저체온순환정지법을 이용한 개심술시 스테로이드의 뇌보호 효과 - 토끼를 이용한 심폐바이패스 실험모델에서 - = Steroid Effect on the Brain Protection During OPen Heart Surgery Using Hypothermic Circulatory Arrest in the Rabbit Cardiopulmonary bypass Model

국문 초록 (Abstract)

토끼는 심폐바이패스(CPB) 실험동물로서 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 토끼에서 CPB운용법의 확립은 기술적으로 대단히 어려운 것으로 알려져 있다. 한편 저체온 순환정지법은 심장수술에서 유용하게 사용되고 있으나 뇌 보호상의 문제점이 지적되고 있다. 스테로이드는 일반적으로 뇌부종 치료에 효과가 있는 것으로 알려져 있으나 순환정지시 뇌보호에 미치는 영향에 관해서는 아직 명확하게 규명되지 못하고 있다. 이런 관점에서 본 연구는 첫째 토끼에서 CPB운용법을 확립하고 둘째 이를 바탕으로 순환정지시 스테로이드에 의한 뇌보호 효과를 분석할 목적으로 시행하였다. 흰 토끼 15마리(평균 체중 3,5kg)를 3군의 실험군에 각각 5마리씩 사용하였다. 제 1실험군(대조군)은 순환 정지시 토끼를 수술대와 평행된 자세로 유지하였으며, 제 2실험군에서는 대조군과 다른 실험방법은 동일하나 순환정지시 토끼를 트렌델렌부르그 자세로 유지하였다. 제 3실험군에서는 트렌델렌부르그 자세와 함께 순환정지전 스테로이드(methylprednisolone 30 mg/kg)를 투여하였다. 실험방법은 토끼를 마취시킨후 정중흉골절 개술로 심장을 노출시키고 상행대동맥 및 \ulcorner심방부속지에 각각 3.3mm 동맥캐늘라 및 14 Fr 단일 정맥캐늘라를 삽관하였다. CPB 회로에는 롤러 펌프와 기포형 산화기를 사용하였다. 충전액은 토끼혈액 120-150cc를 포함하여 약 450cc를 사용하였다. 전체 실험시간은 70분으로 심폐바이패스 시작후 10일 동안 관류 및 표면냉각법으로 체온을 20도(직장)까지 감소시킨뒤 40분 동안 순환정지를 시켰다. 순환정지후 관류를 재개하여 20분 동안 재가온으로 체온을 정상화시키면서 심장 박동이 되돌아오는 것을 확인하였다. 관류 유속은 80~ 90mg/min 으로 시작하였고 체온 하강에 따라 유속을 조절하였다. 실험후 토끼를 희생시킨뒤 바로 부검을 시행하여 뇌, 척수, 신장, 십이지장, 폐, 심장, 간장, 비장, 췌장, 위장의 일부를 채취하여 수분함유량을 조사하였다. 각 실험군간의 수분양 비교는 Kruskal-Wallis 비모수 검정법에 의해 분석하였다. CPB 중 관류 유속 변화는 60~l00ml/kg/min 이었다. 동맥압은 대부분 35-55mmhg 사이에서 유지되었다. 재가온후 심장은 전례에서 박동을 재개하였다. 동맥혈가스분석 결과 심한 조직 허혈을 의미하는 정도의 대사 성 산증은 발견되지 않았다. 각 실험군별 조직수분양 측정 결\ulcorner 뇌를 포함한 각 장기들에서 실험군간체 유의 한 차이는 발견되지 않았다. 이러한 실험결과를 통하여 저자들은 (1) 적절한 기법하에서는 토끼에서도 정상 적인 심폐바이패스 운용이 가능하다는 것과, (2) 본 실험 범주에서는 저체온 순환정지시 트렌델렌부르그 자 세에 의한 뇌부종 발현에 대한 스테로이드의 예방효과를 검정할 수없다는 결론을 얻었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Introduction: The use of rabbits as a cardiopulmonary bypass(CPB) animal model is extremely dif%cult mainly due to technical problems. On the other hand, deep hypothermic circulatory arrest(CA) is used to facilitate surgical repair in a variety of cardiac diseases. Although steroids are generally known to be effective in the treatment of cerebral edema, the protective effects of steroids on the brain during CA are not conclusively established. Objectives of this study are twofold: the establishment of CPB technique in rabbits and the evaluation of preventive effect of steroid on the development of brain edema during CA. Material '||'&'||' Methods: Fifteen New Zealan white rabbits(average body weight 3.5kg) were divided into three experimental groups; control CA group(n=5), CA with Trendelenberg position group(n=5), and CA with Trendelenberg position + steroid(methylprednisolone 30 mglkg) administration group(n=5). After anesthetic induction and tracheostomy, a median sternotomy was performed. An aortic cannula(3.3mm) and a venous ncannula(14 Fr) were inserted, respectively in the ascending aorta and the right atrium. The CPB circuit consisted of a roller pump and a bubble oxygenator. Priming volume of the circuit was approximately 450m1 with 120" 150ml of blood. CPB was initiated at a flow rate of 80~85ml/kg/min, Ten min after the start of CPB, CA was established with duration of 40min at $20^{\circ}C$ of rectal temperature. After CA, CPB was restarted with 20min period of rewarming. Ten min after weaning, the animal was sacrif;cod. One-to-2g portions of the following tissues were rapidly d:ssected and water contents were examined and compared among gr ups: brain, cervical spinal cord, kidney, duodenum, lung, heart, liver, spleen, pancreas. stomach. Statistical significances were analyzed by Kruskal-Wallis nonparametric test. Results: CPB with CA was successfully performed in all cases. Flow rate of 60-100 mlfkgfmin was able to be maintained throughout CPB. During CPB, no significant metabolic acidosis was detected and aortic pressure ranged between 35-55 mmHg. After weaning from CPB, all hearts resumed normal beating spontaneously. There were no statistically significant differences in the water contents of tissues including brain among the three experimental groups. Conclusion: These results indicate (1) CPB can be reliably administered in rabbits if proper technique is used, (2) the effect of steroid on the protection of brain edema related to Trendelenburg position during CA is not established within the scope of this experiment.