• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제16권1호
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• pp.25-28
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• 2015

In this study, a basic research on artificial liver was performed for its application to people on the waiting list of liver transplant or patients with hepatic insufficiency. Artificial livers are generally classified into mechanic type, bioartificial type, and hybrid type. An extracorporeal circulation device was examined herein, which is indispensable in the application of an artificial liver, for its effectiveness in supporting the recovery of liver functions. Extracorporeal circulation system is a treatment and life-support system which sends out the patient's blood, removes toxicity by various methods, and then sends the blood back to the interior of the body. This study used an extracorporeal circulation system which enables the Plasma Perfusion by CVVH method, and applied the program of Bioateco corp. Animals with acute hepatic insufficiency were produced to apply the extracorporeal circulation device. As a result, their ammonia, bilirubin, SGOT, SGPT, and bile acid levels rose, confirming the liver function restoration in the experimental animals.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.298-302
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• 2010

체외 순환 보조 장치는 호흡부전 및 심부전 등에 사용하는 장치이며 세계적으로 많은 연구 개발과 임상에의 사용이 계속되고 있다. 이 장치들을 사용할 때 주의해야할 사항중 하나는 공기 색전증이다. 공기 색전증은 정맥혈내로 공기가 들어갈 수 있는 여러 가지 수술 과정 및 진단 과정의 합병증으로 일어날 수 있으며, 수술부위가 심장보다 위치, 수술 과정 중 체강, 체외 순환 보조 장치를 사용할 때 공기의 유입이 생길 수 있다. 이러한 문제를 해결하기위해 비유전율 상수의 변화를 이용한 공기방울 감지 장치를 개발했다. 모의순환 장치에서 실험해본 결과 튜브 안의 공기 양에 따라 신호의 차를 분명하게 보여주어 공기방울을 감지할 수 있었다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제40권7호
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• pp.512-516
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• 2007

기계적인 순환보조장치는 급성호흡부전이나 심부전에서 생명을 구할 수 있는 방편의 하나이다. 현재 여러 가지 형태의 순환 보조장치가 있으며 Twin-Pulse Life Support (T-PLS) system은 박동형 펌퍼의 한 종류다. 3예의 심한 심폐기능부전 상태 환자에게 순환보조장치로 T-PLS system을 사용하였다. 적응증은 인공호흡기와 강심제를 최대한 사용함에도 불구하고 지속되는 호흡부전이나 심부전이었다. 감염에 의한 호흡부전환자가 2예, 심근염에 의한 심부전 환자가 1예였다. 각각 한 명의 호흡부전환자와 신부전 환자가 생존하였는데 보조장치의 사용시간은 각각 3일과 5일이었다. T-PLS system은 순환보조장치로 유용하게 사용할 수 있으며 다발성 장기부전이 오기 전에 적용하여야 할 것으로 생각된다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제38권1호
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• pp.13-22
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• 2005

배경 : 심장수술과 같은 체외순환(Extracorporeal circulation)이 요구되는 상황에서 조직관류에 우월할 것으로 보이는 박동성 혈류장치를 이용하려는 시도가 계속되어 왔다. 본 연구에서는 체외순환 조건에서 박동 혈류가 비박동 혈류보다 조직관류에 우월하다는 가설을 직접 증명하기 위해 치근 개발된 조직관류측정기($QFlow^{TM}-500$ Perfusion Measurement System, Thermal Technologies Inc.,Cambridge, MA, USA)의 열확산 탐침(Thermal Diffusion Probe)으로 조직 관류량을 실시간 및 연속적으로 직접 측정함으로써, 체외순환에서 박동 혈류와 비박동 혈류가 신장에 미치는 영향을 직접 관찰하고자 하였다. 대상 및 방법: 몸무게가 25 kg에서 40 kg 사이의 돼지를 암수 구별 없이 총 12마리를 각각 6마리씩 두개 군으로 나누어 실험을 진행하였다. 동물의 심장을 노출시킨 후, 좌측 측하복부를 절개하여 좌신장을 노출하여 관류측정기의 열확산 탐침을 신장의 피질내에 $2\~3$ cm 깊이로 거치하였다. 9볼트의 배터리로 심정지를 유도하면서 대동맥 차단을 하여 총심폐우회술을 시행한 후, 1군(n=6)은 Biopump에, 2군(n=6)은 박동식 혈류를 제공하는 T-PLS (Twin-Pulse Life Support System)에 연결하였다. 실험 동안 pump flow는 2 L/min로 유지하였다. 체외순환 전과 시작 후 10분마다 심박수, 혈압, 및 신장 관류치를 측정하여 60분까지 측정하고, 동맥혈가스분석, 전혈구 계산, 혈액 뇨질산, 크레아티닌 및 혈장 용혈헤모글로빈을 체외순환 시작 전과 60분 후에 측정하였다. 결과: 두 군 사이에 기초치는 유사하였다. 평균 혈압은 체외순환 전에는 두 군 간에 차이가 없었으나, 체외순환 20분 이후부터는 2군에서 높은 경향이 있었고(1군 $39.84\~45.5$ mmHg, 2군 $48.7\~52$ mmHg), 특히 60분에서의 평균혈압은 통계적으로 유의한 차이를 보였다(1군$\;41.2{\pm}4.3\;mmHg,\;48.7{\pm}5.4\;mmHg,\;p=0.023$). 체외순환 전 측정한 신장 관류치는 두 군간에 차이가 없었으나, 체외순환을 시작한 이후부터는 2군에서 지속적으로 더 높은 경향이 있었으며(1군 $48.5\~64$ mL/min100 g, 2군 $65.8\~88.3$ mL/min/100 g), 특히 30분에서의 측정값은 통계적으로 유의한 차이를 보였다(1군$47.5{\pm}18.3\;mL/min100\;g,$ 2군$83.4{\pm}28.5\;mL/min100\;g,\;p=0.026$). 혈액 뇨질산, 크레아티닌, 그리고 혈장 용혈헤모글로빈의 변화는 두 군간에 차이가 없었다. 결론: 일정한 펌프 혈류 조건에서 박동성 혈류의 평균 혈압이 더 높다는 것은, 비박동성 혈류보다 조직관류압(Tissue Perfusion Pressure) 측면에서 우수하여 말초장기의 조직관류 효과에 유리한 요인이라고 볼 수 있다. 본 연구를 토대로 장시간의 체외순환에서는 신장기능을 대표하는 수치들에도 영향을 미칠 수 있으리라 예상되며, 신장 이외에 다른 주요 장기에 미치는 영향에 대한 연구를 더 진행할 필요가 있을 것으로 생각한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권1호
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• pp.87-94
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• 2006

This paper presents the hydrodynamic design and performance analysis method for a miniaturized centrifugal blood pump using three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) code. In order to obtain the hydraulically high efficient configuration of a miniaturized centrifugal blood pump for cardiopulmonary circulation, a well-established commercial CFD code was incorporated considering detailed flow dynamic phenomena in the blood pump system. A prototype of centrifugal blood pump developed by the present design and analysis method has been tested in the mock circulatory system. Predicted results by the CFD code agree very well with in vitro hydraulic performance data for a centrifugal blood pump over the entire operating conditions. Preliminary in vivo animal testing has also been conducted to demonstrate the hemodynamic feasibility for use of centrifugal blood pump as a mechanical circulatory support. A miniaturized centrifugal blood pump developed by the hydraulic design optimization and performance prediction method presented herein shows the possibility of a good candidate for intra and extracorporeal cardiopulmonary circulation pump in the near future.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1660-1664
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• 2008

Extra-corporeal Life Support System (ECLS) is the device used in emergency cases to substitute a extracorporeal circulation in open heart surgery, cardiac arrest or in acute cardiopulmonary failure. To obtain the effect of counter-pulsation on hemodynamic response in the ECLS quantitatively, we developed cardiovascular model which consists of 12 compartment model of heldt et al. and 3 compartment model of Schreiner et al. based on windkessel approximation. We compared coronary perfusion, arterial pulse pressure, cardiac output, and left ventricular pressure-volume diagram according to flow configuration such as counter-pulsation, copulsation, and continous flow. When counter-pulsation was applied, 5% higher coronary perfusion, 26% lower pulse pressure, and 2% higher cardiac output than copulsation condition were calculated. We conclude that counter-pulsation configuration in the ECLS is hemodynamically more stable than copulsation and influences the positive effect to recover ventricles.

• Journal of Chest Surgery
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• 제37권3호
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• pp.201-209
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• 2004

생명구조장치(ECLS)는 호흡부전 및 심부전에 적용하는 장치로 세계적으로 많은 연구개발과 임상시도가 계속되고 있다. 현재까지 생명구조장치의 혈류펌프로는 비박동형 구동장치가 표준으로 사용되고 있으며, 박동형 구동장치는 생리적인 측면에서 유리하지만 급격한 회로압 상승과 그에 따른 혈구손상에 대한 우려가 있고 특히 막형산화기를 사용하는 인공폐 회로에서 기피되어 왔다. 본 연구는 인공폐 실험모델에서 단일 박동형 구동펌프와 막형 산화기 사이에 압력완충장치를 설치함으로써 언급한 부작용을 최소화시키면서 생리적인 박동혈류를 유도할 수 있을 것이라는 가능성을 검증하였다. 실험대상은 올레익산으로 급성 호흡부전증이 유발된 잡견(N=16)을 사용하였다. 실험군은 사용된 구동펌프의 종류와 압력완충장치의 유무에 따라 3개 군으로 분류하였다. 제1군(n=6)은 대조군으로 원심펌프를 이용하였고, 제2군(n=4)은 단일 박동형 구동펌프를 사용하였으며, 제3군(n=6)은 단일 박동형 구동펌프에 압력완충장치를 설치하였다. 실험모델은 흉강 절개 후 우심방-대동맥을 우회시키는 부분 체외순환 형태로, 1.8～2 L/min의 펌프박출량에서 2시간을 구동하였다. 관찰지표는 주로 혈역학 변화, 회로압, 혈액검사 및 혈구세포에 미치는 영향 등에 한정하였다. 맥동압(pulse pressure)은 박동형 구동펌프를 이용한 2군(47$\pm$10 mmHg)과 3군(41$\pm$9 mmHg)에서 비박동형 원심펌프를 이용한 1군(17$\pm$7 mmHg)에 비해 유의하게 높았다(p<0.001). 막형산화기에 걸리는 회로압은 1 군의 경우 222$\pm$8mmHg, 2군의 경우 739 $\pm$ 35 mmHg, 3군의 경우 470$\pm$ 17 mmHg였다(p<0.001). 순환 2시간째의 동맥혈 산소분압은 1군에 비해 박동혈류를 사용하는 2군과 3군에서 현저하게 높았다(77$\pm$41, 96$\pm$48, 97$\pm$25 mmHg; p<0.05). 혈구손상지표인 혈장 유리 헤모글로빈치는 1군에서 가장 낮았고, 2군에서 가장 높았으며, 3군에서 유의하게 감소하였다(55.7$\pm$43.3, 162.8$\pm$113.6, 82.5$\pm$25.1 mg%; p<0.05). 기타 혈액검사치는 특별한 차이가 없었다. 이상의 결과에서 단일 박동형 구동펌프는 비박동형 원심펌프에 비해 막형산화기의 산소교환에 유리한 반면, 회로압과 혈구세포 손상 측면에서 불리하다는 것을 알 수 있었다. 그러나 단일 박동형 구동펌프와 막형 산화기 사이에 압력완충장치를 설치하는 경우, 회로압 상승과 혈구세포손상을 유의하게 감소시킬 수 있었다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제38권2호
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• pp.101-109
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• 2005

배경: 심정지와 같은 위급상황에서 관상동맥의 혈류를 유지하는 것은 심장근육의 보존과 회복 및 환자의 생명을 보존하는 데 중요하다. 최근 들어 Extra-Corporeal Life Support System (ECLS)의 기계식 순환장치의 사용으로 심정지 환자의 생명을 보존하고자 하는 노력이 시도되고 있다 본 연구는 체외순환 모델에서 박동성 혈류와 비박동성 혈류가 관상동맥의 혈류량 및 심근에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 실험은 $25\~35Kg$의 돼지 14마리를 각각 7마리씩 두 군으로 나누어 진행하였다. 제 1군은 비박동성 혈류 펌프인 원심펌프를 사용하였고 제2군은 이중 박동형 펌프를 사용하였다. 체외순환은 우심방에서 상행대동맥으로 심폐바이패스를 하고, 9V의 전기 충격으로 심실세동을 만들었다. 체외순환은 2시간 동안 유지하였으며, 펌프량은 두 군 모두 2 L/min로 유지하였다. 초음파를 이용한 관상동맥 혈류 측정장치를 이용하여 좌전하행지의 관상동맥 관류량을 펌프 시작 전(기초치)과 시작 후 20분마다 측정하였다. 또한 관상 정맥동의 혈액을 펌프 시작 전(기초치)과 시작 후 1시간, 2시간에 채취하여 두 군간의 심근효소의 차이와 대사물질의 차이를 비교하였다. 각 관찰지표의 군간 비교는 STATISTICA 통계프로그램(Version 6.0)의 Mann-Whitney U test를 이용하였고 통계적 유의수준은 p값이 0.05 이하인 경우로 하였다. 결과: 관상동맥의 저항지수는 제 2군에서 낮게 나타났으며, 펌프 구동 후 40분, 80분, 100분, 120분에서 통계적으로 의미 있게 나타났다 (p<0.05). 관상동맥의 평균 혈류 속도는 제 2군에서 펌프 구동 후 20분부터 의미 있게 높게 유지되었다(p<0.05). 관상동맥의 혈류량도 제2군에서 높게 유지되었으며, 펌프 구동 후 40분, 60분, 100분, 120분에서 통계적으로 의미 있는 차이를 보였다(p<0.05). 그러나, 관상정맥동의 혈액학적 검사에서는 두 군간에 차이가 없었다. 결론: 박동성 혈류는 비박동성 혈류보다 좌전하행지 관상동맥의 저항지수를 낮추고, 관상동맥의 관류속도를 빠르게 하여, 관상동맥으로의 혈류량을 높게 유지하였다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제37권12호
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• pp.1003-1009
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• 2004

기계적 순환 보조는 만성 심부전 상태의 환자들에게 이용될 뿐만 아니라, 심정지 혹은 심인성 쇼크에서 생명을 구할 수 있는 필수적인 요소가 되기도 한다. 상용화된 다양한 박동형의 순환보조 장치들이 장기간의 좌심실 보조를 위해 사용될 수 있지만 비용이나 제조사로부터의 기술적 지원이라는 측면에서 그 사용에 제약이 되고있다. 최근에는 심장이식의 가교로서, 또는 심장회복을 위해 원심성 펌프를 단기간 사용한 예들이 보고되고 있다. 본원에서는 원심형 펌프를 이용한 체외 생명구조 장치나 좌심실 보조장치로 심정지 혹은 심인성 쇼크의 5명의 환자에게 적용하여 성공적으로 치료하였다. 이들중 2명이 허혈성 심질환에 의한 심정지로 응급 상황에서 시행되었고, 술 후 심인성 쇽을 보인 허혈성 질환 1예와 급성 바이러스성 심근염에 의한 저심박출량 증후군을 보인 2명은 예정 하에 수술하였다. 모든 환자에서 기계적 순환보조 이탈이 가능하였으며, 기계적 순환 보조와 관련된 합병증에는 출혈 및 급성 신부전등이 있었고 대퇴동, 정맥 캐눌라 삽관과 연관된 합병증은 없었다. 원심형 펌프를 이용한 기계적 순환보조는 심정지 혹은 심인성 쇼크에서 생명보존이나 유지에 필수적인 역할을 할 수 있으며 항시 고려해야할 요소로 판단되기에 이를 보고하는 바이다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제42권5호
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• pp.604-609
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• 2009

배경: 최근 경피적 심폐순환 보조장치는 여러 원인의 심인성 쇼크나 심정지의 치료에 매우 활발하게 적용되고 있다. 하지만 개심술 후 체외순환 이탈에 실패한 경우 적용하는 경피적 순환보조는 아직 예후가 매우 불량하다고 알려져 있다. 본 연구는 개심술 후 체외순환 이탈에 실패하여 경피적 심폐순환 보조장치를 적용한 환자들의 임상성적을 알아보고, 이들의 예후에 영향을 미치는 요인들에는 어떠한 것들이 있는지 알아 보고자 시행하였다. 대상 및 방법: 2005년 1월부터 2008년 12월까지 개심술 후 심폐기 이탈에 실패하여 경피적 순환 보조장치(CAPIOX emergent bypass system, $EBS^{(R)}$, Terumo Inc, Tokyo, Japan)를 적용한 10명의 환자들의 의무기록을 후향적으로 분석하였다. 결과: 평균 연령은 $60.2{\pm}16.5$세($19{\sim}77$세)였고, 평균 체외순환보조기간은 $48.7{\pm}64.7$시간($4{\sim}210$시간)이었다. 순환 보조 장치를 이탈할 수 있었던 경우는 6예(장치 이탈율 60%), 생존퇴원은 5예(생존율 50%)였다. 합병증은 5명(50%)에서 발생하였다. 단변량 분석에서 수술 중 대동맥 겸자시간이 길었던 경우, 순환 보조기간 중 종격동 출혈이 있었던 경우, 순환 보조장치 삽입전의 Troponin-I 수치가 높았던 경우가 사망에 영향을 미치는 인자로 조사되었다. 퇴원한 환자는 모두 생존하여 평균 $34{\pm}8.6$개월($23{\sim}48$개월)간 추적 관찰 중이다. 결론: 개심술 후 체외순환 이탈에 실패하게 되는 경우 매우 높은 사망률을 보이는 바 이들 환자에 대하여 적극적인 경피적 순환 보조장치의 적용으로 향상된 생존율을 기대할 수 있었다. 앞으로 지속적인 생존을 향상 및 합병증 감소를 위한 보다 많은 경험 및 임상연구가 필요할 것으로 생각된다.