Abstract
Background: We tested the technical feasibility of fetal cardiac bypass and collected baseline data on the fetal hemodynamics and placental functions related to the cardiopulmonary bypass in the fetal lamb model. Material and Method: Eleven fetuses at 120 to 150 days of gestation were subjected to bypass via trans-sternal approach with a 12 G pulmonary arterial cannula and 14 to 18 F venous cannula for 30 minutes. All ewes received general anesthesia with ketamine. In all the fetuses, no anesthetic agents were used except muscle relaxant. Eight served as a group in which placenta was excluded from the extracorporeal circulation by clamping the umbilical cord during the bypass(the oxygenator group) and in the remaining three, the placenta worked as the only source of oxygen supply(the placenta group). Observations were made every 10 minute during a 30-minute bypass and 30-minute post bypass period. No prostaglandin inhibitors were used both in ewes and in fetuses. Result: Weights of the fetuses ranged from 1.9 to 5.2 kg. In the oxygenator group, means of arterial pressure, PaO2, atrial pressure, heart rate, and bypass flow rate ranged 69.8 to 82.6 mmHg, 201.7 to 220.9 mmHg, 4.1 to 4.3 mmHg, 169 to 182/min, and 140.3 to 164.0 ml/kg/min, respectively during bypass, but rapid deterioration of the fetal cardiac functions and the placental gas exchange was observed after the cessation of bypass. In the placenta group, means of arterial pressure decreased from 44.7 to 14.4 mmHg and means of PaCO2 increased from 61.9 to 129.6 mmHg during bypass. Flow rate was suboptimal(74.3 to 97.0 ml/kg/min) during bypass. All hearts fibrillated immediately after the discontinuation of bypass. Conclusion: In this study, the technical feasibility of fetal cardiopulmonary bypass was confirmed in the fetal lamb model. However, further studies with modifications of the bypass including an addition of prostaglandin inhibitor, an application of the total spinal anesthesia on the fetus, a creation of more concise bypass circuit, and a use of active pump are mandatory to improve the outcome.
배경: 본 연구에서 저자 등은 태아양 모델을 이용하여 태아 심폐우회술의 기술적인 측면에서의 가능성을 실험하고 심폐우회술과 관계된 태아의 혈역학과 태반기능에 관한 기초자료를 얻고자 하였다. 대상 및 방법: 제태기간 120~150일 되는 11마리의 태아양을 이용하여 정중흉골절개하에 주폐동맥과 우심이에 각각 12 G, 14~18 F 크기의 도관을 삽관하여 30분 동안 심폐우회술을 시행하였다. 어미양은 케타민 정주를 이용한 전신마취를 시행하였고 태아양에 대하여는 근육이완제만을 사용하였다. 실험군을 롤러펌프와 인공 막성산화기(Micro-safe, Polystan 회사제, 덴마아크)를 이용한 군(8마리, 산화기군)과 바이오펌프(Bio-pump, Bio-Medicus 회사제, 미국)와 태반을 산화기로 이용한 군(3마리, 태반군)으로 이분하여 혈류, 태아 혈역학 및 태반기능을 관찰하였다. 결과: 태아양의 평균체중은 3.6$\pm$1.3(1.9~5.2) kg이었다. 산화기군에서 심폐기 가동 중에는 평균동맥압 69.8~82.6 mmHg, 평균동맥혈산소분압치 201.7~220.9 mmHg, 평균심방압 4.1~4.3 mmHg, 평균심박동수 169~182 /min, 평균혈류 140.3~164.0 ml/kg/min로 유지되었으나 체외순환을 정지하는 순간부터 급격한 심기능 및 가스소견의 악화가 관찰되어 평균동맥압 29.0~57.4 mmHg, 평균동맥혈이산화탄소분압치 61.9~77.1 mmHg 등이었다. 태반군에서는 심폐우회 시작 직후 평균 44.7 mmHg에서 14.4 mmHg로 급격한 혈압 강하가 관찰되었고 이때 혈류는 평균 74.3~97.0 ml/kg/min 였다. 가스소견 역시 평균동맥혈이산화탄소분압치와 pH가 각각 평균 61.9~129.6 mmHg, 6.7~6.8이었으며 체외순환 정지후에는 심실세동으로 혈역학 측정이 불가능하였다. 결론: 연구자 등은 본 연구를 통하여, 비록 태아의 장기생존을 위한 태아 혈역학의 유지 및 태반혈류의 확보에는 어려움을 겪었으나 양모델을 이용한 실험적 태아 심폐우회술을 시도하여 태아 심장수술의 기술적인 측면에서의 가능성을 확인하였다. 향후 프로스타글란딘 억제제의 추가, 태아에 전척추마취의 적용, 펌프의 개선 및 순환회로의 축소화 등의 수정된 태아 체외순환에 관한 연구가 계속되어야 할 것으로 사료된다.
