심실 내 장애물에 의한 심실세동의 동역학적 변화

Abstract

[한글]

실세동의 발생 및 유지 기전을 연구하는데 있어 심실 내 자연적 또는 인위적 장애물들에 의한 심실세동의 동역학적 변화에 대한 다양한 연구들이 진행되어 왔다. 그러나 기존의 연구들은 컴퓨터 모의실험이나 인위적 장애물이 없는 심근에서의 연구 결과이거나 한 가지 형태의 장애물에 대한 연구이었고, 고전적인 전기적 지도분석법을 이용한 연구이어서 다양한 장애물의 크기에 따른 동역학적 변화나 장애물에 대한 회귀 파면의 변화에 대해 명확히 알 수 없었다.

본 연구에서는 심실세동이 유발된 돼지의 우심실 관류 조직을 대상으로 다양한 크기의 장애물을 만들어 서로 다른 크기의 장애물과 두 개의 장애물에 의한 회귀파면들의 동역학적 변화를 광학적 지도분석 시스템을 이용하여 분석하고, 장애물들이 회귀파면을 안정화시켜 심실빈맥으로의 전환을 유도할 수 있을 지에 대해 관찰하고자 하였다. 돼지의 우심실을 분리하여 Tyrode 용액이 지속적으로 관류되도록 만들어진 조직 관류 시스템에 위치시킨 후 광학적 지도분석법을 이용하여 조직에서 발산되는 형광을 분석하였다. 조직 내 장애물은 피부조직 생검용 펀치를 이용하여 직경 2mm부터 점차 크기를 늘려 최대 8mm 크기의 장애물을 만든 후 주위에 다른 8mm 크기의 장애물을 하나 더 만들면서 파면의 변화를 관찰하고, 세동 주기의 변화를 분석하였다. 연구 결과, 전체 20개의 장애물들 중 14개의 장애물에서 회귀파면의 일시적 변화를 관찰할 수 있었는데, 회귀파면이 지나간 후 주위조직이 재분극된 상태에서 장애물 주위에 일시적인 형광활성도를 보이거나 회귀파면들의 장애물 주위로의 일시적인 회전현상들이 나타났는데, 이러한 현상은 6mm 이상 크기의 장애물에서만 관찰할 수 있었다. 장애물의 크기와 수에 따른 광학활성 전위파 주기를 분석한 결과 장애물이 없는 상태의 평균 주기는 118.5±24.7msec이었고, 8mm 크기의 장애물을 만든 후는 135.4±30.4msec, 두 개의 장애물을 만든 후에는 159.4±47.7msec로 장애물에 따라 주기가 유의하게 길어지는 소견을 보였다(p=0.01). 장애물의 크기와 광학 활성 전위파의 주기는 유의한 양의 상관관계를 보였다(r=0.38, p=0.007). 전체 열 개의 조직 중 세 개의 조직에서 두 개의 장애물을 만든 후 심실세동에서 심실빈맥으로의 전환을 관찰할 수 있었다.

결론적으로, 본 연구에서 심실세동이 유발된 조직에서 일정 크기 이상의 장애물들은 심실세동을 안정화시키는 효과를 보였으며, 이러한 효과의 일부는 파면들의 장애물 주위로의 일시적인 부착 현상이나 회전현상에 의해 나타난 다는 것을 알 수 있었다. 또한 장애물들은 일부의 조직에서 심실세동에서 심실빈맥으로의 전환을 유도할 수 도 있다는 것을 알 수 있었다.

[영문]The effects of artificial obstacles on the dynamics of ventricular fibrillation have been extensively investigated. However, most studies were performed with simulated tissues or using an electrical mapping system. In this study, an optical mapping system was used to assess the influence of the transmural obstacles on the dynamics of wavefronts and to determine whether obstacles can convert ventricular fibrillation to ventricular tachycardia by stabilizing wavefronts in fibrillating right ventricular tissues of pigs.

The right ventricles of pigs(n=15) were excised and placed in a tissue perfusion system with the epicardium facing up. The tissue was stained with di-4-ANEPPS. Quasimonochromatic light was shone on the tissues, and the fluorescence was collected with charge-coupled device camera. A hole was created using a skin biopsy punch from 2mm to 8mm in diameter. Then, the other 8mm sized hole was made just beside the first hole. The changes of wavefront dynamics and the cycle length of optical action potential waves were investigated.

In ten tissues, optimal signals were obtained and ventricular fibrillation was maintained. Transient attachment of electrical activities along the rim of obstacles and transient rotation of wavefronts were observed in 14 obstacles. These changes were found only in obstacles of 6 to 8mm. During baseline ventricular fibrillation, fibrilla- tion cycle length was 118.5±24.7 msec and this was increased to 135.4±30.2 msec with one 8mm-sized hole, and to 159.4±47.7 msec with two 8 mm-sized holes(p=0.01). There was a positive correlation between the obstacle size and cycle length(r=0.38, p=0.007). In three tissues, conversion to ventricular tachycardia from ventricular fibrillation was observed after creation of two holes.

In conclusion, obstacles of proper size has anti-fibrillatory effects in tissues with ventricular fibrillation and this phenomenon was partly explained by the temporary attachment of wavefronts to the obstacles.