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esCCO 원리

esCCO의 원리는 심박출량(SV) 및 맥파전송시간(PWTT) 사이의 역-상관관계입니다. 이러한 상관관계는 임상실험 및 데이터분석에 의해 확인된 바 있으며, PWTT에 근거하는 SV 예상치의 정확도는 혈관제제를 포함하는 투약에 의해 그다지 영향을 받지 않는 것으로 나타난 바 있습니1). 이러한 원리에 근거하여, esCCO는 다음의 방정식에 의해 계산됩니다:
esCCO = K × (α × PWTT + β) × HR 
여기에서, α는 과거의 esCCO 임상연구에 의해 실험적으로 결정되어 있는 고정 값입니다. 반면, 상수 K 및 β는 각각의 환자에 대해 개별화되어야 합니다.

Principle of esCCO

PWTT 시간구성요소의 정의

우리들은 EGG R-파 고점에서부터 SpO2 맥파 상승지점까지 측정된 시간을 PWTT로 정의하였습니다. PWTT는 다음의 3가지 시간구성요소들로 구성되어 있습니다.

  1. PEP: 시작지점으로 기능하는 ECG의 R-파와 함께, 심장 및 근육수축 시간 시작 시에 전기기계적인 지연을 포함하는 박출 전 기간.
  2. T1: 대동맥에서부터 탄력동맥을 거쳐 근육동맥까지 맥파가 이동하는데 걸리는 시간.
  3. T2: 근육동맥에서부터 SpO2 측정의 먼 쪽 주변까지 맥파가 이동하는데 걸리는 시간3)4).

PWTT 시간구성요소의 정의

SV 및 PWTT 사이의 관계는 어떻게 항상 일정하게 유지되고 있는가?

PEP는 심장수축성, 전부하 및 후부하에 의해 영향을 받으며, 심박출량(SV)이 증가함에 따라 감소합니다. 작은 직경의 말초혈관에서는, 점성의 영향이 현저해지므로, 맥파의 전파속도가 감소합니다. 혈관직경에 어떠한 변화도 없는 경우, T2는 점성에 의해 그다지 영향을 받지 않습니다. 그러나, 혈관직경이 작아지는 경우, 점성은 T2에 현저한 영향을 미칠 수 있으며, 따라서 T2는 혈관직경에 의해 영향을 받습니다. 혈관직경은 혈관저항을 결정하므로, T2는 혈관저항에 의해 영향을 받는다고 우리들은 추정하고 있습니다. SV 및 T2 사이의 관계를 고려할 때, 혈관직경 증가를 통한 혈관확장으로 인해서 SV가 증가함에 따라, T2가 감소합니다.

혈압이 혈관저항에 의해 영향을 받는 경우에, SV 및 혈압 사이의 관계가 변경될 수 있습니다. 그러나, 혈관을 통한 맥파 전파과정에서, SV 및 혈압 사이의 관계가 변화한다 하더라도, SV 및 PWTT 사이의 관계는 일정하게 남아있습니다. 혈관수축으로 인해서 혈압이 증가하고, SV에서 어떠한 변화도 없는 경우, 증가된 혈관저항과 관련되는 혈압증가로 인해서 T1이 감소합니다. 동시에, 말초혈관수축으로 인해서 전파속도가 감소함에 따라 T2가 증가합니다. 따라서, T1에서의 감소는 T2에서의 증가에 의해 보상되며, SV 및 PWTT 사이의 관계에서는 어떠한 변화도 없습니다. 또한, 이러한 경우, 후부하 증가로 인해서 PEP가 증가하며, 따라서 PEP에사의 증가도 T1에서의 감소를 보상합니다.

위에 설명되어 있는 바와 같이, ECG 및 SpO2 말초혈관 맥파를 사용하는 PWTTT에서는, PWTT 및 SV 사이의 관계가 일정하게 남아있으며, 관계는 혈관저항에 의해 그다지 영향을 받지 않습니다.

1) Sugo Y, Ukawa T, Takeda S, Ishihara H, Kazama T, Takeda Z. A Novel Continuous Cardiac Output Monitor Based on Pulse Wave Transit Time. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2010; 2853-6

약물치료가 PWTT 및 SV 사이의 관계에 미치는 영향

임상실험 및 동물실험에 근거하여 박출량(SV) 변화방향, PWTT 및 PWTT 시간구성요소 각각에 미치는 약물치료의 영향이 동물실험에서 평가되었습니다1). 이 동물실험에서는, 펜토바르비탈 투여, 혈액제거 및 페닐레프린 투여 등, 서로 다른 다양한 순환역학 조건에서 PWTT 및 SV 사이의 관계가 평가되었습니다 (그림 1)1). SV는 전기기계 유량계로 측정되었습니다. 표 1은 실험결과를 요약하고 있습니다2).

그림 1. 다양한 순환역학관계에서 SV 및 PWTT 사이의 관계

약물치료가 PWTT 및 SV 사이의 관계에 미치는 영향

표 1. 약물이 PWTT 시간구성요소에 미치는 영향

약물이 PWTT 시간구성요소에 미치는 영향

1. 페닐레프린 (Phenylephrine)
페닐레프린 투약에서 SV 및 혈압 사이의 상관관계에 관한 일치되지 않는 결과가 보고된 바 있지만3), SV 및 PWTT는 연구에서 역의 상관관계를 보여주었습니다. T1은 혈압에 따라 변화하였지만, 이러한 변화는 T2에 의해 보상되었으며, SV 및 PWTT 사이의 역 상관관계가 유지되었습니다.

2. 도부타민 (Dobutamine)/펜토바르비탈(pentobarbital)
SV 및 혈압의 변화방향은 동일하였으며, SV 및 PWTT는 도부타민 및 펜토바르비탈 투여에서 역의 상관관계이었습니다.
- 도부타민(Dobutamine): T1은 혈압과 역의 상관관계이었으며, PEP는 SV와 역의 상관관계이었습니다. T2에서는 어떠한 변화도 없었습니다.
- 펜토바르비탈(pentobarbital): T1이 혈압과 역의 상관관계이며, T2는 SV와 역의 상관관계이었지만, PEP는 SV와 양의 상관관계이었습니다. 이러한 관계는, 검증되지 않은, 혈압저하로 인한 전부하 및 근육수축압력(ICP)이 동시에 감소하였기 때문인 것으로 우리들은 추정하였습니다.

3. 프로프라놀롤 (Propranolol)
프로프라놀롤을 투약하는 경우, SV에서 변화가 있었지만, 혈압에서는 변화가 없었으며, SV 및 PWTT는 역의 상관관계이었습니다. PEP는 SV와 역의 상관관계이었습니다. 혈압에서는 어떠한 변화도 없었으므로, T1에서도 어떠한 변화도 없었습니다. 또한, T2에서도 어떠한 변화도 없었습니다.

1) Sugo Y, Ukawa T, Takeda S, Ishihara H, Kazama T, Takeda Z. 2010. A Novel Continuous Cardiac Output Monitor Based on Pulse Wave Transit Time. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2010: 2853-6

2) Sugo Y., 2013. ‘A Novel Continuous Cardiac Output Monitor Utilizing ECG and SpO2 Pulse Wave’. Proceedings of Life Engineering Symposium

3) Meng L, Cannesson M. et al. The impact of phenylephrine, ephedrine, and increased preload on third-generation Vigileo-Flotrac and esophageal Doppler cardiac output measurement. Anesth Analg 2011; 113:751-757

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