개선된 조직 유지법 document_id A220623073209

전세계적으로 매년 100만 번의 개심술에서, 1 내지 3%의 환자가 회복실에서 사망할 것이고, 10%는 좌심실의 기능장애로 병원을 떠날 것이고, 30% 정도는 심장 부정맥을 경험할 것이고, 24%의 고위험 환자는 3년 안에 사망할 것이다. 게다가 최근의 전향성 연구에서 수술 후 환자 혈액 내 크레아틴 키나아제(creatine kinase; CK-MB) 수치가 조금 상승한 환자는 초기(처음 1년) 및 지연(3 내지 5년) 발병률 및 사망률의 위험성이 현저하게 증가하는 것으로 나타났다. 수술 중(peri-operative) 및 수술 후 사망률 및 발병률은 심장 외과수술 중 의인성(iatrogenic) 뇌허혈/재관류 및 부적절한 심근보호(myocardial protection)에 관련되어 있다. 추가로 소아과 심장 외과수술에서 유아의 50% 이상이 저심박출증(low cardiac output)을 동반하는 수술 중 심근 손상을 나타낸다. 20년 넘게, 의인성 손상의 상당부분은 심정지의 유형, 구성 및 전달에 관련되어 있었다. 2000년에 수행된 개심술의 대략 64%는 관상동맥우회로이식술(coronary artery bypass graft) 이었고, 24%는 심장 판막 치환술 또는 성형술 이었고, 12%는 선청성 심장 기형의 성형술에 관련되어 있었다. 대략 1.2%는 신생아/소아 이었다. 대부분의 개복술(80% 이상)은 혈액 또는 정질액(crystalloid) 심정지 용액을 이용한 체외순환 및 선택적 급성심정지(elective heart arrest)를 필요로 한다. 상기 수술을 수행하는 동안, 심장은 3시간 동안, 때로는 4 내지 6 시간까지 멈춰질 수 있다. -4 시간의 정지에 의한 심장 손상의 정도는, 심장의 기능이 회복될 가능성은 점차 낮아지고, 4시간 정지 후에는 거의 회복되지 않을 것이다. 심정지 조성물은 외과수술 동안 심장을 정지 또는 안정시키기 위해 사용되었다. 심정지 약물은 보통 담체를 이용하여 부분적으로 희석 및 혼합되어 사용되고(예를 들면 혈액 4: 결정질 1의 비율), 또는 결정질 단독으로 사용되었다. 수술의 일부는 소량의 심정지액/약물이 다량의 혈액과 혼합(예를 들면, 혈액 66: 결정질 1의 비율)된 "소형마비(miniplegia)" 또는 "미세마비(microplegia)"로 불리는 상태에서 수행된다. 소형마비는 많은 양을 필요로 하는 전신적 전달보다는 관심 조직(예를들면, 심장)에 직접적으로 전달된다. 심장이 정지된 개체는 "부동의, 무혈 범위"에 들어가서, 외과의가 수술을 수행하고, 수술을 진행하는 동안 조직의 손상(심정지가 제거되고 심장이 소생할 때, 재관류 도중 발생할 수 가능성이 있는 상당량의 손상을 포함)을 최소화하도록 한다. 멜로스(Melrose) 박사는 1955년에 환자의 심장을 정지시키기 위하여, 환자 자신의 혈액을 구연산칼륨(Potassium citrate)을 대동맥에 주입하기 위한 매질로 이용하였다. 1976년에 헐스(Hearse) 박사는 경질성 심정지액을 투여하는 방법을 기술했다. 몇 년 후, 벅버그(Buckberg) 및 그의 동료들은, 혈액에는 산소 전달 능력, 높은 삼투압 및 완충 성질이 있으므로, 환자 자신의 혈액을 주요 담체 및 내재성 항산화제로 이용하는 것을 제안하였다. 또한 전혈성 심정지도 더 많은 혈액 및 더 적은 칼륨을 이용하도록 변형되었고, 이를 "소형마비"로 불린다. 용어 "소형마비"는 메나쉬(Menasche) 및 그의 동료들에 의해 1990년대 초기에 만들어 졌다. 소형마비(또는 미세마비)는 심장 정지 및 허혈-재관류 손상 감소를 위하여 미세 적정의 정지제 및 첨가제와 함께 산소가 풍부한 혈액을 함께 제공한다. 허혈 손상의 대부분은, 실제로 전신적 또는 국소적이든 간에 허혈의 발생 기간에 의해 좌우된다. 허혈은 산소 공급(관상 동맥 혈류량 및 산소 수용력) 및 산소 요구(심장 벽의 긴장, 심박 및 심장의 수축성 또는 근육 수축성 상태에 의해 결정) 사이의 불일치로 정의되기 때문에, 허혈의 심각성은 수반되는 상해를 결정하는 중요한 요인이다. 허혈의 심각성은 부수적 혈류량의 증가에 의해 상쇄되고, 또한 중화될 수 있다. "소형마비"의 기본 전제는 허혈을 최소화하여 손상을 줄이는 것이다. 정의에 의해, 심장의 정지 중 심장의 호기성 대사작용의 유지를 위해 산소 요구량에 맞추어 산소를 공급하는 것이 필요하다. 그 결과, 급성 심정지 유도 및 무수축의 유지 동안 90% 이상으로 산소 요구량이 급격히 감소되어서, 심장의 호기성 대사작용을 유기하기 위하여 많은 요인 또는 양식들을 만족시켜야 한다. 상기 양식들을 하기와 같이 요약할 수 있다: (i) 산소량은 요구량에 필적하기에 충분한 양으로 존재해야 하고, 현재의 적혈구 용적률(hematocrit)이 적어도 24%와 동등하다는 확증이 있다; (ii) 산소는 요구량에 필적하기에 충분한 유량으로 전달되어야 한다; (iii) 외과의의 견해에 한정되지 않고, 가능한 거의 지속적인 방법으로 산소가 전달되어야 하는 데, 이는 시간을 초과하여 소모되기 때문이다(실험 모델에서의 "안전한" 허혈 간격이 무엇이든 지간에, 주어진 환자에서 심근 대사작용이 호기성에서 호기성 패턴으로 전환하려는 시간 지점 뿐만 아니라 상기 컷-오프 시간 지점을 넘어서 발생할 수 있는 조직의 손상 정도 및 가역성을 예상하는 것은 실제로 불가능하다); 및 (iv) 산소는 심근을 통하여 되도록 균등하게 배달되어야 한다. 위험한 협착증 및 추가로, 관상동맥 전체에 폐색이 존재할 때, 현재 선행경 경로로 단독 투여하는 것보다 역행성 또는 복합적 역행성/선행성 접근이 훨씬 더 심정지의 균질한 분포를 확신할 수 있도록 더욱 효과적이라는 납득할만한 신체 증거가 있다. 이른 재관류 또는 혈류량의 복구는 급성 허혈로부터 심근을 구축하는 가장 효과적인 수단인 반면에, 역설적으로 들릴지 모르지만 산소의 급작스런 유입은 괴사, 부정맥 및 사망을 유도할 수 있다. "재관류 손상"의 정도는 사이토카인, 백혈구, 활성산소종 및 자유 라디칼의 생성을 포함하는 염증반응 캐스케이드에 연관되어 있다. 허혈성 심근의 재관류는 조직이 죽는 것을 방지하는 데에 필요하다. 그러나 허혈 기간이 짧았더라도, 재관류는 본질적으로 허혈 도중 개시된 과정의 가속화를 대표하는 병리학적 변화, 또는 재관류 후에 개시된 새로운 병태생리적인 변화와 연관되어 있다. 재관류 손상의 정도 및 범위는 심근에서의 염증 반응에 의해 영향을 받을 수 있다. 허혈-재관류는 산소 자유 라디칼, 사이토카인 및, 호중구 및 관상동맥 관 내피(coronary vascular endothelium)를 모두 활성화하는 그 외의 전구염증성 매개자들의 분비를 촉진시킨다. 염증 과정은 내혈관장애, 미세혈관의 쇠약 및 혈류량 결손, 심근경색증 및 아폽토시스를 유도할 수 있다. 특정 단계를 표적으로 하는 약리학적인 항염증성 치료는 경색 크기 및 심근 손상을 감소시키는 것으로 나타났다. 저체온마취법은 아주 처음부터 심근 보호의 근본적인 요소이었다. 관심사는 언제나 허혈 간격 도중 최대한 낮은 수준으로 대사작용을 감소시켜서, 허혈 반응 동안 심근 에너지 저장(아데노신 삼인산 및 글리코겐)이 유지되고 조직 산과다증을 막는 데에 있었다. 그러나 많은 연구자들은 경질성 심정지액을 10℃ 또는 25℃에서 사용한 후의, 심근 회복의 수준이 심히 다르지 않은 것을 발견했다. 최근까지 심근 보호의 주요 관심사는 내적환경을 유지하기 위한 이온 펌프질과 같은 생명에 관한(vital) 세포 작용을 지속적으로 공급될 정도의 낮은 수준으로 대사작용을 감소시킴으로써 세포 에너지를 보존하는 것을 포함하는, 박출 부전(pump failure)을 예방하기 위하여 미오사이트 수축성을 보존하는 것이었다. 심정지 중 심장 및 전신성 체온을 포함하는 현재 통용되는 기술들 뿐만 아니라, 내피 및 미세혈관 구획에 대한 심정지의 영향에도 많은 관심이 있다. 따라서 내피(endothelium) 보전은 미오사이트(myocyte) 보전처럼 중요할 수 있다. 현재의 기술로는 수술 후의 심방세동(atrial fibrillation)으로 고통 받는 여전히 상당히 많은 수의 환자를 발생시킨다. 일반적으로 환자들은 수술 후 며칠 간의 집중치료를 필요로 하고, 의식(lucidity) 및 운동성을 회복하는 데에 약간의 시간이 소요된다. 이들은 현재의 수술 절차로부터 유래한, 일부는 비가역적인 손상 및 개선된 기술을 위한 필요를 반영한다.