Abstract
Background: It has been shown that low-grade electrical stimulus can transform fatigue resistant muscles which then can be used to protect the heart. The bulky and cumbersome power sources of the artificial heart or implantable ventricular assist devices are still in need of solution; however, on the other hand, the implantable ventricular assist devices using the resistant muscles as the power source have the advantages of using its own muscle contractions. The purpose of this study was to determine the possibility of a clinical application of the skeletal muscle ventricle. Material and Method: Latissimus dorsi muscles (LDM) of 8 canines were used for skeletal muscle ventricle. A latex chamber was wrapped one and a half times with LDM. The chamber was attached to a pressure transducer via Tygon tube. An electrode stimulator was placed around the thoracodorsal nerve and LDM was stimulated in cyclic bursts of 0.31 sec on time and 6.0 sec off time using 3.0 volt Itrel stimulator. The preload volume was added to the system in 25cc increments. Ejection volumes, pressures, and peak power outputs were measured. Result: Ejection volume was 76.3cc with 0cc of preload. Ejection volumes were less than 70ml with increments of preload over 75cc Pressures were more than 107 mmHg when the preloads were less than 75cc and less than 100 mmHg when the preloads were more than 100cc. Peak power output of 16.6 W/kg was observed at 50cc preload. Conclusion: Depending on the changes of preload, the volumes ejected from skeletal muscle ventricle and pressures from the skeletal muscle contraction surpassed those of the normal heart. These data suggest that there are clinical applications for skeletal muscle ventricular assist system.
배경: 전기적인 자극에 의하여 골격근의 피로현상이 극복됨으로써 골격근을 심장보조장치에 이용할 수 있게 되었다. 인공심장이나 심실보조기구는 에너지원의 전원장치가 크고 거추장스러운 단점이 있어 아직 해결해야될 문제이다. 반면 골격근을 이용한 심실보조장치는 에너지원으로 환자 자신의 골격근 수축력을 이용할 수 있는 장점이 있어 이의 임상응용 가능성을 제시하고자 한다. 대상 및 방법: 8예의 광배근을 이용하여 골격근 심실의 모형을 만들었다. 물이 담긴 라텍스 주머니를 골격근이 한바퀴 반 감싸도록 고안하였고 골격근의 수축압력은 연결된 관을 통하여 변환기에 기록되도록 하였다. 전극은 흉배신경 주위에 설치한 후 Itrel 7420 박동기에 연결하였다. 프로그래머로 박동기를 조절하였으며 3.0Volt, cyclic burst, 0.31초 on time, 6.0초 off time의 자극을 주었다. 라텍스 주머니 내에 액체의 양을 25cc 씩 증가시키면서 전부하의 변화에 따른 골격근 심실의 박출량과 압력 및 수축력을 측정하였다. 결과: 골격근 심실의 전부하가 0인 경우 일회박출량은 76.3ml 이고, 전부하가 점차 증가함에 따라 일회박출량이 감소하는 경향을 보였다. 전부하가 75cc 이상이 되면 일회박출량은 70ml 이하로 감소하는 양상을 볼 수 있었다. 압력을 측정한 결과도 전부하가 75cc 이하인 경우 정상의 혈압과 비슷한 107mmHg 이상의 혈압을 보이고 있으나 전부하가 100cc 이상 증가하는 경우 혈압이 100mmHg 이하로 감소하는 것을 볼 수 있었다. 또한 최대의 골격근 수축력은 50cc의 전부하에서 16.6 W/kg의 힘을 분출하였다. 결론: 골격근 심실은 전부하의 변화에 따라 정상 심장보다도 강한 박출량과 압력의 변화를 관찰할 수 있었으며 임상 응용의 가능성을 볼 수 있었다.
