Establishment of Featal Heart Surgery with an Improvement of the Placental Blood Flow in Cardiopulmonary Bypass Using Fetal Lamb Model

Background: We tested the effect of indomethacine and total spinal anesthesia on the improvement of placental flow during cardiopulmonary bypass on fetal lamb. Material and Method: Twenty 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. Ten served as a control group in which placenta was worked as an oxygenator during bypass (Control group). The remainder worked as an experimental group in which pretreatment with indomethacine and total spinal anesthesia was performed before bypass with the same extracorporeal circulation technique as control group (Experimental group). Observations were made every 10 minutes during a 30-minute bypass and 30-minute post bypass period. Result: Weights of the fetuses ranged from 2.2 to 5.2 kg. In Control group, means of arterial pressure decreased from 44.7 to 14.4 mmHg and means of Pa$CO_2$ increased from 61.9 to 129.6 mmHg at each time points during bypass. Flow rate was suboptimal (74.3 to 97.0 $m\ell$/kg/min) during bypass. All hearts fibrillated immediately after the discontinuation of bypass. On the contrary, in Experimental group, means of arterial pressure reamined higher (45.8 to 30 mmHg) during bypass (p<0.05). Means of Pa$CO_2$ were less ranging from 59.8 to 79.4 mmHg during bypass (P<0.05). Flow rates were higher (78.8 to 120.2 $m\ell$/kg/min) during bypass (p<0.05). There were slower deterioration of cardiac function after cessation of bypass. Conclusion: In this study, we demonstrated that the placental flow was increased during fetal cardiopulmonary bypass in the group pretreated with indomethacine and total spinal anesthesia. However, further studies with modifications of the bypass including a creation of more concise bypass circuit, and a use of axial pump are mandatory for the clinical application.

양태아를 이용한 심폐우회술에서의 태반혈류개선을 통한 태아심장수술의 기반기술 확립

배경: 태아심장수술이 가능하려면 심폐우회술 시 태반혈류의 유지가 가장 중요하다. 태반 혈관의 수축으로 인한 혈류 감소는 태아에 심한 저산소성 손상을 초래한다. 본 연구에서는 태반혈관 수축 억제를 위한 인도메타신과 완전 척추 마취가 태반 혈류에 미치는 영향을 테스트하였다. 대상 및 방법: 제태기간 120∼150일 되는 20마리의 태아양을 정중흉골절개하에 주폐동맥과 우심방에 각각 12 G, 14∼18 F 크기의 도관을 삽관하여 30분 동안 심폐우회술을 시행하였다 어미양은 케타민 정주를 이용한 전신마취를 시행하였고 태아양에 대하여는 근육이완제만을 사용하였다. 심페우회술은 바이오펌프(Bio-pump, Bio-Medicus 회사제, 미국)와 태반을 산화기로 이용하여 시행하였다. 대조군은 태반을 산화기로 사용하여 체외순환만을 시행하였고(10마리), 실험군은 완전 척추 마취와 인도메타신을 전처치한 후 같은 방법으로 체외순환을 시행하였다 시간 경과에 따른 태아혈역학 및 동맥혈가스소견, 태반혈류 변화를 측정하였다. 결과: 태아양의 평균체중은 3.5 $\pm$ 1.3 (2.2 ∼ 5.2) kg이었다. 대조군에서는 심폐우회 시작 직후 평균 44.7 mmHg에서 14.4 mmHg로 급격한 혈압 강하가 관찰되었고 이때 측정한 혈류는 74.3∼97.0 $m\ell$/kg/min 였다. 동맥혈 가스 소견 역시 동맥혈 이산화탄소분압치가 61.9∼129.6 mmHg이었으며 체외순환 정지 후에는 심실세동으로 혈역학 측정이 불가능하였다. 실험군에서는 심폐우회 시작 직후 혈압이 30∼45.8 mmHg로 의미있게 높게 유지되었다. 태반 혈류는 78.8∼120.2 $m\ell$/kg/min로 대조군보다 높았다. 같은 시간대에 측정한 동맥혈 이산화탄소 분압치는 평균 59.1∼92.3 mmHg였으며 체외순환 정지 후에는 대조군보다 덜 급격하게 심기능 저하를 보여 평균동맥압이 27.3 mmHg였다. 결론: 연구자 등은 본 연구를 통하여, 30분간 심폐우회술을 실시하면서 인도메타신 전처치와 완전 척추 마취군에서 의미있는 태반혈류개선을 관찰하였으나 임상적용이 가능한 태반혈류의 유지에는 어려움을 겪었다. 향후 태아심폐우회술과 관련된 기술적인 측면에서의 개선, 인도메타신 용량의 조절, 순환회로의 최소화, 체외순환을 위한 우회펌프의 개선 등 태아 체외순환의 수정에 관한 지속적인 연구가 요구된다.