본 프로토콜은 흉부 절개술 없이 국소 흉막압을 직접 측정할 수 있도록 돼지의 전방 및 후방 흉막 카테터를 삽입하는 최소 침습적 경피적 기술을 설명합니다.
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본 프로토콜은 흉부 절개술 없이 국소 흉막압을 직접 측정할 수 있도록 돼지의 전방 및 후방 흉막 카테터를 삽입하는 최소 침습적 경피적 기술을 설명합니다.
흉막압 측정은 호흡기계 역학을 폐와 흉벽 구성 요소로 분할하고, 경폐압을 계산하며, 지역적 흉막압 구배를 정량화하는 등 고도의 생리학적 평가를 가능하게 합니다. 이러한 정보는 기계 환기를 최적화하고, 변화된 흉벽 생리학의 영향을 평가하며, 폐 손상에 관한 중개 연구를 발전시키는 데 필수적입니다. 그러나 직접적인 흉막압 측정을 위한 현재의 기술들은 종종 흉강절개술을 통한 흉막압 트랜스듀서의 개흉 수술적 삽입을 필요로 하며, 이는 시간이 많이 소요되고 위험도가 높으며 흉벽 역학을 손상시킬 수 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 본 연구진은 흉막 카테터 배치를 위한 최소 침습적, 경피적, 영상 유도 기술을 개발했습니다. 해당 절차는 마취 후 기계 환기가 이루어지는 돼지를 대상으로 수행되었습니다. 초음파 유도 하에 Tuohy 바늘을 흉막 공간으로 진입시켰으며, 흉막층을 분리하기 위해 소량의 인공 기흉(산소 50–100 mL)을 유발했습니다. 가이드와이어를 통해 9 Fr 시스 도입기를 배치하여 풍선 팁 카테터를 전방 흉막으로 진입시켰습니다. 이후 동물을 반복와위(semiprone position)로 돌린 후, 동일한 기흉에 산소 50–100 mL를 추가로 주입하여 늘린 뒤 두 번째 카테터를 배측으로 삽입했습니다. 배치는 컴퓨터 단층촬영(CT)과 생리학적 파형 기록을 통해 확인되었습니다. 기흉을 제거하고 폐를 재팽창시킨 후, 영상 촬영을 통해 위치를 검증했습니다. 20마리 중 16마리(80%)에서 전방 및 후방 카테터 배치가 성공적으로 이루어져, 이 접근법의 절차적 타당성이 입증되었습니다. 실패한 사례는 전방 흉막 접근 중 의도치 않은 기흉이 발생했거나, 전방 카테터가 목표 복측 영역 외부에 잘못 배치된 경우였습니다. 이 방법은 대동물 모델에서 직접적인 지역 흉막압 모니터링을 위한 덜 침습적이고 재현 가능한 접근법을 제공합니다. 수술적 접근을 피하는 이 경피적, 영상 유도 기술은 중개 연구에서 호흡 역학, 폐 및 흉벽 생리학, 기계 환기를 조사하는 실험 프로토콜에 매우 적합합니다.
흉막압은 흉벽 역학의 핵심 지표로서 실험 연구에서 널리 사용되어 왔으며, 기계 환기 동안 호흡기 계통의 분할된 거동과 폐와의 상호작용을 설명하는 데 도움을 줍니다1. 이 변수는 폐 스트레스의 주요 결정 요인인 경폐압을 계산하는 데 필수적입니다2. 폐 손상 시, 흉막압은 호기 말 역학을 설명하고 종속성 폐 영역에 작용하는 부하와 관련된 현상인 중첩 압력 구배(superimposed pressure gradient)에 대한 통찰을 제공할 수 있습니다3,4. 이러한 지역적 압력 분포는 흉막압과 경폐압의 복측-배측 차이를 유발하며, 조절 기계 환기 중에는 주로 중력 부하와 폐 손상의 중증도에 의해 결정되는 반면, 자발 호흡이나 보조 호흡 중에는 지역적 흡기 근육 활동에 의해 더욱 증폭될 수 있습니다5.
직접적인 흉막압 측정은 절차가 너무 침습적이어서 안전하다고 간주되지 않기 때문에 임상 실무에서는 수행되지 않습니다. 이러한 이유로 식도압(Pes)이 흉막압의 가장 최선의 대리 지표로 흔히 사용됩니다6. 하지만 Pes는 카테터의 위치, Baydur 비율로 평가되는 압력 전달, 그리고 환기 모드 등 정확도에 영향을 줄 수 있는 여러 요인의 영향을 받습니다7. 식도 풍선은 유연한 구조 내에 위치하며, 그 신호는 식도벽과 인접한 종격동 기관 모두에 의해 형성됩니다. 카테터의 깊이나 정렬의 미세한 변화만으로도 측정된 압력이나 일회 호흡량에 따른 변동 크기가 달라질 수 있습니다8. 또한 Pes는 주로 중등도에서 배측 흉막압을 반영하므로, 불균일한 폐 손상이 있는 경우 복측 부위와 전체적인 흉막 환경을 대표하기에는 부족함이 있습니다9.
이러한 이유로 직접적인 흉막압 측정은 중개 및 실험 생리학에서 여전히 표준 방법으로 남아 있습니다10. 직접적인 흉막압 측정을 위해 여러 장치가 사용되어 왔습니다. 웨이퍼 형태의 흉막 센서가 실험 모델에서 빈번하게 사용되며11,12, 일부 연구에서는 흉막압을 직접 기록하기 위해 식도 풍선 카테터를 흉막강 내로 삽입하기도 했습니다13,14. 직접적인 흉막압 측정을 위한 다양한 도구가 있음에도 불구하고, 이러한 도구들의 삽입은 전통적으로 개흉술 또는 흉강경 접근법을 필요로 했습니다. 이러한 접근법들은 침습적이며, 고도의 외과적 전문 지식이 필요하고, 시술 준비 시간을 연장하며, 정상적인 흉벽 역학을 방해하여 연구 대상인 생리학적 조건을 크게 변화시킵니다.
본 방법론 논문에서는 직접적인 국소 흉막압 모니터링을 위해 돼지의 흉강 내에 식도 풍선 카테터를 삽입하는 새로운 경피적 기술을 제시합니다. 이 접근법은 최소 침습적이며 흉곽 절개술이나 고도의 외과적 훈련이 필요하지 않습니다. 전방 흉막 접근은 표준 초음파 유도 천자 기술을 사용하여 수행하며, 컴퓨터 단층촬영(CT) 영상은 흉막 내 가이드와이어 및 카테터의 배치 상태를 확인하고 후방 흉막 접근 계획을 수립하는 데 사용됩니다. 이 방법을 통해 흉강의 서로 다른 부위에 카테터를 배치하여 분할된 호흡 역학에 대한 국소적 평가가 가능합니다. 본 기술은 절차적 복잡성과 위험을 줄이면서, 생리학 및 중개 연구를 위한 고충실도의 흉막압 기록을 유지하는 것을 목표로 합니다.
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매사추세츠 종합병원(미국 매사추세츠주 보스턴)의 기관동물관리및사용위원회(Institutional Animal Care and Use Committee) 승인(2020I000073) 후, 2025년 3월부터 11월까지 체중 30–40 kg의 건강한 요크셔 돼지 20마리를 대상으로 실험을 수행하였습니다.
주의: 본 프로토콜은 의도적으로 기흉을 유발하며 100% 산소를 사용합니다. 대동물 마취 및 흉막 접근법에 숙련된 인력의 지속적인 생리학적 모니터링 하에 절차를 수행하고, 산소 주입 중에는 점화원을 제거하십시오.
1. 동물 준비
2. 장비 준비
3. 전방 경피적 흉막 접근법
4. 후방 경피적 흉막 접근
5. 최종 위치 선정 및 모니터링
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경피적 기법을 이용한 흉막 카테터 삽입을 돼지 20마리를 대상으로 시도하였습니다(표 1). 17마리의 동물에게 총 34개의 흉막 카테터(전방 17개 및 후방 17개)를 삽입하였습니다. 이 중 33개의 카테터(97%)가 의도한 흉막 부위에 도달한 반면, 전방 카테터 1개는 흉막강에는 진입하였으나 목표로 한 복측 위치에는 도달하지 못하였습니다. 따라서 카테터 삽입이 수행된 17마리의 동물 중 16마리(94%)에서 전방 및 후방 카테터 모두의 정확한 부위별 배치가 이루어졌으며, 이는 전체 20마리의 동물 중 16마리(80%; 95% CI, 56.3%–94.3%)에 해당합니다.
성공적인 시술에서 얻은 대표적인 흉막압 기록 추적 결과, 전방 및 후방 센서 사이에 명확하고 생리학적으로 유의미한 차이가 나타났습니다(그림 1). 전방 카테터는 일반적으로 식도 풍선에서 기록된 것보다 더 두드러진 심장 진동을 보였...
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이 경피적 프로토콜은 흉강 절개술이나 흉강경 접근 없이도 국소 흉막압 측정을 수행할 수 있는 실용적이고 재현 가능한 방법을 제공합니다. 성공적인 카테터 삽입과 고충실도 압력 기록을 보장하기 위해서는 절차의 여러 측면이 특히 중요합니다.
이 기술의 핵심 요소는 직접적인 흉부 초음파 유도 하에 수행되는 전방 천자입니다. 초음파를 사용하여 흉막과 선택한 갈비뼈 사이 공간을 명확하게 시각화함으로써 바늘 궤적을 실시간으로 확인합니다. 이 시술은 바늘이 흉막 표면에 접근할 때 제어되고 정확한 조작이 필요하므로, 팁의 가시성을 높이고 우발적인 폐 천자 또는 흉막강 진입 실패 위험을 최소화하기 위해 초음파 강화 Tuohy needle을 사용하였습니다16.
바늘 끝을 지속적으로 시각화하는 것은 전진 과정 전반에 걸쳐 매우 중요합니다. 이러한 이유로 인플레인(in-plane) 초음파 접근법이 선호되는데, ...
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저자들은 공개할 이해 상충 관계가 없습니다.
본 연구는 NIH 연구비 R01HL177025 및 R01HL171199의 지원을 받아 수행되었습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 접착 테이프 | 3M Tegaderm | 1624W | 인트로듀서 삽입 전 카테터 고정 |
| 동물용 클리퍼 | 3M Clipper | 9661L | 흉부 제모 |
| 아트로핀 (주사용) | Sparhawk Laboratories inc. | NDC:58005-354 | 근육 내 전처치 약물 투여 |
| 컴퓨터 단층촬영 스캐너 | 뉴로로지카(NeuroLogica) | Omnitom Elite PCD; 1-NL5100-060 | 가이드와이어/카테터 위치 및 기흉 평가; |
| 데이터 수집 소프트웨어 | ADInstruments | LabChart Pro 8.1.31 | 디지털 필터링 없이 1,000 Hz로 설정된 데이터 수집 소프트웨어 |
| 데이터 수집 시스템 | ADInstruments | ML865 | 흉막압 측정을 위해 |
| 차압 트랜스듀서 | Harvard Apparatus / Hugo Sachs | 73-3882 | 흉막압 기록을 위한 압력 트랜스듀서 |
| 일회용 수술실 타월 | Cardinal Health | CAT 28700-004 | 무균 구역 준비 (단계 2.1) |
| 심전도(ECG) & 맥박 산소 측정기 | Mindray | BeneView T5 | 활력 징후 모니터링 |
| 기관 내 튜브, 7.0 mm | Teleflex Medical | 참조 5-10314 | 기관내 삽관 |
| 식도 풍선 카테터 | Cooper Surgical | REF 47-9005 | 흉막강 내 압력 카테터로 사용(단계 2.1) |
| 펜타닐 (주사용) | Hikma | NDC 0641-6030-01 | 정맥 내 진통법 |
| 거즈 패드 (멸균) | 메드라인(Medline) | 참조 NON21430LF | 부위 준비 (단계 2.1) |
| 가이드와이어 0.025" × 33 cm | Teleflex Medical | 참조번호 AW-04025 | Seldinger 기법을 위해 (단계 2.1) |
| 주입 펌프 | Smiths Medical | Medfusion 4000 | 지속적 마취제 투여 |
| 인트로듀서 시스, 9 Fr | Cordis | REF 402-609X | 흉막강 내 카테터 삽입을 위해 (단계 2.1) |
| 인공호흡기 | Maquet – Getinge | Servo-I, 볼륨 조절 환기 | |
| 안연고 | Lodi 동물 병원 | NDC 17033-211-38 | 마취 유도 후 각막 보호 |
| 산소 100% (의료용) | Airgas | 제공된 텍스트가 없습니다. 번역할 내용을 입력해 주세요. | 조절된 기흉을 위하여 |
| 판쿠로늄 (주사용) | Selleck. 화학 물질 | S2497 | 신경근 차단 |
| 포비돈–요오드 용액 | BICCA | CAT 3955-16 | 피부 소독 |
| 프로포폴 (주사용) | NorthStar | NDC 16714-977-01 | 유도 및 유지 |
| 호흡 회로 (인공호흡기 회로) | 메드라인(Medline) | 참조 NON026370 | 표준 회로 |
| 11번 메스 | Bard-Parker | 참조 372611 | 피부 절개 시 (단계 2.1) |
| 멸균 드레이프 | Medline | 참조 MDT2168286 | 무균 구역 준비 |
| 멸균 장갑 (라텍스) | 바이오젤 | 참조 31280 | 멸균 보호 장갑 |
| 멸균 가운 | 할야드(Halyard) | 참조 95121 | 멸균 수술 가운 |
| 주사기 10 mL | 메드라인(Medline) | 참조 SYR110010 | 흡인/주입용(단계 2.1) |
| 50 mL 주사기 | BD | 참조 309680 | 흉강 공기 흡인(단계 2.1)을 위해 |
| 틸레타민–졸라제팜 (주사제) | Virbac | NADA 71805-06 | Telazol; 근육 내 진정 유도 |
| Tuohy 바늘, 에코제닉 18G × 100 mm | Pajunk | REF 521185-31C | 흉강 천자(단계 2.1)를 위해 |
| 초음파 프로브 (Butterfly iQ+) | Butterfly Network | 950-20002-00 | iPad용 Butterfly iQ 앱과 함께 사용 (단계 2.1) |
| 초음파 소프트웨어/애플리케이션 | Butterfly Network | Butterfly iQ 2.46; iPad 11 iPadOS 26 | iPad용 Butterfly iQ 앱 |
| 자일라진 (주사용) | Cronus Pharma | 유한회사 |
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