대동맥 궁 수술에서 대뇌 보호

대동맥궁 수술은 생명을 위협하는 대동맥 박리, 아치를 포함하는 대동맥류 및 기타 대동맥 병리를 치료하는 데 사용됩니다. 절차는 깊은 저체온 순환 정지 상태에서 수행됩니다. 신경계 합병증은 생존하더라도 환자에게 해롭고 장애가 됩니다. 1990년대 대동맥궁 수술 후 뇌졸중 위험은 깊은 저체온 순환 정지로 48%였습니다. 뇌졸중의 위험은 최근 몇 년 동안 임시 수술 후 약 3%, 응급 대동맥 궁 수리 후 11%로 크게 감소했으며, 이는 주로 현재 뇌 보호 전략의 개발에 기인합니다. 그럼에도 불구하고 뇌졸중의 위험은 상당히 높으며 생존 환자의 입원 기간이 길어지고 삶의 질이 낮아지는 환자에게는 치명적인 장애가 수반됩니다.

신경학적 합병증은 NHS 의료 시스템에 경제적 부담이 없는 것은 아닙니다. 뇌졸중으로 병원에 입원한 84,184명의 환자를 분석한 결과, 영국에서 뇌졸중 환자의 평균 총 의료 및 사회 복지 비용은 1년에 £22,429이고 이 금액은 5년에 £46,039로 증가한다고 보고되었습니다. 비용은 또한 뇌졸중의 나이와 중증도에 따라 증가합니다(그림 1).

뇌파도(EEG) 및 대뇌 산소 측정법은 현재 대뇌 허혈 모니터링에 사용되는 방식이지만 조기 대뇌 허혈을 감지하지 못합니다. EEG는 표면 피질 영역의 데이터만 처리합니다. 또한 마취제, 신경근 차단제 및 기타 수술 중 요인의 영향을 받습니다. 대뇌 산소 측정법은 근적외선 분광법(NIRS)을 사용하여 전두엽 피질의 대뇌 국소 산소 포화도를 모니터링합니다. 그것은 신경학적 사건에 대한 예측력이 약하고 산소 측정의 최적 임계값을 지원하는 데이터가 존재하지 않습니다. 또한 분광 측정과 뇌졸중 사이에는 연관성이 없습니다. 모니터링을 위한 최신 이미징 방식은 경두개 도플러 초음파입니다. 조작자에 따라 다르며 일반적으로 작은 일시적인 창을 통해 이미지를 획득합니다. 그것은 중대뇌 동맥과 같은 두개골 동맥의 속도를 측정하며 아직 더 큰 연구를 통해 검증되지 않았습니다. 이러한 모니터링 양식의 제한은 종종 대뇌 보호의 적절성에 의문을 제기할 수 있습니다.

뇌는 저산소혈증에 매우 민감한 기관이며, 혼합정맥산소포화도는 심장의 오른쪽으로 돌아가는 혈액을 측정하여 신체의 산소 전달 및 사용량을 추정하는 데 사용할 수 있습니다. 혼합정맥포화도는 심박출량, 호흡 및 산소화, 수술 전후 조직 대사와 같은 많은 요인에 의해 영향을 받습니다. 수술 중 펌프 흐름과 대사율이 상당히 일정하기 때문에 심폐 바이패스 동안 전체 산소 전달의 보다 구체적인 마커 역할을 할 수 있습니다.

대안적으로, S100B 단백질, 뉴런 특이적 에놀라제 및 GFAP(glial fibrillary protein)와 같은 특정 단백질을 모니터링할 수 있습니다. 그들은 뇌 손상 후 뇌척수액(CSF)과 혈액으로 방출됩니다. 그들의 농도는 뇌 손상의 정도와 관련이 있으며 불리한 임상 결과를 예측합니다. 그러나 S100B와 신경세포 특이 에놀라아제는 임상 증상 발현 6시간이 지나도 뇌졸중을 정확하게 진단할 수 없다. 또한 측정 결과가 최소 2시간 이상 소요될 수 있으며 심폐 바이패스를 사용하면 측정의 신뢰도도 떨어집니다. 따라서 대동맥 수술의 초급성 설정에서의 적용 가능성은 매우 제한적입니다.

한편, GFAP 및 ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1(UCH-L1)은 급성 환경에서 대뇌 손상에 대한 새로운 바이오마커로 설명되었습니다. ELISA 분석을 사용하는 기존의 GFAP 측정은 특히 혈액에서 낮은 수준의 GFAP를 안정적으로 감지할 수 없습니다. 그러나 혈중 GFAP 및 UCH-L1 수치를 측정하는 휴대용 현장진료기기가 도입된 이후로 10~15분 만에 측정이 가능해졌다. 이것은 대동맥궁 수술에서 대뇌 허혈의 조기 식별을 위한 바이오마커로서 GFAP의 역할을 추가로 탐색할 수 있는 길을 열었습니다.

최근 연구에서는 대사 바이오마커의 역할을 평가했습니다. 미세 투석 방법을 사용하여 심장 수술에서 포도당, 피루브산, 젖산염, 글루타메이트 및 글리세롤. 기존의 바이오마커 분석은 실시간에 가까운 분석이 어려우나 미세투석법을 이용하면 가능하다. 30년 이상 임상에서 검증되고 사용되고 있습니다. 미세투석 시스템은 간질 공간에 배치된 반투과성 막이 있는 작은 카테터로 구성되며 생리학적 염 용액은 카테터에 지속적으로 관류되어 일부 용질이 간질 공간에서 미세 투석 카테터로 농도 구배를 따라 확산되도록 합니다. 그런 다음 투석액을 바이오마커의 농도에 대해 분석할 수 있습니다.

바이오마커(포도당, 피루브산, 락테이트, 글루타메이트 및 글리세롤)의 선택은 마이크로투석 방법의 상업적으로 이용 가능한 분석 능력과 심장 수술의 바이오마커에 대한 이전 연구에 크게 의존합니다. 포도당은 뇌의 유일한 연료입니다. 이것은 해당경로에서 분해되어 피루브산을 생성하고 트리카르복실산 회로를 통한 산화적 대사에 의해 미토콘드리아에서 사용됩니다. 산소가 없으면 피루브산은 혐기성 해당과정을 위한 젖산 탈수소효소 반응에 의해 젖산으로 전환됩니다. 젖산 대 피루브산 비율의 증가는 임박한 대뇌 손상에 대한 매우 민감한 바이오마커인 것으로 나타났습니다. 뇌에서 주요 흥분성 신경 전달 물질로 작용하는 글루타메이트는 외상, 다양한 뇌 병리 및 뇌졸중과 같은 허혈성 사건 이후 과도한 양으로 방출되어 흥분 독성 손상 및 신경 세포 사멸을 유발합니다. 글리세롤은 허혈성 세포 손상 후 인지질 세포막 분해에 대한 민감한 마커로 알려져 있습니다. 근 실시간 미세 투석 방법을 사용하여 바이오마커를 검출하는 것은 신경학적 합병증을 예방하기 위해 대동맥 수술 중 더 나은 대뇌 모니터링 시스템을 개발하는 유망한 방법입니다.