KR20020027328A - ｐＨ 조직 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진단 및/또는 수술 과정을 제어하기 위한 시스템으로서 조직의 pH 측정을 이용하는 것과 관련된다. 본 발명은 또한 조직의 pH를 측정하는데 이용되는 장치와 관련된 것이다. 실시간 pH 측정은 조직의 허혈성 분절을 판단하고 사용자에게 수술 중에 또는 그 후에 행동 과정을 제공하는 방법으로서 사용될 수 있다. 조직에서 허혈성이 발견될 경우, 사용자는 보존액을 관심 부위에 최적으로 주입하고 및/또는 그 부위의 pH를 상승시키기 위해 수술 진행을 변경할 수 있다.

Description

ｐＨ 조직 모니터링 시스템 및 방법 {SYSTEMS AND METHODS OF PH TISSUE MONITORING}
전극 셀 어셈블리를 이용하고 측정 전극을 체액의 샘플에 담가서 체액에서 pH를 결정하는 것은 당해 분야에서 잘 알려져 있다. pH는 H+이온 농도의 음의 로그(log)로 알려져 있다. 혈액의 pH 값은 혈액의 산도(acidity) 레벨을 가리킨다. 낮은 pH에 의해 반영되는 높은 혈액 산도는 인체의 기관이 충분한 산소를 공급받지 못한다는 것을 지시하며, 이는 궁극적으로 해롭다는 것을 입증하는 것이다.
심근 조직(myocardial tissue)에서 조직 pH를 측정하는 것은 당해 분야에서 알려져 있다. 심근 조직에서 pH의 측정은 pH의 감소에 의해 반영되는 조직의 산증(acidosis)으로 지시되는 바와 같이 심근 허혈(myocardial ischemia)의 존재를 결정하는데 사용되었다. 심장 수술 동안, 대동맥은 차단되고 심근층(myocardium)은 혈액 및 영양 공급이 부족하게 되어, 허혈(ischemia)로부터 심장의 손상 가능성을 초래하게 된다. 허혈은 상당히 떨어져서 허혈동안 산증이 되는 심근층의 pH를 모니터링함으로써 진단될 수 있다.
그러나, 허혈성 조직을 진단하고 처리하기 위한 부가적인 개선된 방법이 필요하다.
본 발명은 pH 조직을 모니터링하는 시스템 및 장치에 관한 것이다.
도1은 심근층의 허혈성 분절 및 사용자가 이 정보를 이용하여 적절한 동작을 취할 수 있도록 하는 옵션을 식별하기 위하여 조직 pH를 이용하는 방법을 도시한다.
도2는 심장 조직에 pH 전극을 전달하는 방법을 도시한다.
도3은 수술동안 심장에 보존액을 최적 전달하는 방법을 도시한다.
도4는 조직의 조건을 특정하고 조직을 포함하는 동작의 수행을 변경시키기 위해 pH 전극을 이용하는 방법을 도시한다.
도5는 pH 전극의 실시예의 측면도이다.
도6은 터키 풋 삼정지용액 전달 시스템 및 툴을 도시한다.
도7a는 심장에 부착된 분기 심정지용액 전딜 시스템 및 툴을 도시한다.
도7b는 심장의 좌측 주 관상 동맥내에 놓여진 캐뉼러를 도시한다.
도8은 정맥 캐뉼러에 연결된 관상 공동 캐뉼러를 도시한다.
심장 조직에서 허혈 또는 조직 산증이 측정되는 동안, 조직 특히 심장 산증을 방지 및/또는 회복(reverse)시키기 위한 시스템 및 방법은 알려져 있지 않다. 외과의사는 발견되었을 경우 조직 산증을 어떻게 회복시키는지 알 수 없다. 본 발명은 조직 허혈/산증을 방지 및/또는 복귀시키고자, 허혈을 진단하고 pH 측정을 기초로하여 동작의 실행을 측정하기 위해 조직 pH 측정을 이용하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 조직 산증이 발견되었을 경우 고칠 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명은 진단 및/또는 수술 절차를 제어하기 위한 시스템으로서 조직의 pH 측정의 사용 또는 조직 허혈의 pH-표시되는 관리법(pH-guided management)에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예는 특히 심장 수술을 하는 환자에게 적용가능한 장치 및 방법에 관한 것이다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 조직 전극을 사용하며, 대동맥 차단 동안 심정지용액(cardioplegic solution)의 균등 분배를 달성하고 심근층의 허혈성 분절(ischemic segments)의 적절한 재혈관화(revascularization)를 보장하기 위한 일련의 단계들을 포함한다. pH-유도 심근 관리를 이용하는 방법은 동작의 실행을 안내하며, 심장의 손상을 방지하고, 산소 부족의 안전한 주기를 연장시키고, 심장 수술을 받는 환자의 결과를 개선시킨다.
심근층의 허혈성 분절을 식별하기 위한 pH-유도 심근 관리 시스템의 사용은 수술동안 및 수술후에 특정 코스에 대한 옵션을 사용자에게 제공할 수 있다. 이들 옵션은 허혈을 감소시키기 위하여 심장에 보존액(preservation solution)의 최적 전달을 달성하고, 심장 수술 절차에 후속하는 관상 동맥 재혈관화의 충분성을 평가하고, 심장 근력 기능을 하지 않으면서 존립가능한것을 식별하고, 수술 절차 과정에서 변화를 촉진시키고, 심장 근력 사후 동작의 pH를 모니터링하고, 새로운 심근 보호제의 효능을 평가하는 것을 포함한다.
pH-유도 심근 관리에 사용된 pH 전극을 주요 사이트로 전달하는 데는 여러가지 방법이 있다. 전극은 사용자에 의해 수동적으로 전달될 수 있다. 전극은 또한 피부관통 절개를 통해 도뇨관(catheter)에 의해 전달될 수 있다. 전극은 또한 내시경 또는 복강경에 의해 주요 사이트로 전달될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 본 방법은 작거나 큰 장차 또는 뇌 조직, 신장(콩팥) 조직, 근피성(musculo-cutaneous) 피부판(flap)과 같은 다른 조직 측정에 적용도리 수도 있다. 다른 실시예에서, 간장이나 콩팥과 같은 이식된 기관의 pH는 산증이 거부의 초기 사인이기 때문에 거부의 진단 및/또는 처리에 도움이 되도록 측정될 수 있다.
다른 시스템 및 방법들이 어떤 응용, 표면 pH 측정, 자기 공명 측정, 또는 광섬유 탐침이나 내시경을 이용하는 광학 방법을 포함하여 pH를 측정하는데 사용될 수 있다.
사용자가 조직 산증이 주요 사이트에 존재한다는 것을 발견한 경우, 사용자는 사이트의 pH를 상승시키기 위하여 보존액이나 삼정지용액을 심장에 최적 전달할수 있도록 한다. 심정지용액을 사이트에 최적으로 전달하는 여러가지 시스템이 사용자에게 이용가능하다. 이들은 보존액의 흐름율을 변경시키고, 도뇨관의 선단을 재위치설정하고, 분기관을 통해 보존액을 선택적으로 지향시키고, 동맥의 근접부상에 직접 관상 동맥 압력을 인가하고, 기구 도뇨관으로 좌측 주요 관상을 폐색(occlude)시키고, 역행하는 동맥 공동 도뇨관의 기구를 부풀게하고, 우측 관상 동맥의 구멍을 통해 삼정지용액의 덩어리를 투여하고 수술 절차를 가속화하는 것을 포함한다.
사용자가 조직 산증이 주요 사이트에 존재하는 것을 발견한 경우, 사용자는 사이트의 pH를 상승시키기 위하여 수술 절차의 수행에 대한 변화를 촉진시킬 수 있다. 수술 절차를 변경시키기 위한 여러가지 대안들이 사용자에게 이용가능하다. 이들은 심근층의 특정 세그먼트의 재혈관화에 대한 필요성을 결정하고, 재혈관화의 순서를 변경시키고, 부가적인 재혈관화를 제공하고, 허혈 시간을 줄이기 위해 조작이나 외과의사를 변경시키고, 조작을 취소하며 심폐 대체혈관으로부터 환자를 떼어놓는 것을 지연하는 것을 포함한다.
pH 전극 자체는 은선(silver wire)이 Ag/AgCl(은/염화은)인 은선에 접속된 케이블을 가질 수 있다. 케이블 및 선은 수축 배관 조직으로 밀봉된 하우징에 밀봉된다. 전극은 간장 와이어, 서미스터, pH 센서, 및 젤라틴 전해질을 하우징하는 유리 스템을 갖는다. 전극은 사용자가 사용동안이나 사용전에 전극의 위치설정을 조절할 수 있도록 하며 만성 유착후에 전극 제거를 용이하게 하는 굽힘가능 조인트를 갖는다. 유리 스템은 조직내에 직접 유착하도록 한다. 바람직한 실시예에서,유리 스템은 납 유리로 만들어진다.
전극은 도뇨관 및/또는 내시경을 이용하여 인체내의 사이트에 전달될 수 있는 탐침에 사용될 수 있다. 센서는 데이터를 기록하고 처리하는데 사용될 수 있는 개인 컴퓨터와 같은 데이터 처리 시스템에 접속될 수 있다. 컴퓨터는 시스템 동작을 제어하고 사용자가 환자의 상태와 시스템 상태 및 동작의 변화를 지시하기 위하여 소프트웨어 모듈을 이용하여 프로그램될 수 있다. 시스템은 진행시에 수술 절차의 지시된 변화에 대하여 외과의사를 도와준다. 컴퓨터는 환자 상태에 관한 모니터링 시스템에 대한 데이터를 제공할 수 있는 다양한 온도 및 압력 센서와 유체 전달 시스템을 동작시키는 제어기에접속될 수 있다.
도 1은 적절한 혈액과 영양 공급을 받지 못한 심근 영역인 심장의 허혈성 분절을 식별하기 위하여 조직 pH를 이용하는 방법을 설명하는 것으로, 사용자가 이러한 정보를 이용하여 적절한 행동을 취할 수 있는 선택을 제공한다. 사용자는 우선 pH 전극을 환자의 심장에 가한다(단계 10). 그리고, 사용자는 모니터에 디스플레이되는 조직 pH를 측정하고(단계 12), 조직에 산증이 존재하는 지를 판단한다(단계 14). 만약 조직에 산증이 존재하지 않으면(단계 16), pH를 다시 측정한다(단계 12). 바람직한 실시예에서, pH는 모니터상에 디스플레이되는 pH 측정으로 전극에 의해 연속적으로 측정된다. 그러나, 만약 조직에 산증이 존재하면(단계 18), 사용자는 상기 정보를 이용하여 가령 하기(여기에 제한되는 것은 아니다)와 같은 적절한 동작을 취할 수 있다.
사용자는 하나 이상의 세부 개입의 개요를 통해서 보존액을 심장에 최적으로 배달할 수 있다(단계 20). 개방된 심장 수술을 수행하기 위하여, 대동맥은 클램프되어 심근에 대하여 혈액, 영양물 및 산소 공급이 차단된다. 종종 심정지 용액(cardioplegic solution)으로 언급되는 보존액이 시간-의존적인 혀혈성 손상을 방지하기 위하여 심장 및 혈관에 정상적으로 살포된다. 신진대사 과정에서 생성되는 수소이온의 유실을 반영하는 조직 pH 측정은 보존액의 국부적 분배에 대한 좋은 지시자이다. 또한 이러한 분배는 현저하게 불균일(heterogenous)하고 예측할 수없어, 심근수축정지 용액이 심근벽의 분절에 도달하지 않으므로 해서 심근벽의 분절이 산증로 고통받을 수 있다. pH로 표시되는 심근 측정의 주 목적은 개방된 심장 수술 과정에 있어 심근층의 모든 분절에서 조직 산증을 방지하는 것이다. 이는 심근수축정지 용액의 적절하고 균일한 배달 및 심장의 허혈성 분절의 적절한 혈관재생을 보증함으로서 달성된다. 이러한 것들은 심근의 pH를 가능한한 pH 7.2 내지 7.4의 정상 범위로 유지함으로써 이루어진다.
사용자는 또한 심장의 동맥 혈관 조직이식법, 벌룬 팽창(balloon dilatation) 또는 관상동맥내 스탠팅(intracoronary stenting)을 따르는 심장의 혈관재생의 적절성을 평가할 수 있다(단계 22). 이러한 기능은 허혈성 상태에서 조직에 누적된 수소이온의 유출 비율을 조직의 혈액 흐름의 크기를 나타내는 지시자로 이용한다. 새롭게 구성된 대동맥 혈관 접목을 통해서 혈액 흐름이 회복되면서, 심근 분절의 pH에 있어 변화가 없는 것은 이식이 부적절한 재혈관화를 나타낸다는 것을 말한다. 반면에, pH 유니트에서 0.1 이상의 pH 상승은 유효 조직의 회복이 허혈성 심근으로 흐르고 있다는 것을 지시한다.
사용자는 또한 동면(hibernating)하는 심근과 같이 살아있지만 기능하지 않는 심근을 식별할 수 있고(단계 24), 이는 적절한 심장 혈관재생으로 그 기능을 향상시킬 수 있다. pH로 표시되는 심근 측정은 산을 생성하는 즉, 조직 산증을 생성하는 비수축 심근벽 분절의 능력은 이러한 분절에서 기능장애의 생명력 또는 회복을 나타낸다는 것을 설명한다. 그러므로, 상기 과정은 비수축 심근 분절의 생명력이 평가될 수 있는 도구를 제공한다.
사용자는 또한 조직 pH에 관한 정보를 얻은 후에 수술 행위를 신속하게 변화할 수 있다(단계 26). 수술 과정에서 이러한 변화는 도 4에 상세히 나타나 있다.
사용자는 또한 수술 이후에 산(acid-base)에 대한 심근의 상태를 모니터 할 수 있으며(단계 28), 임박한 문제들을 판단할 수 있다. 이러한 기능은 수술 이후 처음 72시간이내에 집중적인 간호 유니트(intensive care unit)에 있어 허혈성 상태를 알려준다. 이러한 방법은 수술 후에 환자의 국부 조직 신진대사 및 산의 균형을 계속해서 모니터할 수 있게 한다. 안정된 혈액의 pH와 대비하여 심근의 pH가 0.1 pH 이상 떨어지는 것은 심근 허혈 상태를 나타낸다. pH가 더 많이 떨어질수록 허혈성 손상은 더욱 커진다. 이러한 기능은 수술시에 심근층에 전극을 꽂아 넣고 특수한 체스트 튜브(chest tube)를 통해서 이들은 몸 밖으로 들어냄으로써 달성된다. 전극들은 모니터링이 끝난 후 전극을 수용하고 있는 체스트 튜브를 따라서 전극을 당김으로써 집중적인 수술 간호 유니트(surgical intensive care unit; SICU)에서 뺄 수 있다.
사용자는 또한 조직 산증의 예방 및 환자 결과의 향상의 관점에서 새로운 심근 보호 약품 및 방법의 효능을 평가할 수 있다. 심근 보호를 향상시키기 위하여는, 심근수축정지 용액 외에도 다수의 약품이 제안되어야 하며, 심근수축정지에 대해 투약되는 새로운 양식이 강구되어야 한다. pH로 표시되는 심근 관리법은 수술중 보호 정도를 향상시키는 상기 새로운 약품 및 양식의 효능을 평가할 수 있는 신진대사 마커(marker)를 제공하고, 그 홀마크(hallmark)는 대동맥 클램핑 과정동안 산증을 예방할 수 있다. 이러한 심근 보호 방법들을 비교하기 위하여 사용되는 변수는 대동맥 클램핑 과정동안 통합된 평균 심근 pH(integrated mean myocardial pH)이다. 상기 기간동안 통합된 평균 pH가 높을수록 심근 보호의 정도가 우수하다.
도 2는 pH 전극을 심장 조직에 가하는 다양한 방법을 설명한다. 사용자는 직접 삽입법을 이용하여 pH 전극을 꽂아 넣을 수 있다(단계 40). 이는 심장 수술 과정에서 환자의 가슴을 절개하여 열고, 손으로 pH 전극을 환자의 심장 조직에 위치시키는 것을 말한다. 사용자는 또한 피부를 관통 절개하여 도뇨관(catheter)에 의해 pH 전극을 삽입할 수도 있다(단계 42). 사용자는 또한 내시경, 결장경 또는 복강경을 이용하여 pH 전극을 삽입할 수도 있다(단계 44). 그리고, 사용자는 조직의 pH를 측정하여(단계 46), 조직내에 산증이 존재하는가를 판단할 수 있다(단계 48). 만약 산증이 발견되지 않으면(단계 50), 조직의 pH는 다시 측정된다(단계 46). 만약 조직내에 산증이 발견되면(단계 52), 사용자는 도 1에 제시한 바와 같이 적절한 행동을 취할 수 있다(단계 54).
도 3은 수술하는 동안 보존액을 심장에 최적으로 가하는 방법을 설명한다. 상기 방법에 있어서, 사용자는 우선 심장 조직의 pH를 측정하고(단계 60), 조직내에 산증이 존재하는가를 판단한다(단계 62). 만약 산증이 발견되지 않으면(단계 64), 조직의 pH는 다시 측정된다(단계 62). 바람직한 실시예에서, 상기 pH는 연속적으로 측정되고 모니터된다. 만약 조직내에 산증이 발견되면(단계 66), 사용자는 하나 이상의 세부적 선택사항의 개요를 통해서 보존액을 심장에 최적으로 가할 수 있다. 심정지 용액의 적절하고 균일한 주입에 사용되는 인터벤션에는 하기의 방법이 있지만, 반드시 여기에 제한되지는 않는다.
사용자는 보존액의 흐름율을 변경하여(단계 68), 심정지 용액을 최적으로 주입할 수 있다. 살포자는 투여되는 심정지 용액의 흐름율을 제어한다. pH로 표시되는 심근 관리법은 환자의 심근 분절이 산증을 보호하는데 필요한 흐름율과 다르다는 것을 표시한다. 그러므로, 심정지 용액의 흐름율을 변화하는 것은 조직의 pH를 변경하고 향상시킨다.
사용자는 또한 용액 주입을 최적화하기 위해 보존액의 온도를 변화시킬 수 있다(단계 70). 심장 수술 과정에서 광범위하게 변화되는 심근층 온도의 변화는 심장의 맥관구조에 있어 혈관수축 및 혈관확장의 변화 정도에 영향을 미친다. 차례로, 이는 심정지 용액의 분배에 영향을 미치고, 또한 조직의 산증의 레벨에 영향을 미친다. 조직내에 산증을 없애는 것은 심정지 용액의 국부적 분배의 온도 영향에 따라서 심정지 용액을 차갑게하고 또는 다시 따뜻하게 함으로써 이루어진다. pH로 표시되는 심근 관리법은 심정지 용액의 국부적 분배의 온도 영향이 총체적으로 예측할 수 없고, 따라서 심근 조직의 pH를 연속적으로 모니터링하는 것이 심근의 산증을 예방할 수 있는 심근의 온도를 판단할 수 있다는 것을 설명한다. 심정지 용액을 차갑게하고 다시 따뜻하게 함으로써 환자들 사이에는 심근의 pH에 있어 상이한 효과가 일어날 수도 있다. 그러나, 일반적으로 마비된 심장을 따뜻하게 하는 것은 대부분 환자의 경우 조직의 pH을 향상시킨다.
용액을 최적으로 주입하기 위헤서, 사용자는 또한 심정지 용액의 주입 위치를 변경할 수 있다(단계 72). 심정지 용액은 몇몇 부위를 통해서 주입될 수 있다:대동액 근원(root)을 통한 순행성 방법(antegrade), 우측 및/또는 좌측 주 관상 동맥의 오리피스를 통한 순행성 방법, 새로이 재생된 이식부분의 가까운 단부를 통한 순행성 방법, 및 관상 정맥동(coronary sinus)을 통한 역행성 방법(retrograde) 등이 있다. pH로 표시되는 심근 관리법은 의사가 국부적 산증을 최상으로 피할 수 있는 투입 위치를 결정할 수 있도록 한다.
사용자는 최적 주입을 위하여 보존액을 주입시키는 도뇨관의 팁을 재위치시킬 수 있다(단계 74). 이는 마비된 심장에 투여될 때 좌측 주 오리피스를 통해서 매우 짧은 좌측 주 관상 동맥으로 환자에게 수행될 것을 요한다. 이는 또한 관상 정맥동에 깊이 들어가 있는 역행성 도뇨관을 잡아 당기는 것에도 유용한다.
사용자는 또한 용액의 손실을 줄이기 위하여 메니폴드(manifold)를 통해서 심정지 용액을 선택적으로 직접 주입할 수 있다. 심정지 용액은 하나의 소스에서 방출되는 몇몇 도뇨관을 구비하는 메니폴드를 통해서 주입될 수 있다. 이러한 분기관 장치는 "터어키 풋(turkey foot)"으로 알려져 있다. 심정지 용액이 하나 이상의 이러한 도뇨관을 통해서 동시에 투여될 경우, 이러한 도뇨관을 통해서 제공되는 다양한 심근 분절로의 용액 분배에 있어 현저한 불균일성이 존재한다. 상기 용액은 종종 저항이 낮은 심근 분절, 보통 관상 동맥 질병이 가장 없는 심근 분절로의 도뇨관에 우선적으로 이동한다. 이러한 현상은 "손실 현상(steal phenomenon)"으로 으로 불린다. 수소 이온의 유실 비율이 조직 흐름의 크기를 지시한다는 사실을 이용하는, 심근의 pH를 모니터링하는 것은 심근 분절이 심정지 용액을 수용하고 있는가 그리고 "손실(steal)" 현상으로 인하여 심정지 용액을 유실하고 있는가를판단할 수 있다. 손실 현상이 일어나는 경우, 손실이 있는 도뇨관을 폐쇄(occlusion)시키고 산증이 존재하는 영역으로 용액을 흐르게 함으로써 심정지 용액을 균일하게 분배할 수 있다.
사용자는 또한 새로이 구성된 이식 부분을 통해서 심정지 용액을 말달으로 흐르게 하기 위해 동맥 근처부분에 관상동액 압력을 가할 수 있다(단계 78). 이러한 압력은 심정지 용액을 pH가 낮은 영역으로 흐르게하여, 그 영역에서 조직의 산증을 감소시킨다.
사용자는 관상 정맥동을 통해서 또는 최근에 구성된 복재 정맥 이식부분의 근처 단부를 통해서 역행성 심정지 용액을 주입하는 동안 좌측 주 관상동액의 오파리스의 벌룬 도뇨관 폐쇄를 수행할 수 있다(단계 80). 좌측 주 관상동맥의 벌룬 도뇨관 폐쇄는 저항이 낮은 경로로 흐르는 손실 현상을 방지하여, 심정지 용액을 pH가 낮은 영역으로 흐르게 한다. 이러한 과정은 낮은 pH를 나타내는 영역의 산증을 바꿀 수 있다.
사용자는 또한 심정지 용액이 순행성으로 주입되는 동안 역행성 관상 정맥동 도뇨관의 벌룬을 팽창시킬 수 있다(단계 82). 보통, 심정지 용액이 순행성 및 역행성으로 동시에 주입되면, 관상 정맥동의 벌룬은 수축한다. 심정지 용액이 순행성 및 역행성으로 동시에 주입되는 동안 관상 정맥동의 벌룬을 팽창시키면, 심정지 용액이 더욱 균일하게 분배된다.
사용자는 또한 우측 관상동맥이 우세하고 혈관이 뚫려 있을 때 우측 관상동맥의 오파리스를 통해서 심정지 알약을 투여할 수 있다. 대동맥 근원이 개방되는심장 수술 과정에서, 심정지제는 좌측 관상동맥의 오파리스 외에도 우측 관상동맥의 오파리스를 통해서 주입될 수 있다. 그러나, 이것은 지루하며 시간이 오래 걸리므로 보통 행하지 않는다. pH로 표시되는 심근 관리법은 만약 우측 관상동맥이 지배적이고 이를 통해서 심정지제가 투여되지 않았으면, 후측의 좌심실 벽이 내화성 심근 산증에 더욱 취약하다는 것을 나타낸다. 따라서, 만약 pH로 표시되는 심근 관리법 과정에서 내화성 산증이 후측 벽에서 발견되면 심정지제 알약을 우측 관상동맥의 오리피스를 통해서 투여하고, 우측 관상동맥이 지배적이면 후측 벽에 심정지 용액을 적절히 투여하여 산증을 바꿀 수 있다.
사용자는 또한 조직에 산증이 존재할 때 수술 진행을 가속할 수도 있다(단계 86). 조직의 산증을 모니터링함으로써, 사용자는 시간을 낭비하거나 또는 표준이 아니거나 잠재적으로 효과가 없는 수술 진행을 방지할 수 있다. 또한, 5% 미만의 일부 환자에 있어서는, 조직 산증을 방지하는 방법이 효과가 없으며 수술 진행은 가속되어야 한다. 수술 진행을 가속하여, 수술동안 클램프되어 있는 대동맥은 예정보다 빨리 클램프가 해제되어, 심근에 도달하는 혈액에 산소를 풍부하게 공급하여 산증을 바꾼다.
단계 68 내지 86의 선택 중 한 경우에 있어, pH 모니터상에 나타난 조직의 pH 레벨에 의해서 허혈성 상태를 경감하는데 실패한 것을 발견하면, 사용자는 조직의 pH를 상승시키기 위해 다른 단계를 선택할 수 있다.
도 4는 조직의 산증을 판단한 후 수술행위를 신속히 변화시키기 위해 pH 전극을 이용하는 방법을 도시한 것이다. 상기 방법에서, 사용자는 우선 심장 조직의pH를 측정하고(단계 90), 조직에 산증이 존재하는가를 판단한다(단계 92). 만약 산증이 발견되지 않으면(단계 94), 조직의 pH는 연속적으로 또는 주기적으로 다시 측정된다(단계 90). 만약 조직에서 산증이 발견되면(단계 96), 사용자는 수술 행위를 변경할 수 있다(단계 98).
이러한 변경에는 하기의 방법들이 있지만, 여기에 제한되는 것은 아니다. 첫째, 특정한 심근 분절의 혈관재생에 대한 필요성을 판단한다(단계 100). 혈관재생이 필요한 심근 분절을 식별하는 것은 생명을 구하는 것이다. 혈관재생이 요구되는 분절은 수술 과정에서 국부적 산증의 징후 또는 심방 페이스(pace)에 대한 심근의 pH 응답을 검사함으로써 판단할 수 있다. 심방 페이스에 대한 응답은 수술 도중에, SICU에서 수술 이후에, 그리고 심장 도뇨법 연구실에서 이용될 수 있다.
사용자는 또한 혈관재생의 순서를 변경할 수 있다. pH로 표시되는 심근 관리법은 대동맥 클램핑 과정에서 산증의 발생을 최소화하기 위하여 의사가 우선 심근의 가장 허혈성 분절을 혈관재생할 수 있도록 한다.
사용자는 또한 심장의 부가적인 재혈관화를 제공함으로써 절차를 변경할 수 있다(단계 104). pH로 표시되는 심근 관리법은 (종종 수술전에는 예측하지 못한) 재혈관화를 필요로 하는 좌심실 벽의 허혈성 분절을 식별할 수 있게 한다.
사용자는 또한 허혈성 시간이 지속되는 것을 줄이기 위하여 수술을 변경할 수 있다(단계 106). pH로 표시되는 심근 관리법은 몇몇 방식으로 예정된 수술 시간을 줄일 수 있게 한다. pH 모니터링이 정정될 수 없을 정도의 상당한 양의 심근 산증을 나타낼 때, 허혈성 시간을 줄일 필요성이 가령 부가적 이식의 구성과 같이면제될 수 있는 수술 부위의 잠재적 이익보다는 더 중요해진다. pH 모니터링은 또한 의사가 예정된 수술 부위를 중단할 수도 있는데, 이는 이 부위에 대한 실질적 필요성이 없어졌기 때문이다. 상기 내용에서, pH로 표시되는 심근 관리법은 또한 주치의에게 그가 레지던트에게 맡길 수 있는 수술 부위와 레지던트(특히 초보 레지던트)에게 맡기기 어려워 주치의가 직접 수술해야하는 부위에 대한 정보를 제공하기 때문에, 레지던트의 교육에 있어 큰 역할을 한다.
사용자는 또한 pH 측정에 따라서, 만약 효과보다는 수술의 위험성이 큰 경우 수술을 취소할 수 있다(단계 108).
마지막으로, 사용자는 살포하는 동안 잔존 산증로 나타날 수 있는 산소 부족이 완전히 충족될 때까지 심폐 혈관으로부터 위닝(weaning)을 지연시킬 수 있다(단계 110). 산증이 존재할 경우 심폐 혈관으로부터 위닝은 수술 후에 종종 심폐 혈관의 재설립을 자극하는 혈류동태(hemodynamics)를 저하시킨다. 대동맥 클램핑 또는 재살포 동안 심장이 심각한 허혈성 상태가 될 경우, 허혈성 상태가 정상 상태로 회복되는 데에는 상당한 시간이 필요하다.
단계 100 내지 106의 선택 중 한 경우에 있어, pH 모니터상에 나타난 조직의 pH 레벨에 의해서 허혈성 상태를 경감하는데 실패한 것을 발견하면, 사용자는 조직의 pH를 상승시키기 위해 다른 단계를 선택할 수 있다.
도 5는 조직의 산증을 모니터하는데 사용되는 pH 전극(136)의 일 실시예를 도시한 것이다. 전극(136)은 은선(silver wire; 114)과 연결된 케이블(112)을 구비할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 은선(114)은 Ag/AgCl(은/염화은) 선이다.또다른 실시예에서, 케이블(112)은 유리 실(glass seal; 118)을 관통하는 백금선(116)에 의해 은선(114)과 연결된다. 케이블(112) 및 선(114, 116)은 하우징(120)에 수용되며, 하우징(120)은 수축관(shrink tubing; 122)에 수용되어 있다. 전극(136)은 은선(114), 서미스터(thermistor; 126), pH 센서(128) 및 겔 전해질(130)을 수용하는 유리관(glass stem; 124)을 구비한다. 전극(136)은 또한 봉합 홈(suture groove; 132)을 구비할 수 있는데, 이는 전극(136)이 사용되는 장소에서 안전하게 보호되게 한다. 전극(136)은 또한 굽힐 수 있는 이음부(134)을 구비할 수 있는데, 이는 사용자가 전극(136)을 사용하는 동안 또는 사용하기 전에 전극(136)의 위치를 조정할 수 있다. 유리관(124)은 조직에 직접 삽입할 수 있도록 뾰족하다. 바람직한 실시예에서, 유리관(124)은 리드 유리(lead glass)로 만들어진다. 전극은 산화 에틸렌 또는 감마선에 의해 살균될 수 있다. 본 발명의 용도에 적합한 pH 전극은 Massachusetts, Lowell, Cabot Street 175에 위치한 Vascular Technology Inc에서 생산되는 제품을 이용할 수 있다. 이러한 특수한 전극은 10 mm에 이르는 깊이로 조직에 삽입될 수 있으며, 1 mm의 직경을 가지며, 그리고 프로브의 말단 4mm에 pH 센서를 구비할 수 있다.
조직의 pH는 중요한 임상 측정이다. pH에 있서 뚜렷한 강하(drop)로서 측정될 수 있는 국부 산증은 허혈성과 관계한다. 온도는 pH와 동시에 측정하여 조직의 pH 측정에서 눈금 및 온도 조절이 가능한 것이 바람직하다. pH의 온도 조절은 상당한 냉각을 요하는 심장 수술과 같은 수술 과정에서 특히 중요하다. pH 전극은 pH/온도 결합 센서을 사용하고, 각 센서는 pH 감지 센서 내부에 장착된 온도 감지소자를 포함한다.
유리 pH 전극은 정밀한 임상 pH 측정에서 가장 널리 사용되는 방법이다. 이는 내부 기준선(reference wire)과 차례로 접촉하는 전해질로 충만된 오목한 유리 센서로 구성된다. 사용된 유리의 본질에 기인하여, 전극 전위는 유리를 가로질러 커진다. 이러한 전위는 유리의 외부 표면과 접촉하는 피분석물 용액의 pH와 완충내부 완충 용액의 일정한 pH 사이의 차이에 비례한다.
전기 측정을 위해서는 완전한 전기 회로가 구성되어야 한다. 그러므로, 피분석물과의 제 2 전기 접촉이 형성되어야 한다. 이는 바늘 기준 전극(needle reference electrode)을 이용하여 달성된다. 이는 일정한 몰농도의 염 용액과 접하는 염화은 바늘로 구성된다. 염 용액은 적절한 격리 메카니즘을 이용하여 피분석물 용액 즉, 환자의 조직과 접촉한다. 이 경우 유연성 튜브에 위치한 겔 염 용액을 이용하고, 튜브의 개방 단부가 환자와 접촉하게 된다.
네른스트(Nernst) 방정식은 일정한 환경 조건하에서 유리 pH 전극의 출력은 pH와 비례한다는 것을 알려준다. 그러므로, 센서의 전기 출력은 간단한 직선 및 곡선 적용을 이용하여 pH로 변환될 수 있다. 이는 2개의 상이한 pH 값에서 전극의 전기 출력을 판단할 것을 요하며, 이로부터 직선에 대한 경사(slope) 및 오프셋(offset) 상수가 계산될 수 있다. pH 전극 눈금에 대하여 일반적으로 이용되는 표준 완충제(buffer)는 4, 7 및 10의 pH 값을 가진다. 4 및 7 완충제는 상기 시스템에 이용되기 위하여 선택된다. pH 7의 완충제는 전극의 제로 전위점(zero potential point)이 pH 7에 가깝기 때문에 선택된다. pH 4의 완충제는 가장 관심있는 값이 pH 7의 다소 아래에 위치하기 때문에 선택된다.
이러한 형태의 전극에서 이론상 민감한 기울기는 25℃에서 59.16 mV/pH이다. 실제 전극에 대하여는, 약간 작은 경향이 있지만, 상기 값은 주어진 전극에 대하여 한 전극과 또다른 전극 사이에 약간 차이가 있으며 사용 시간이 경과함에 따라서 변할 수 있다.
제로 전위점은, 내부 및 기준 용액의 염 농도에 있어 어떠한 차이를 수정한 후에, 측정된 출력 전압이 제로가 되는 피분석물의 pH 값으로 정의된다. 그러므로, 제로 전위점은 피분석물의 pH 값이 pH 센서 내부 버퍼의 pH 값과 동일할 때 발생된다. 그러나, 만약 측정이 이러한 조건하에서 실제적으로 행해지면 일반적으로 제로 전위점이 측정되지 않는다. 이는 센서의 내부 기준선이 기준 바늘이 노출된 농도와 다른 농도에 노출되는 CI 연결(CI connection)이나 또는 2개의 기준선이 동일한 재료로 구성되지 않았을 때 발생한다. 이러한 시스템에서, 기준 바늘은 포화 KCl 겔에 위치하는 반면, 센서의 내부 기준선은 내부 버퍼에서 0.87M KCl에 노출된다. 이러한 차이는 피분석물이 내부 버퍼의 pH 값과 동일한 값(보통 25℃에서 6.33pH)을 가질 때 25℃에서 약 +30mV의 측정 전위를 나타낸다. 따라서, 진정한 제로 전위점을 측정하기 위하여는 측정된 전위값에서 30mV를 빼서 수정할 필요가 있다. 제로 전위점을 측정하는 동안 사용되는 pH 7 버퍼는 6.33에 가장 가까운 용이하게 이용할 수 있는 버퍼값이다.
전술한 바와 같이 센서들 사이의 편차에 의하여 그리고 동일한 센서에 대해서도 시간의 경과함에 따라서 출력에 있어 이상적 값과 얼마의 편차가 있기 때문에, pH 센서는 그것을 사용하기 전에 눈금을 교정하여야 한다. 이것은 먼저 센서를 경사 버퍼(4.00 pH)에 위치시키고 그 후 제로 전위점 버퍼(7.00 pH)에 위치시킴으로써, 눈금 교정 동안 자동적으로 이루어진다. 마이크로프로세서는 염의 차이를 보정하면서 mV 단위로 센서의 출력을 판독하고, 판독이 안정된 시기를 결정한 후, 각 센서에 대하여 경사 및 오프셋 눈금인자를 계산한다. 경사 및 제로 전위점은 온도에 따라서 변화하며, 모니터의 소프트웨어에 의해 보정된다.
pH 전극의 pH/온도 결합 센서는 온도를 측정하기 위해 정밀한 서미스터 소자를 사용한다. 서미스터는 가장 널리 사용되는 온도 측정 장치중 하나이다. 이것은 산화 금속 반도전성 세라믹(metallic oxide semiconducting ceramic)의 작은 비즈(bead)로 구성된다. 재료의 전기 저항은 온도에 반비례하여 비선형적으로 변화한다.
온도를 측정하기 위해, 서미스터는 모니터내에서 고정 저항과 직렬로 전기적으로 연결되며, 상기 저항은 정밀한 기지의 저항값을 가진다. 전압이 직렬 결합회로에 인가되고, 서미스터와 저항의 접점에서 전압이 측정된다. 고정 저항값 및 인가된 전압값을 기초로 한 상기 측정 값은 서미스터의 저항을 계산하는데 이용된다. 그리고, 온도가 마이크로프로세서 프로그램에 저장된 룩-업 테이블에 의해서 결정된다. 상기 시스템에 사용된 서미스터 센서는 시스템 사용자에 의한 개별 눈금 교정이 필요없을 정도의 정밀한 레벨로 제조된다.
pH 전극은 미리 눈금교정되고 패키지되어, 전극의 팁은 pH 4.0의 완충제을 포함하는 슬리브(sleeve) 또는 슬리브 포켓(pocket)내에 봉인된다. 상기 슬리브포켓은 플라스틱 물질로 형성될 수 있으며, 3mm의 내경을 가질 수 있다. 환자에게 이것을 삽입하기 전에, 슬리브 포켓은 제거되고, 전극 팁은 가제로 닦아 건조되며, 전극은 pH 7.0의 완충제를 포함하는 비이커에 삽입된다. 이 시점에서 눈금교정은 완성된다. pH 4.0의 완충제내에 전극을 패키지하는 것은 전극이 적절한 눈금교정을 위해서 필요한 인자인 축전(storage)을 통해서 습윤상태가 되게 하며, 전극의 눈금교정에 요구되는 단계들을 한 단계로 줄인다.
전극 모니터내의 소프트웨어는 수정되어 한 단계 눈금교정을 반영할 수 있다.
pH 전극에 대한 모니터, 기준 전극 및 서미스터가 부착되어, 20초 또는 그 이하의 간격으로 신호를 처리하고 연속적으로 기록하며 하기의 데이터를 디스플레이한다. 1) pH 유니트에서 조직의 pH, 2) 조직의 수소이온 [H+] 몰농도, 3) 조직의 온도(℃), 4) 37℃에 대하여 보정된 pH, 그리고 5) pH 로그값의 역수로서 계산된 조직의 수소이온 [H+] 농도. 37℃에 대한 보정은 0.017 pH units/℃의 인자에 기초하는데, 이는 본 발명자의 연구에 의한 것이다. 또한, 모니터는 특정 주기의 시작 및 끝에서 신호함으로써 특정 주기 동안 통합된 평균 pH [H+] 및 온도를 계산할 수 있다. 슬레이브 모니터가 장치에 부착되고, 의사의 전면에 위치하여 데이터를 연속적으로 디스플레이한다. 데이터의 연속적인 실시간 디스플레이는 pH로 표시되는 심근 관리법을 신속하게 행하여 심근 조직의 산증을 방지하거나 역전시킨다.
심장 수술동안 pH로 표시되는 심근 관리법에서 그리고 심근의 생명력 평가에서 몇몇 장치 또는 도구가 사용될 수 있다. 수술동안 심정지용액을 특정 심근 분절에 유지시키고 분배하는 것은 몇몇 상이한 장치 및 방법에 의해 수행될 수 있다.
도 6은 "터어키 풋" 심정지제 주입 시스템(delivery system; 140)(Medtronic, Grand Rapids, Michigan)을 도시한 것이다. 전극과 함께 주입 시스템(140)은 심근 관리 시스템을 형성한다. 상기 시스템(140)은 또한 컴퓨터와 같은 데이터 프로세싱 시스템(160)과 컨트롤러(158)을 포함할 수 있다. 데이터 프로세싱 시스템(160)은 환자의 상태 및 시스템 상태의 변화와 같은 측정된 데이터(162)를 수신하도록 프로그램될 수 있다. 데이터 프로세싱 시스템(160)은 유체 소스 또는 유체 주입 시스템(144)에 부착될 수 있다. 데이터 프로세싱 시스템(160)은 또한 컨트롤러(158)를 통해서 유체 소스에 부착될 수도 있다. 제어기(158)는 액체 전달 시스템을 동작시킬 수 있다. 제어기(158)는 수술부위로 전달된 보존액 또는 심정지제의 흐름비를 제어할 수 있다. 제어기(158)는 또한 보존액의 온도 및 보존액의 전달 부위를 제어할 수 있다. 시스템(140)은 소오스(144)로부터 여러 곳의 심장 시술 부위로 전달된 심정지제의 양을 조정하고 선택적으로 투여하도록 사용되는 복수의 제어부(142)를 갖는다. 시스템(140)은 심정지액의 흐름을 제어하는 교합기 또는 밸브(146)를 포함한다. 시스템(140)은 심정지제 소오스(144)와 여러 곳의 심장 부위 사이에 부착된 몇몇 전달 장치를 포함한다. 이러한 장치는 각각의 심장 부위로 심정지제의 전달을 가능하게 한다. 이중 하나의 장치는 대동맥 근원에 삽입될 수 있는 캐뉼러(148)(Sarns Inc., AnnArbor, Michigan)이다. 또다른 장치는 스펜서 캐뉼러(150)(Research Medical., Inc., Midvale, Utah)이며, 이는 좌측 관상 대동맥의 개구 내에 삽입될 수 있다. 개구(156) 내에 이러한 삽입은 도 7A 및 7B에 도시된다. 또다른 장치는 구부릴 수 있는 금속 도뇨관(152)(Medtronic, Grand Rapids, Michigan)이며, 이는 우측 관상 대동맥의 개구 내에 삽입될 수 있다. 도뇨관(152)은 또한 삽입되지 않은 상태로 도 7A에 도시된다. 또다른 장치는 14 게이지 베디드 니들(Randall Faichney Corp., Avon, Massachusetts)이며, 이는 심정지제의 운반을 위해 복제 정맥 접속부의 가장 인접한 단부로 부착될 수 있다. 정맥 접속부로의 부착은 또한 도 7A에 도시된다.
140의 다른 부분을 통해 심정지제를 제공하는 동안, 스펜서 도뇨관(150)(Research Medical., Inc., Midvale, Utah) 또는 a#3F 포젤티 도뇨관(Ideas For Medicine, St. Petersurg, Florida)과 같은 구형의 도뇨관으로 좌측 관상 오스티엄을 막는 것은 심장 수술 동안 심정지제를 재분배하는데 사용될 수 있다. 또한, 접속부의 가장 인접한 단부를 통해 심정지액을 공급하는 동안 일시적인 폐색 압력을 적용하는 것은 심장 수술 동안 심정지액의 방향을 전환시키는데 사용될 수 있다. 폐쇄 압력은 켈리 클램프(Allegiance Healthcare Corp., McGaw Park, Illinois)의 끝부분에서 "peanut" 게이지를 사용하여 유지된다.
건트리 풍선이 달린 캐뉼러(Medtronic, Grand Rapids, Michigan)은 시스템(140)에 부착될 수 있으며 되돌아가는 방식으로 심정지제의 선택적인 운영을 위해 관상 동맥의 만곡부에 삽입될 수 있다. 캐뉼러(170)는 도 8에 도시된다. 도면에서, 튜빙(176)을 통해 비너스 캐뉼러(178)에 부착되도록 도시된다. 이는 관상 동맥 만곡부에서 압력을 조정하여 pH 가이딩된 심근 조절의 일부로서 조직으로 심정지제의 운반을 향상시키도록 한다. 압력은 폐쇄된 관상 동맥 만곡부 도뇨관의 액체 개구를 관상 동맥 만곡부 풍선(172)을 부풀게 함으로써 그리고 심정지제 안테그레이드(antegrade)를 운반함으로써 조절할 수 있다. 170 내지 178에 관련한 1mm 튜빙(176)은 적절한 안테그레이드 심정지제 흐름을 방해하지 않고 운반을 향상시킬 역압력을 발생시킨다. 관상 동맥 만곡부 도뇨관(170)의 유체 개구를 열거나 닫는 것은 밸브(184)에 의해 제어될 수 있다. 비너스 캐뉼러(178)는 하부 대동맥 및 우측 아트리움(atrium) 내의 더 인접한 개구에서 팁(182)을 사용하는 심폐 우회 동안 통상적으로 삽입된다.
Sarns, Ann Arbor, Michigan에 의해 제작된 것과 같은 물 가열/냉각기를 사용하여 심정지제의 온도를 조절함으로써 조직의 온도를 변화시키는 것은 심장 수술 동안 심근 pH를 조절할 수 있다. 또한 HE30 Gold 심정지 시스템(Baxter Corporation, Irvine, California)과 같은 심정지 시스템을 사용하여 심정지액의 흐름비를 조절함으로써 심정지액의 분산 압력을 변경시키는 것은 심장 수술 동안 심근 pH를 조절할 수 있다.
기구는 또한 심근의 생존력 판단 및 관상 동맥 협착의 물리적 징후의 판단을 위해 사용될 수 있다. 기구는 수술실 또는 심장 도뇨관 연구실에서 사용될 수 있다.
수술실에서, 페이싱 와이어(pacing wire)(Ethicon, Somerville, New Jersey)는 우측 아트리움 위에 위치할 수 있으며 외부 페이스 메이커(Medtronic, Grand Rapids, Michigan)에 연결될 수 있다. pH 전극은 또한 심근에 삽입될 수 있다. 신속한 아트리얼 페이싱(atrial pacing)의 5분에 응답하여 심근 pH의 강하는 국소 빈혈을 나타낼 수 있으며 또한 전극이 위치한 심극 세그먼트가 생존가능함을 나타낼 수 있다.
심장 도뇨관 실험실에서, pH 전극은 긴 0.014 게이지 와이어의 끝부분에 장착될 수 있으며 Cordis(Miami, Florida)에 의해 생산된 것과 같은 레귤러 6 프렌치 심장 도뇨관을 통해 삽입될 수 있다. 도뇨관 단부는 조사된 관상 동맥에 의해 한정된 세그먼트의 심실벽에 대해 수직으로 위치할 수 있으며 pH 전극은 심장 내막으로 침투하도록 밀려질 수 있다. 바람직하게, 전극은 서브엔도 카디움(subendo cardium)으로 5mm 침투하기 위해 밀려진다. 페이싱은 우심실로 진행한 페이싱 와이어에 의해 달성(Medtronic, Grand Rapids, Michigan)되며 외부의 페이스메이커에 부착(Medtronic, Grand Rapids, Michigan)된다. 다시, 신속한 동맥 페이싱의 5분에 응답하여 동맥 pH의 강하가 조직 국소 빈혈을 나타낼 수 있다.
pH 전극 및 모니터링 시스템이 심장 조직의 국소 빈혈을 결정하는데 사용하기 위해 기술되는 반면, pH 시스템 및 방법은 또한 다른 타입의 조직에 사용될 수 있다. pH 시스템은 장기 이식에서 거부반응을 모니터링 하고, 장간막의 국소 빈혈을 진단하는데 사용되며, 뇌 혈류를 측정하고 성형외과에서 플랩(flab)을 모니터링하는데 사용된다.
pH 전극은 신장이식 동안 신장을 모니터링하는데 사용될 수 있다. pH 전극은 주수술 과정에서, 특히 신장 이식 동안 신장으로의 조직살포를 모니터링하는데 사용될 수 있다. 전극은 신속하게 심장에서와 유사한 방식으로 신장에 장착될 수 있으며, 7.2 이상의 조직 pH는 적절한 조직 살포를 나타낸다. 특히, 심장 이식과 관련한 기증자를 위한 신장의 절단 동안, 신장에 대한 손상이 검출되어 예방될 수 있으며, 따라서 신장 이식과 관련한 기증자의 더 좋은 결과를 보장한다. 이식에 앞선 수송동안 신장의 보존은 표준 레벨에서 pH를 모니터링 및 유지함으로서 보장될 수 있다. 이는 기관 살포를 위해 특별히 설계된 장치에서 혈액으로 신장의 일정한 살포로 달성될 수 있다.
신장 이식에 뒤이어, 수술 후 48시간동안 신장에서 전극을 유지시키는 것은 초기 조직을 모니터링하고 수술 조정으로 조적의 재생을 가능하게 한다. 이러한 주기동안 조직은 심각한 결과를 예고할 수 있다. 이식된 신장의 상태, 기능 및 거부반응의 검출은 도뇨관 상의 전극을 배치하여 신장 배로 되돌아가게 함으로써 행해질 수 있다. 심장에 대한 전술한 사항과 유사하게 신장 유조직을 따라 신장의 배를 구멍내는 것은 긴급하거나 실제의 거부반응을 나타낼 수 있고, 좋지 않은 결과를 나타낼 수 있다. 산독증의 조기 검출은 거부반응에 대한 처리를 향상시킬 수 있어서, 신장 이식의 결과를 개선시킬 수 있다.
각 전극은 신장 동맥 재혈관화의 과정에서 콩팥의 재혈관화의 적법성의 평가에 사용될 수 있다. 임계적으로 스테노드 신장 동맥의 재혈관화의 효능은 관상 동맥의 재혈관화의 효능과 유사한 방법으로 내부 동작적으로 결정될 수 있다. 산증을 재혈관화로 역전시키는 것에 대한 결함은 산증을 역전시키기 위하여 부가적인내부 동작적 측정을 행하여야 하며 그러므로 재혈관화의 반대 결과가 피해진다. 심장에서와 같이, 산증을 재혈관화로 역전시키는 것에 대한 결함은 재혈관화 처리의 부적법성을 나타내며 상황을 개선시키고 재혈관화의 결과를 개선시키기 위해 부가적인 내부 동작적 관라에 대한 가이드를 제공한다.
pH 전극은 간장 동안 그리고 후속하는 간장 이식을 모니터링하는데 사용될 수 있다. pH 전극은 상기한 바와 같은 신장의 것과 유사한 중요한 데이터를 제공하기 위하여 신장내에 삽입될 수 있다. 신장에서 전극의 사용의 설명은 내부 동작 과정을 모니터링하고 초기 거부를 식별하고 거부 처리를 역전시키기 위하여 측정을 행하는데 있어서 pH 전극의 사용의 측면에서 신장에 적용가능하다.
전극은 임계적인 주의에서 주변을 모니터링하는데 사용될 수있다. 주변의 피하 조직내에 전극의 삽입은 조직 관주(perfusion)의 적법성에 대한 정보를 제공하여야 한다. 주로 낮은 극단의 말단 절반의 피하 조직에서 이들 사이트에서 측정된 산증은 부적당한 심장 출력을 지시하고 심장 출력이나 조직 관주를 개선시키기 위하여 측정의 수행을 촉진시킬 수 있다. 이들 측정은 예를 들면 떨어지는 대동맥에서 내부 동맥 밸룬(Arrow International, Reading, Pennsylvania)의 삽입 및/또는 약학 조작을 포함할 수 있다. 현재, 중앙 헤모다이나믹스의 측정만이 낮은 심장 출력 신드롬을 평가하고 처리하는데 사용된다. 주변에서 pH를 측정하는 것은 그 측정이 "적당한" 심장 출력의 유지에서 궁극적인 목표인 조직 관주의 실제 측정을 제공하기 때문에 보다 우수한 대체예를 제공한다.
전극은 성형 외과의사에서 피부판의 근육 및 피하 조직내에 사용될 수 있다.pH 전극을 갖는 조직 산증은 피부 및 피하 피부판의 타협된 생존능력을 지시하는 것이 증명되었다. 전극은 피부판의 에지내에 사후 동작적으로 놓여지고 pH는 사후 동작적으로 3 또는 4일까지 모니터링된다. pH의 강하는 그 연속적인 결함을 방지하기 위하여 피부판의 개정과 내부 동작적 중재를 개선시킨다.
pH 전극은 창자 허혈의 평가 및 처리시에 결장(colon)에 사용될 수 있다. 창자 허혈을 평가하고 반저시키기 위하여, pH 전극은 상기 심장 카테테르 꽂기 동안에 심장에 대하여 기술한 것과 유사한 방법으로 와이어 상에 놓여질 수 있다. 이 pH 전극-트립 와이어는 말단 회장(ileum) 내로 규칙적인 콜로노스토프 동안, 와싱턴, 시애틀, 올림푸스 메디칼사에 의해 제조된 것과 같은 콜로노스코프를 통해 삽입될 수 있다. 회장에서 내부 조명 pH는 관주의 적법성의 신뢰가능한 측정이다. 회장에서 내부 조명 산증은 창자 허혈을 지시하며, 허혈을 반전시키거나 그 반대 결과를 방지하기 위하여 궤도 수정시킬 수 있다. 회장에서 내부 조명 pH의 지식은 심장 출력 및 조직 관주를 개선시키기 위해 약학 중재와 함께, 창자의 가능한 절제로 복부의 진찰과 같은 동작적 중재의 초기화를 허용한다.
pH 전극은 다른 기관에서 사용될 수 있다. 상기한 기관에 더하여, 조직 산증은 측정되고, 조작되고, 뇌, 방광, 횡경막, 및 소창자와 같은 기관에서 pH 모니터링 시스템에 부착된 pH 전극을 삽입함으로써 반전될 수 있다.
산증은 셀 산증이나 프로그램된 셀 파멸을 조산하게 드리거하고 가속화할 수 있다. 심장에서, 산증은 주로 점진적인 심장 결함인 최근 반대 결과에서 명백하게 드러난다. 개방 심장 수술 과정 동안, 심각한 산증에 대한 완화는 적어도 환자의50% 이상에서 좌측 공동의 한 분절에서 이루어진다. 개방 심장 수술 과정에서 pH-유도 심근 관리에 의해 심근 조직 산증의 온셋의 방지는 트리거링 산증의 가능성을 감소 또는 제거하며 그러므로 최근 반대 사후 동작 결과의 가능성을 감소 또는 제거한다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조로 도시되고 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 강조된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변형이 행해질 수 있음은 당업자에게 명백하게 이해될 것이다.

Claims (27)

  1. 조직 모니터링 시스템으로서,
    소정 위치에서 조직으로 삽입되는 pH 전극;
    소스와 연결된 밸브 및 상기 위치로 삽입되는 프로브를 구비하는 유체 주입 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 pH 전극은 환자의 조직과 접촉하여, 조직의 pH가 허혈성을 나타내는 임계 레벨로 부터 벗어나는가를 판단할 수 있도록 조직의 pH 데이터가 모니터되는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유체 주입 시스템에 연결되는 데이터 프로세서 및 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 수술 부위에 주입되는 보존액의 흐름율을 제어하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 보존액의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 보존액의 주입 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 유체를 주입하는 도뇨관(catheter)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    다수의 위치로 유체가 흘러가도록 제어하는 메니폴드(manifold)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 주입 시스템은 동맥 근처 부분에 관상 동액압을 가하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    벌룬 도뇨관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    역행성 관상 정맥동 도뇨관의 벌룬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 pH 전극은 피부를 관통하는 도뇨관을 통해서 환자의 심장 조직에 상대적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 pH 전극은 복강경(laparoscope)을 이용하여 환자의 조직에 위치되는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 pH 전극은 내시경(endoscope)을 이용하여 위치되는 것을 특징으로 하는 조직 모니터링 시스템.
  15. 조직의 pH 전극으로서,
    하우징;
    pH 센서 및 전해질을 포함하고, 상기 하우징에 부착되는 스템(stem); 및
    pH 완충제를 포함하고, 상기 스템 주위에 장착되는 슬리브(sleeve)를 포함한은 것을 특징으로 하는 조직의 pH 전극.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 스템은 유리로 구성되는 것을 특징으로 하는 조직의 pH 전극.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 스템내에 위치하는 은선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조직의 pH 전극.
  18. pH 전극을 눈금교정하는 방법으로서,
    제 1 pH 완충제를 포함하는 전극에 부착되는 하우징과 pH 전극을 제공하는 단계; 및
    상기 전극을 기준 pH 완충제에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 pH 전극 눈금교정 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 하우징으로부터 제 1 완충제를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 pH 전극 눈금교정 방법.
  20. pH 데이터에 기초한 유체 주입 시스템을 제어하는 방법으로서,
    조직의 pH 데이터를 제공하는 단계;
    선택된 조직의 pH 데이터가 조직의 조건을 나타내는 임계 레벨 이하로 떨어지는 판단하는 단계; 및
    상기 판단에 응답하여 유체 흐름을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템 제어 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 주입 시스템에 연결되는 컨트롤러를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템 제어 방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    보존액을 소정 위치로 주입하는 것을 제어하는 단계는 유체의 흐름율을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템 제어 방법.
  23. 제 20항에 있어서,
    흐름을 제어하는 단계는 보존액의 온도를 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템 제어 방법.
  24. 제 20항에 있어서,
    흐름을 제어하는 단계는 유체의 주입 위치를 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템 제어 방법.
  25. 제 20항에 있어서,
    흐름을 제어하는 단계는 밸브를 통해서 용액을 직접 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템 제어 방법.
  26. 제 20항에 있어서,
    상기 방법은 수술 진행에서 변화를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템 제어 방법.
  27. 제 20항에 있어서,
    온도 및 유체 압력 데이터를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템 제어 방법.
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