흡입마취제의 호기말농도 변화에 따른 R-R 간격 power spectrum변화에 관한 연구

Abstract

마취의 성공여부는 신체의 항상성을 얼마나 잘 유지하느냐에 달려있다. 그러나 halothane, enflurane, isoflurane, nitrous oxide, thiopental sodium, fentanyl, midazolam 및 propofol등을 포함한 거의 모든 전신마취제들은 강력한 자율신경계 억제작용을 일으키며 특히 흡입마취제는 자율신경계의 거의 전단계에 걸쳐 압수용체반사의 활동성 저하를 보인다는 보고가 많으므로 마취중 자율신경계의 감시는 필수적이다. 마취 중 자율신경계의 활동성을 나타낼 수 있는 지표로는 혈압과 맥박수의 변화를 들 수 있는데 이는 순환계 반사작용의 활동성 및 자극에 대한 반응을 판정하는데 중요한 정보를 제공한다. 따라서 혈압과 맥박수의 변화와 더불어 심혈관계 조절기전에 관한 다양한 정보를 제공해주는 R-R 간격변화를 분석할 경우 보다 정확한 판단을 내릴 수 있다. R-R 간격 변화를 분석하는 방법에는 여러 가지가 소개되어 왔으나 그 중 power spectral analysis는 주기성을 갖는 변화양상을 주기별로 분리 표현함과 동시에 변화의 폭을 정량적으로 일목요연하게 보여줄 수 있는 유용한 방법이다. 따라서 본 연구에서는 실험견에게 국내에서 시판되고 있는 halothane, enflurane과 isoflurane을 흡입시켰을 때 각각의 흡입농도에서의 R-R 간격 변화의 주기별 power 밀도를 축정하여 상호간의 연관관계를 구함으로써 주기별 power 밀도의 변화가 자율신경계 상태를 반영할 수 있는지 확인하고 그 지표를 구하고자 하였다. 기계를 사용한 감시장치의 검증을 마친 후 한국산 잡견 8마리를 대상으로 halothane, enflurane과 isoflurane의 호기말농도를 각각 2.0, 1.5, 1.0과 0.5 minimum alveolar concentration(이하 MAC)으로 임의로 변화시키면서 각 주기영역에서의 power 밀도의 변화와 늦은주기 영역(0.5 Hz 이하)의 power를 빠른주기 영역(0.15 Hz 이상)의 power로 나눈 비와 각 흡입마취제의 호기말농도의 변화와의 연관관계를 조사하였다. 동시에 맥박수, 수축기혈압, 이완기혈압, 평균전신동맥압, 폐동맥압, 폐동맥폐쇄압 및 심박출량을 측정하여 각 흡입마취제의 호기말농도의 변화와의 연관관계를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. Halotane의 경우 호기말농도의 증감과 각 주기영역의 power간에는 연관관계가 있으며 0.5 AC에 비해 1.0과 1.5 MAC에서는 감소를 보이고 2.0 MAC에서는 증가하였다. enflurane의 호기말농도의 증감과 빠른주기 영역의 power간에도 연관관계가 있으며 0.5 MAC에 비해 1.0과 1.5 MAC에서 증가를 보이고 2.0 MAC에서는 감소했으며 isoflurane의 호기말농도의 증감과 각 주기영역의 power간에는 연관관계가 없었다. Halothane, enflurane 및 isoflurane의 호기말농도의 증감에 따른 늦은주기 영역의 power/빠른주기 영역의 power는 연관관계가 있으며 1.0과 1.5MAC 에서는 0.5MAC 에 비해 감소했고 2.0MAC에서는 증가하였다. Halothane, enflurane 및 isoflurane 군 모두에서 흡입마취제의 호기말농도가 증가함에 따라 심박수와 수축기, 이완기 및 평균전신동맥압과 심박출량은 유의하게 감소하였으나 R-R 간격변화와는 연관관계가 없었고 수축기, 이완기 및 평균폐동맥압과 폐동맥폐쇄압은 세 군 모두에서 흡입마취제의 호기말농도 증가에 따른 유의한 변화가 없었다. 본 연구를 통해 R-R 간격변화의 실시간 분석 감시장치는 신호의 감지, 분석 및 표출이 우수하며 마취중 R-R 간격변화의power spectrum의 변화를 잘 반영하여 마취중의 흡입마취제 농도변화에 따른 자율신경계 활동성의 변화상태를 파악하는데 많은 도움을 줄 수 있다는 것을 확인하였으며 특히 늦은주기 영역의 power/빠른주기 영역의 power는 교감신경계의 활동성을 나타낼 수 있는 새로운 지표임을 시사하였다. ; The success of any anesthetic undertaking depends upon how well we maintain homeostasis, and anesthesiology is the practice of autonomic nervous system medicine. But there are many reports that most general anesthetics decrease sympathetic activity and depress baroreflex mediates heart rate responses. So, monitoring of autonomic nervous system activity, especially heart rate variability, is needing during anesthesia. Heart rate variability provides us with ma information of autonomic activities of cardiovascular system. Among the many methods of analyzing R-R variability, power spectral analysis is understood to be the most useful, quantitative, and noninvasive method which represents the changes of frequency. And the Power spectral density is composed of three components in power, a high frequency at 0.15-0.5Hz, a middle frequency at 0.10-0.15 Hz, and a lower frequency at 0.04-0.08Hz. In this aspect, the early frequency power of the R-R interval variability was checked in the 8 mongorean dogs according to the changes in end tidal concentration of halothane, enflurane and isoflurane and the relationship was measured. Newly Developed real-time R-R interval variability analysis system works by simple adaptation to EKG monitor, displays the color power spectrum every 30 seconds for at least 4 hours. So users can easily understand the whole trends during anesthesia and check the changes of short duration. And for the cutting expenditure of memory of personal computer this system is programmed to discard the calculated data of power spectrum after display on screen and saves only R-R interval of heart rate for 0ff-line analysis. After the function of real time R-R interval variability analysis system was tested, 8 dogs were anesthtized with 2.0, 1.5, 10 and 0.5 MAC of halothane, enflurane and isoflurane randomly. The changes in power of low, middle, and high frequency bands associated with the changes of end tidal concentration of halothane. The power of three frequency bands decreased at 1.0 and 1.5 MAC and increased at 2.0 MAC compared with previous MAC respectively. The changes in power of high frequency band associated with the changes of end tidal concentration of enflurane, the power increased at 1.0 and 1.5 MAC and decreased at 2.0 MAC compared with previous MAC respectively. There was no correlation between the power of three frequency bands and the changes of end tidal concentration of isoflurane. The lower/high ratio associated with the changes of end tidal concentration of inhalation anesthetic increased at 1.0 and 1.5 MAC respectively. In our study, we confirmed that spectral analysis of R-R interval variability might reflect the balance between sympathetic and parasympathetic activity and low/high ratio would be a convenient index of such interaction during anesthesia within the clinical range of end tidal concentration of inhalation anesthetics.