염증 표지자인 interleukin-6 (IL-6)을 측정하여 체외순환 시작 전 수치를 20%로 하여 체외순환 10분 과 체외순환 종료 시의 변화율을 백분율로 구한 뒤 양군 간에 비교하였다. IL-6 농도는 EIA 방법에 따라 상품화된 분석 시약인 Quantikine HS human IL-6 (R&D System, America) 를 이용하여 Emax precision microplate reader (Molecular Device, USA)로 측정하였다.
성능/효과
- 총백혈구 수는 양군 모두 체외순환 전(기준치)에 비해 체외순환 시작 10분 때 감소하였고 체외순환 종료 시 유의하게 증가하였다. 군 간의 비교에 있어 기준치는 차이가 없었으나 체외순환 시작 10분(4, 298±46/mn? vs 2, 278 ±35/mm3, p=0.0045)과 체외순환 종료(9, 913 ±73/mm3 vs 7, 512±47/mm3, p=0.02) 두시기 모두 정상체온군이 저체온군보다 유의하게 더 높았다(Fig. 1).
- 01)에는 오히려 증가하였다. 군 간의 비교에서 cortisol의 증가율은 체외순환 10분(88.26±2.81% vs 39.25±2.07%, p=0.02)과 체외순환 종료 시(176.95±3.62% vs 70.00±3.14%, p=0.01) 둘다 시기 모두 정상체온군이 저체온군보다 유의하게 더 높았다(Fig. 5).
- 04). 그러나 수술 후 폐지수와 합병증은 양군 간에 유의한 차이가 없었다(P=0.48, p=0.82, Table 2).
- 염증표지자인 IL-6는 양군 모두 체외순환 시작 10분과 체외순환 종료 시 유의한 비율로 증가되었다. 두 군 간의 비교에서 IL-6의 증가율은 체외순환 시작 10분(189.23±3.05% vs 129.43 + 2.92%, p=0.03)과 체외순환 종료 시 (347.69±7.46% vs 290.64±5.73%, p=0.03) 두시기 모두 정상체온군이 저체온군보다 유의하게 더 높았다(Fig. 3).
- , Germany)를 사용하였다. 모든 환자들에게 동일 회사의 막형 산화기 (Baxter Healthcare Co., Amstrong aveneu, Irvine, California, USA), 동맥혈 필터, 순환회로(GISH Co, Santamargarina, California, USA)를 사용함으로써 연구결과 의 오차발생을 최소화하였다. 체외순환 회로를 환자의 심장에 연결하기 전에 heparin (3 ㎎/㎏)을 투여하여 혈액활성 응고시간이 최소 기80초 이상 유지되도록 하였다.
- 생화학 표지자인 AST는 양군 모두 체외순환 전에 비해 체외순환 종료 시 유의하게 증가되었으나(p=0.031, p= 0.01) 군 간에는 어떤 시기에도 유의한 차이가 없었다 (p=0.16, p=0.38, Fig. 7). 또 다른 간 표지자인 ALT는 양군 모두 어떤 시기에도 체외순환 전과 유의한 차이가 없었고 군 간에도 차이가 없었다 (p=0.
- 스트레스 반응 표지자인 cortisol 농도의 증가율은 체외 순환 동안 정상체온군이 저체온군보다 유의하게 더 높음으로써 심장수술 동안 정상체온 체외순환이 생리학적으 로 스트레스 발생요인이 될 수도 있음이 시사되었다. 심장수술 동안의 시간당 소변배줄량은 저체온군이 많았고 기계호흡 보조시간, 중환자실 치료기간, 재원일수 등은 정 상체 온군이 저 체 온군보다 유의하게 연장됨으로써 저자들 이 실시한 냉각 심정지액을 이용한 심장수술 시 정상체온 체외순환이 바람직하지 못한 것으로 나타났다.
- 신장 표지자인 creatinine과 BUN 둘 다 양군 모두 체외 순환 동안 유의한 변화가 없었고 군 간에도 차이가 없었다(p=Q083, p=0.17, Fig. 9, 10).
- 심장 표지자인 TNI는 양군 모두 체외순환 10분과 체외 순환종료 두시기 때 체외순환 전보다 유의하게 증가하였다. 그러나 양군 간에는 어떤 시기에도 유의한 차이가 없었다(p=Q83, p0.
- 스트레스 반응 표지자인 cortisol 농도의 증가율은 체외 순환 동안 정상체온군이 저체온군보다 유의하게 더 높음으로써 심장수술 동안 정상체온 체외순환이 생리학적으 로 스트레스 발생요인이 될 수도 있음이 시사되었다. 심장수술 동안의 시간당 소변배줄량은 저체온군이 많았고 기계호흡 보조시간, 중환자실 치료기간, 재원일수 등은 정 상체 온군이 저 체 온군보다 유의하게 연장됨으로써 저자들 이 실시한 냉각 심정지액을 이용한 심장수술 시 정상체온 체외순환이 바람직하지 못한 것으로 나타났다.
- 01) 두시기 모두 체외순환 전(100%)보다 유의하게 높았다. 양군 간의 비교에서 체외순환 시작 10분(179.14±5.72%, vs 109.76±3.60%, p=0.03)과 체외순환 종료 시 (248.47±5.16% vs 176.27±4.50%, p=0.01) 모두 정상체온군이 저체온군보다 NSE 증가율이 유의하게 더 높았다 (Fig. 2).
- 염증표지자인 IL-6는 양군 모두 체외순환 시작 10분과 체외순환 종료 시 유의한 비율로 증가되었다. 두 군 간의 비교에서 IL-6의 증가율은 체외순환 시작 10분(189.
- 정상체온 체외순환이 저체온 체외순환보다 총백혈구 수, NSE, IL-6와 같은 염증표지자의 더 높은 증가율과 cortisol과 같은 스트레스성 호르몬의 더 많은 생성률을 보임으로써 정상체온 체외순환이 저체온 체외순환보다 더 높은 염증성 반응 및 스트레스 반응을 일으켰음을 시사하였다. 그러나 저자들의 연구는 소규모 환자 집단을 대상으로 한 제한적 연구이므로 더 많은 환자들을 대상으로 한 추가적 연구를 통해 냉각 심정지액을 이용한 심장수술 시 저체온 체외순환법이 정상체온체외순환법보다 더 유용할 것이라는 현재의 가설을 확인 연구할 필요가 있다.
- 정상체온군이 저체온군보다 기계 호흡 보조시간(p= 0.04), 중환자실 치료기간(p=0.03), 재원일수는 유의하게 더 길었고 (p=0.03) 체외순환 중 소변배설 양은 더 적었다(p=0.04). 그러나 수술 후 폐지수와 합병증은 양군 간에 유의한 차이가 없었다(P=0.
- 체외순환 종료 시 양군 간에 온도 차이가 나지 않게 저체온군의 직장체온이 36℃가 되게 충분히 가온시켰다. 체외순환 종료 후 체내 잔여 heparin 중화를 위해 protamine을 수술 전 투여한 heparin 양의 1.5 배로 투여하여 혈액활성응고 시간이 정상치로 회복되게 하였다.
- 총백혈구 수는 양군 모두 체외순환 전(기준치)에 비해 체외순환 시작 10분 때 감소하였고 체외순환 종료 시 유의하게 증가하였다. 군 간의 비교에 있어 기준치는 차이가 없었으나 체외순환 시작 10분(4, 298±46/mn? vs 2, 278 ±35/mm3, p=0.
- 혈관 표지자인 ET-1은 양 군 모두 체외순환 전에 비해 체외순환 종료 시 유의하게 증가되었다. 그러나 양군 간의 비교에서는 어떤 시기에도 유의한 차이가 없었다 (p= 0.
후속연구
- 정상체온 체외순환이 저체온 체외순환보다 총백혈구 수, NSE, IL-6와 같은 염증표지자의 더 높은 증가율과 cortisol과 같은 스트레스성 호르몬의 더 많은 생성률을 보임으로써 정상체온 체외순환이 저체온 체외순환보다 더 높은 염증성 반응 및 스트레스 반응을 일으켰음을 시사하였다. 그러나 저자들의 연구는 소규모 환자 집단을 대상으로 한 제한적 연구이므로 더 많은 환자들을 대상으로 한 추가적 연구를 통해 냉각 심정지액을 이용한 심장수술 시 저체온 체외순환법이 정상체온체외순환법보다 더 유용할 것이라는 현재의 가설을 확인 연구할 필요가 있다.
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