Abstract
Introduction: The most dramatic application of hypothermia in cardiac surgery is in deep hypothermic circulatory arrest(DHCA). Because man in natural circumstances is never exposed to this extreme hypothermic condition, one of the controversial aspects of clinical hypothermia is appropriate acid-base management($\alpha$-stat versus pH-stat). This study aims to compare $\alpha$-stat with pH-stat for: (1) brain cooling and re-warming speed during hypothermia induction and re-warming by cardiopulmonary bypass (CPB); (2) cerebral perfusion, metabolism, and their coupling; and (3) the extent of development of cerebral edema after circulatory arrest, in young pigs. Materials & Methods: Fourteen young pigs were assigned to one of two strategies of gas manipulation. Cerebral blood flow was measured with a cerebral venous outflow technique. After a median sternotomy, CPB was established. Core cooling was initiated and continued until nasopHaryngeal temperature fell below $20^{\circ}C$. The flow rate was set at 2,500 ml/min. Once their temperatures were below $20^{\circ}C$, the animals were subjected to DHCA for 40 mins. During cooling, acid-base balance was maintained according to either $\alpha$-STAT or pH-STAT strategies. After DHCA, the body was re-warmed to normal body temperature. The animals were then sacrificed, and their brains measured for edema. Cerebral perfusion and metabolism were measured before the onset of CPB, before cooling, before DHCA, 15 mins after re-warming, and upon completion of re-warming. Results & Conclusion: Cooling time was significantly shorter with $\alpha$-stat than with pH-stat strategy, while there were no significant differences in rewarming time between the two groups. Nosignificant differences were found in cerebral blood flow, metabolic rate, or flow/ metabolic rate ratio between two groups. Temperature-related differences were significant in cerebral blood flow, metabolic rate, and flow/metabolic rate ratio within each group. Brain water content showed no significant differences between two groups.
서론: 초저체온 순환정지법은 일부 심장수술에서 매우 유용하게 사용되고 있다. 그러나 사람은 정상 생리상태에서 이 정도 저체온에 노출되는 적이 없기 때문에 초저체온 상태에서 $\alpha$-STAT와 pH-STAT 산-염기 조절법 중 어느 쪽을 택하는 것이 좋으냐에는 여전히 이론이 많다. 본실험에서는 어린 돼지에서 초저체온 순환정지 실험모델을 확립한뒤 pH-STAT와 $\alpha$-STAT 간에 (1) 심폐바이패스 냉각 및 재가온시 뇌냉각 및 재가온 속도 비교, (2) 뇌혈류, 뇌대사 및 뇌혈류/뇌대사 비의 변화 양상 분석, 그리고 (3) 초저체온 순환정지후 뇌부종 정도를 비교 분석하였다. 대상 및 방법: 25~30 KG의 어린 돼지를 실험군마다 7마리씩 사용하였다. 마취후 두개골을 절제하고 상시상동 삽관을 통해 뇌혈류를 측정하였다. 그리고 정중흉골절개술 및 캐뉼라 삽관후 심폐바이패스를 시행하였다. 막형 산화기와 롤러펌프를 사용하였고, 관류속도는 2500 ml/min로 유지시켰다. 심폐바이패스 시작후 첫 10~15분 동안 정상체온 관류를 시행한 뒤 이어 $20^{\circ}C$(비인두체온) 까지 관류냉각을 시행하였다. $20^{\circ}C$에서 40분 동안 완전순환정지를 시행하였다. 냉각기간 동안 실험군에 따라 $\alpha$-STAT 또는 pH-STAT에 따른 산-염기 조절을 시행하였다. 순환정지후에는 정상 체온까지 재가온하였다. 재가온 종료후 실험동물을 희생시키고 뇌를 추출하였다. 뇌혈류 및 뇌대사 측정은 바이패스전, 냉각전, 순환정지전, 재가온후 15분, 재가온 종료시, 재가온 종료후 1시간에 각각 시행하였다. 결과: 양군간 냉각시간은 $\alpha$-STAT군이 16.57$\pm$5.13분으로 pH-STAT 군의 22.83$\pm$2.14분 보다 유의하게 짧았으나(P<0.05), 재가온시간에서는 $\alpha$-STAT군(40.0$\pm$5.07분)과 pH-STAT군(46.5$\pm$6.32) 사이에 유의한 차이는 없었다. 뇌혈류 및 뇌대사에서는 pH-STAT군이 $\alpha$-STAT군에 비하여 높은 경향을 보였지만 통계학적으로 유의한 차이는 없었다. 뇌혈류량/뇌대사율의 비에서도 두군간에 차이가 없었다. 그러나 두 실험군내에서 체온변화에 따른 뇌혈류량 및 뇌대사의 차이는 유의하였다. 특히 비인두체온 20도에서는 뇌대사율의 감소가 뇌혈류의 감소 보다 더욱 커서 결과적으로 뇌혈류량/뇌대사율의 비는 1 보다 높은 수치로 기록되었다. 뇌수분양은 두 실험군간에 유의한 차이는 없었다. 결론: 본 실험에서 $\alpha$-stat와 pH-STAT 산염기 조절법간에 냉각시간 이외에는 유의한 차이가 없음을 알 수 있었다.
