Twisting Effect on Supermicroanastomosis of the Superficial Inferior Epigastric Artery in a Rat Model

Original Article

원고 접수일 2011년 6월 13일, 원고 수정일 2011년 7월 6일, 게재 확정일 2011년 8월 8일

책임저자 김성민

(110-768) 서울시 종로구 연건동, 서울대학교 치과대학 구강악안면외과학교실 Tel: 02-2072-0213, Fax: 02-766-4948, E-mail: [email protected], smin_kim@

msn.com

RECEIVED June 13, 2011, REVISED July 6, 2011, ACCEPTED August 8, 2011

Correspondence to Soung Min Kim

Department of Oral and Maxillofacial Surgery, College of Dentistry, Seoul National University

Yeongeon-dong, Jongno-gu, Seoul 110-768, Korea

Tel: 82-2-2072-0213, Fax: 82-2-766-4948, E-mail: [email protected], smin_

[email protected]

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혈관 비틀림이 백서 천층하복부 동맥의 초미세문합에 미치는 효과

서미현ㆍ김성민ㆍ어미영ㆍ강지영ㆍ명　훈ㆍ이종호

서울대학교 치과대학 구강악안면외과학교실

Abstract

Twisting Effect on Supermicroanastomosis of the Superficial Inferior Epigastric Artery in a Rat Model

Mi Hyun Seo, Soung Min Kim, Mi Young Eo, Ji Young Kang, Hoon Myoung, Jong Ho Lee Department of Oral and Maxillofacial Surgery, College of Dentistry, Seoul National University

Purpose: The advent of microsurgical technique and instruments, particularly in the field of perforator flap and super- microsurgery, which have expanded the scope of microsurgery. However, supermicroanastomosis without any compression, tension, or distortions must be achieved to reach successful outcomes. Small-caliber vessels, such as those with an internal diameter less than 0.2 mm, are susceptible to inadvertent twisting of the anastomosis. In this study, using the superficial inferior epigastric artery (SIEA)-based flap model in Sprague-Dawley (SD) rats, we evaluated the acceptable limits of twisting effects on supermicroanastomotic sites.

Methods: A total of 20 supermicroanastomoses were performed using the SIEA-based flap model in 10 male SD rats, 10-weeks-of-age, weighing 300∼350 g. Rats were divided into five groups of two with four flaps as follows: 1) sham, 2) control group with end to end SIEA arterial supermicroanastomosis, 3) experimental I (EA1) with 90^o twisting, 4) experimental II (EA2) with 180^o twisting, and 5) experimental III (EA3) with 270^o twisting of the supermicroanastomosis. Each SIEA was anastomosed using six 11-0 Ethilon^Ⓡ (Ethicon Inc. Co., NJ, USA) stitches except in the sham group where the SIEA was only clamped with Supermicro vascular clamps^Ⓡ (S&T, Neuhausen, Switzerland) for 20 minutes.

Results: The anastomosed arterial patency showed no remarkable changes according to doppler waveforms measured with a Smardop 45 Doppler System (Hadeco Inc., Kawasaki, Japan). The pulsatility index (PI) was increased at postoperative day 10 in the EA2 and EA3 groups, and the resistance index (RI) showed no statistically significant difference between preoperative and postoperative values at 10 days. Histologic specimens from the EA3 group showed increased tunica media necrosis, convolution of the internal elastic lamina, densely packed platelets, fibrin, and erythrocytes. Flap viability and anastomosed vessel patency were not significantly affected by the degree of arterial twisting in this study, other than in the EA3 group where minor effects on arterial patency of the microanastomoses were encountered.

Conclusion: It appears that minor twisting on small caliber arteries, used in supermicroanastomoses, can be tolerated. However, twisting should be avoided as much as possible, and more than 180^o twisting must be prevented in clinical practice.

Key words: End to end anastomosis, Oral and maxillofacial reconstruction, Superficial inferior epigastric artery based flap, Supermicrosurgery, Twisting effect

Fig. 1. Clinical view of microanastomosed neck vessels after oral

서 론

1896년에 Murphy[1]는 처음으로 혈관 문합을 소개하였고, Carrel[2,3]은 Murphy의 업적을 보완하여 1902년에 "triangulation of vessel technique"을 소개하여 이 방법을 사용하여 장기 이식을 고안한 바 있었다. Jacobson과 Suarez[4]는 1960년에 미세현미 경 혈관 수술의 개념을 소개하였고, 직경이 작은 혈관에서 현미경 의 필요성을 인지하고 수술 현미경의 사용을 보고하였으며, Komatsu와 Tamai[5]가 엄지손가락을 성공적으로 재식한 증례를 1968년에 처음으로 보고한 이후, 1972년에 McLean와 Buncke[6]와 Cusano와 Fermandes[7]은 두피 결손부를 장막을 사용하여 유리 조직 이식을 성공시킨 증례를 보고하였다. 이러한 미세혈관 수술 의 발전으로 구강악안면영역의 재건에 있어서 유리 피판 이식이 표준적인 재건 방법으로 대두되어 왔으며, 이제는 유리 피판을 사용한 재건술의 성공률을 95% 이상 높아지면서 구강악안면 재건 의사들의 관심 분야는 공여부의 이환율을 감소시키고, 이식되는 조직의 질적인 특성과 심미적이고 기능적인 결과와 같은 요소들로 점차적으로 변화되어 왔다[7].

근육피부 피판은 외상이나 종양 절제술 이후의 큰 연조직 결손 부를 재건하는 부분에서 널리 사용되어 왔다. 하지만 종종 과도한 피판의 부피로 인하여 재건되는 부위의 기능적, 심미적인 면을 저하시키는 단점을 가지고 있다[8]. 반면에 천공지(perforator) 피판은 피부와 피하 지방 조직으로만 구성된 근육피부 천공 동맥 에 기반을 둔 피판을 의미하는데, 천공지 피판이 기존의 근육피부 피판에 비하여 가지는 장점은 공여부의 이환율이 적으며, 근육을 보존하고, 보다 다양한 피판 디자인이 가능하며, 술 후 회복이 빠르다는 점 등이 있어왔다[8,9]. 지난 6여년 동안에 안면동종이식 (facial allotransplantation)이 재건의사들의 큰 관심을 받아왔으 며, 2005년 이래로 11증례의 안면동종이식이 보고되어 왔는데, 안면동종이식 재건술이 수술기법적, 면역학적으로 가능성이 점차 증명되어 왔다[10]. 이러한 천공지 피판이나 안면동종이식과 같은 기능적이고 심미적인 구강악안면 재건은 0.5 mm 이하의 작은 직경의 혈관을 문합하는 초미세수술(supermicrosurgery) 개념 의 발전으로 가능해졌는데[11], 초미세수술을 사용하여 절단된 코의 재식[12]이나 절단된 혀의 재식[13], 림프관정맥 문합[14], 천공지 피판[11,15,16] 등의 증례가 최근 문헌에서 보고되어 왔다.

외경이 0.5 mm 이하로 직경이 작은 혈관의 문합은 도전적이고 고도의 미세혈관술기를 요하는 분야이다. 직경이 작은 혈관은 신장되고(stretch), 꺾이거나(kink), 비틀리기(twist) 쉬우며, 이 러한 혈관의 신장, 꺾임, 비틀림 등은 혈관연축(vasospams)이나 심지어는 혈류가 차단되는 합병증을 야기시키게 된다[17]. 혈전을 야기시킬 수 있는 이러한 요소들 중에 동맥의 비틀림은 동반하는 정맥이나 수여부의 혈관과 같은 요소들로 인하여 미세혈관 수술과 정에서 불가피하게 발생할 수 있다(Fig. 1). 기존 관련 문헌상에서

twisting과 torsion은 유사어로 사용되어 왔으며 혈관강(lumen of vessel)의 장축을 따라서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 것을 의미하여, 회전의 축은 혈관이나 문합부의 중심에 위치한다[18]. 백서의 대퇴동맥(femoral artery) 및 대퇴정맥 (femoral vein)을 이용하여 비틀림 효과가 미세혈관 문합에 어떤 영향을 미치는지에 대한 보고가 있어 왔으나, 초미세수술에서 사용되는 직경이 더욱 작은 혈관에 대한 비틀림 효과에 대한 보고는 전무하였다.

본 연구의 목적은 백서의 천층하복부동맥(superficial inferior epigastric artery, SIEA) 기반의 피부피판을 사용한 실험모델에 서 외경이 0.3 mm 이하의 작은 동맥을 문합하는 초미세수술을 시행하여 혈관 개존도(patency)에 대한 동맥의 비틀림 효과를 알아보고, 초미세동맥의 단단 문합 시에 임상적으로 적용 가능한 비틀림 각도의 한계를 제시하고자 한다.

연구방법

1. 동물 준비 및 실험군 분류(Animal preparations and grouping)

무게 300∼350 g의 수컷 Sprague-Dawley 백서를 사용하였 으며, 실험 프로토콜은 서울대학교 동물실험윤리위원회의 승인 (SNU-100721-9)하에 모든 실험과정은 국립보건원(National Institutes of Health)에서 발행한 실험동물 사용과 주의지침서 (the Guide for Care and Use of Laboratory Animals)와 국제 통증연구협회의 윤리지침서(the ethical guidelines of the International Association for the Study of Pain)를 따라 시행 하였으며, 실험동물은 실험에 사용하기 전에 적어도 1주일 이상의 적응 기간을 가지도록 하였다.

백서는 비틀림의 각도에 따라서 sham 군, 대조군(control

Fig. 3. Schematic drawing of super-

Fig. 2. Schematic drawings of sham, control, and each experimental study group, which are designed for end to end super-

group), 제1실험군(experimental I, EA1 group), 제2실험군 (experimental II, EA2 group) 및 제3실험군(experimental III, EA3 group)과 같이 모두 5군으로 분류하였고, 각 군은 2마리씩 양측 실험을 진행하여 모두 4곳의 실험을 진행하였다. 대조군에서 는 천층하복부동맥을 절단 후 비틀림을 주지 않고 단단 문합을 시행하였으며, EA1 군에서는 90

의 비틀림을 주어 단단 문합을 시행하였고, EA2 군에서는 180

의 비틀림을, 그리고, EA3군에서 는 270

의 비틀림을 주어 단단 문합을 시행하였다. Sham 군에서 는 피부피판을 거상하고 혈관경에서 SIEA를 4 mm만 박리한 후, 혈관 재문합에 평균적으로 소요된 시간을 고려하여 20분 동안 clamping만을 시행하는 것으로 하였다(Fig. 2).

2. 천층하복부동맥 기반 피부피판의 동물실험모델(super- ficial inferior epigastric artery based flap animal model)

수술 전날부터 공복상태를 유지시킨 후, ketamine (60 mg/kg, ketamine hydrochloride, Yuhan Co., Seoul, Korea) 과 Xylazine (3 mg/kg, Xylazine hydrochloride, Bayer Korea, Seoul, Korea)을 혼합하여 복강 내 마취를 시행하였다.

천층하복부동맥은 임상적으로 초미세수술에 사용되는 혈관의 직

경과 유사하게 0.3 mm 이하의 외경 두께를 지니는데 대퇴동맥을

따라 박리하여 피부피판쪽으로 올라가는 동맥과 정맥 그리고 신경

다발을 찾게 된다. 피판을 백서의 복부와 대퇴부에 작도하기 전에

천층하복부혈관을 찾기 위하여 Smardop 45 doppler

(Hadeco

Fig. 4. Measurement of doppler waveforms for the PI (pulsatility index) and RI (resistance index) calculations. (A) Doppler waveforms

Inc., Kawasaki, Japan)를 사용하였다.

천층하복부혈관은 대퇴동맥 및 정맥에서 직접 분지하는 피부 가지로 13×20 mm

크기의 사각형 모양의 SIEA피판을 도플러를 사용하여 백서의 대퇴부에 디자인하고 대퇴동맥에서 SIEA가 분 지되어 나오는 부분에서 도플러의 파형 및 음파가 변하므로, 분기 점에 피판의 중심이 위치되도록 디자인하였다(Fig. 3). 표시된 디자인을 따라 피부 절개 후, 피부피판을 육상층(panniculus car- nosus) 하방으로 거상하고, 장내전근(adductor longus muscle) 과 대내전근(adductor magnus muscle) 및 근심경골근(tibialis cranialis muscle)과 원심경골근(tibialis caudalis muscle)을 확 인하고 천층하복부혈관경을 찾은 후에 SIEV는 보존하고 SIEA를 4 mm 박리하였다. 이는 혈관의 박리 길이의 차이가 실험 결과에 줄 수 있는 영향을 배제하기 위해서였으며, 초미세수술을 위하여 고안된 S&T microsurgical instrument

(S&T Co., Neuhau- sen, Switzerland)를 사용하여 SIEA에 Superfine vascular clamp

(S&T Co., Neuhausen, Switzerland)로 clamping하 고, 혈관의 정중앙 부분을 절단하였다. 헤파린 식염수 용액으로 혈관강 내를 세척하고, 혈관 외막을 최소한으로 제거한 후에 실험 군 조건에 따라 0

, 90

, 180

및 270

의 비틀림을 주어 OPMI

Dental Microscope

(Carl Zeiss Inc., Jena, Germany)을 사 용하여 16∼25배 확대하에서 초미세혈관 문합을 시행하였다.

11-0 Ethilon

(Ethicon Inc., Somerville, NJ, USA)을 사용하 여 6번의 문합을 동일하게 시행하였으며, Sham 군에서는 다른 실험군에서 혈관문합에 소요된 허혈 시간을 고려하여 20분 동안 clamping한 이후에 피판을 재위치시키고 층별로 봉합하였다.

3. 동맥문합에 대한 개존도 평가 1) 초음파 도플러 평가

초미세문합된 동맥의 혈관 개존도를 확인하기 위하여 Smardop 45 doppler

을 사용하여 초음파의 전도가 용이하도록 젤을 사용하였으며, 혈관문합 전과 혈관문합 1시간 후, 1일, 2일 및 10일 뒤의 도플러 파형을 비교하였다. 도플러 파형에서의 박동

지수(pulsatility index, PI)와 저항지수(resistance index, RI)를 구함으로서 절대적인 혈류속도의 측정만으로는 얻을 수 없는 동맥 혈류의 흐름과 저항에 대한 비교를 시행하였다[20]. 박동지수와 저항지수는 아래와 같은 술식으로 계산하였다(Fig. 4).

PI (pulsatility index)=(PSV−EDV)/MV RI (resistance index)=(PSV−EDV)/PSV

(PSV, peak systolic velocity; EDV, end diastolic velocity;

MV, mean flow velocity during cardiac cycle)

통계학적인 분석은 Student t-test를 사용하였으며, SPSS for Windows

(version 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로 그램을 통해 Two-way analysis of variance (ANOVA)와 paired t-test를 통한 통계적 유의성을 검증하였고 P ＜0.05의 값만을 유의한 것으로 해석하였다.

2) 혈관문합부의 조직학적 평가

수술 후 10일째 백서를 희생하여 SIEA 문합부를 채취하여 혈관 조직을 포르말린에 고정시키고 에탄올에 탈수처리한 후 파라 핀에 포매하였다. 포매시에는 동맥문합부를 종단면(longitudi- nal surface)으로 절단하였으며, hematoxylin and eosin (H&E)과 Masson's trichrome (MT) 염색을 시행하고, BX41 Light Microscope

(Olympus Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 내피 의 연결성(endothelial integrity), 혈관내막의 증식(intimal hy- perplasia), 혈관중막의 세포반응, 혈관외막의 반응 및 혈전 생성 정도를 관찰하였다.

3) 혈관문합부의 투과전자현미경 평가

초미세혈관문합 시행 10일에 채취한 혈관문합부를 2.5% 글루

타르알데하이드 용액에 고정시킨 이후 2% osmium tetraoxide

(Polysciences, Warrington, PA, USA)를 처리한 후 epon resin

에 조직을 포매시켜서 초박편제작기로 절단 후 toluidine blue로

Table 1. Comparisonsof RI and PI accordingto each group for the evaluation of super micro-anastomosed arterial patency

Sham Control EA1 EA2 EA3

PI RI PI RI PI RI PI RI PI RI

Preop 12.48±2.32 1.19±0.09 6.38±2.20 1 4.78±1.33 1.12±0.15 2.41±0.25 1.03±0.06 6.85±2.48 1.03±0.05 POD 0 18.25±3.86 1.22±0.09 11.15±7.63 1.91±0.83 19.3±4.17 1.30±0.14 8.2±0.66 1.17±0.04 4±3.15 1.43±0.40 POD 1 16.7±3.14 1.25±0.10 11.3±5.95 1.08±0.15 10.3±2.63 1.06±0.08 7.05±2.88 1.08±0.07 5.19±2.77 1.96±1.50 POD 2 16.35±1.12 1.16±0.04 1.95±1.12 2.38±1.80 1 1 4.55±3.12 1.09±0.13 2.35±2.05 3.15±4.67 POD 10 16.65±0.98 1.18±0.05 1.95±0.54 1 13.25±3.57 1.19±0.20 4.25±1.66 4.02±2.05 2.15±2.17 2.10±2.01 Preop, preoperative time; POD 0, immediate postoperative time; POD 1, postoperative 1 day; POD 2, postoperative 2 days; POD 10, postoperative 10 days; EA1, end to end anastomosis with 90^o twisting; EA2, end to end anastomosis with 180^o twisting; EA3, end to end anastomosis with 270^o twisting; RI, resistance index; PI, pulsatility index.

Fig. 5. Photomicrograph shows longitudinal section of SIEA in

×100. Some thrombi with tunica intima, media, and adventitia, were shown. SIEA, superficial inferior epigastric artery.

염색하였다. 혈관문합부의 미세구조를 관찰하기 위해 투과전자현 미경(transmission electron microscopy, TEM)을 시행하였는 데, toluidine blue로 염색한 조직을 300-mesh copper/rodium grid상에서 초박막 절단을 시행한 후 5% uranyl acetate와 함께 70% methanol에 5분간 염색, 건조시킨 후 lead citrate로 5분간 대조염색을 시행하고 건조시켰다. JEM-1400 Transmission Electron Microscope

(JEOL Ltd., Tokyo, Japan)하에서 혈관 문단부의 종단면을 관찰하였다.

결 과

1. 초음파 도플러 평가

비틀림을 주지 않고 단단 문합을 시행한 대조군을 제외하고는 도플러의 파형은 수술 전과 비교하여 혈관 문합 이후 주목할 만한 차이를 나타내지 않았다. 대조군의 한 수술 부위에서는 문합 후 2일과 10일째에 혈관이 협착된 소견이 도플러 파형상에서 관찰되었으나, 그 이외에 박동지수가 수술 전과 수술 후 10일 사이에 통계학적으로 유의한 차이를 나타내지는 않았다( P ＞ 0.05). Table 1에서 박동지수의 수치적 의미를 통계처리하여 표시하였으나, 이들 값은 절대치 값은 아니기 때문에 이를 수치적 으로 값을 중요시하지는 않았으며, 이들 값의 상대적인 유의성만 검증하였다(Fig. 4).

수술 10일째 sham 군, EA1, EA2 군에서는 수술 전에 비하여 박동지수가 증가하는 양상을 나타내었으며, 반면에 대조군과 EA3 군에서의 박동지수는 감소하였는데, 혈관 협착으로 인하여 감소 한 것으로 생각되었으며, 특히 대조군에서의 유의성이 없음에 반해 EA3 군에서는 유의하게 감소함을 보였다. 저항지수는 수술 전과 수술 후 10일째 통계학적으로 유의성 있는 차이를 나타내지 않았다( P ＞0.05)(Table 1).

2. 혈관문합부의 조직학적 평가

Sham 군의 MT 염색에서 기본적인 초미세동맥의 종단면을 관찰할 수 있는데, Fig. 5에서와 같이 내부에는 일부 혈전이 보이 고, 혈전주변의 혈관내피, 중피 및 외피층을 확인할 수 있으며, 이러한 기본 구조를 바탕으로 대조군 및 실험군들의 조직학적 소견을 비교하였다. 모든 실험군에서 혈관문합부의 조직학적 소 견은 내피세포의 부분적 상실, 혈관내층의 과증식 및 혈전 등이 관찰되었는데, 270

의 비틀림을 주어 단단 문합을 시행한 EA3 군에서는 중막층의 괴사, 내부탄성판이 구부러져 있고, 혈소판과 섬유소들의 밀집 현상이 문합부에서 관찰되었다. 그 밖에 군별로 일관되지는 않았으나 부분적으로 내피세포의 부분 상실, 과증식 된 혈관, 중막층의 괴사, 외피층의 세포 반응 및 혈전 생성 등이 대조군 및 실험 3군에서 부분 관찰되었다(Fig. 6).

3. 혈관 문합부의 투과전자현미경 평가

Toluidine blue로 염색한 조직 사진에서 실험군 간의 특이할

만한 차이점은 발견되지 않았으나 EA3 군에서 혈전형성이 증가하

고, 중막층의 괴사 소견이 두드러지게 관찰되었다. 투과 전자

현미경에서는 세포 수준에서의 변화를 관찰할 수 있었는데, 내피

세포의 연결성 상실, 중막층의 괴사, 혈소판이 적혈구 및 섬유소와

함께 혈관벽에 밀집되어 있는 것이 혈관 문합부에서 일반적으로

Fig. 6. Photomicrographs shows longitudinal section of supermicroanastomosed SIEA with hematoxylin and eosin staining, in sham

Fig. 7. Photoultramicrogrphs showing TEM findings of supermicroanasomosed arteries with longitudinal section in control group at

관찰되었다(Fig. 7). 대조군 및 실험군에서의 특이한 소견 차이는 관찰되지 않았다.

고 찰

최근 미세수술 영역에서 초미세혈관수술의 비약적인 발전이 이루어져서 0.5 mm 이하의 직경을 가진 혈관문합의 성공률이

점차 높아졌으며, 구강악안면 재건을 위해서도 공여부의 이환율

을 최소화시키는 유리 천공지피판[15,16,21]과 림프성 부종을 감

소시키기 위한 림프관 정맥문합[14] 등의 여러 미세술기 등이

소개되어 왔다. 많은 유리피판의 실패는 미세혈관 문합에 대한

기술적인 문제의 결과로서 발생하였는데, 부적절한 봉합침과 봉

합사의 천공으로 인한 혈관벽의 손상, 내피의 열상, 불균등한

봉합사간의 거리, 너무 느슨하거나 또는 너무 단단한 문합, 후방부

혈관벽의 우발적인 문합 및 혈관강 내로의 혈관외피층의 유입 등을 들 수 있다[22]. 또한, 혈관 문합 시에 이러한 기술적인 요소를 제외하고 피판의 실패에 영향을 미칠 수 있는 다른 요소들 은 혈관의 조건이나 혈관의 위치와 연관되어 있는데, 혈관이 손상 된 부위에서 혈관문합을 시행하거나, 문합 시에 과도한 장력이 가해지거나 또는 문합한 부위에 외부 압력이 가해지거나, 혈관의 꺾임이나 비틀림 등에서 모두 예기치 않은 혈전형성을 유발시킬 수 있는 영향 요소라 할 수 있다[22,23]. 그러나, 임상적으로 유리 피판을 사용하여 구강악안면 결손부를 재건할 때 동반하는 정맥이 나 수여부의 혈관 상황에 따라서 혈관의 비틀림이 불가피하게 발생할 수 있다(Fig. 1).

수술 전과 수술 후 시간의 흐름에 따른 혈관 개존도의 변화를 초음파 도플러를 사용하여 임상적으로 확인하였다. 초음파는 직 경이 1 mm 이하인 작은 혈관을 측정하는데 종종 사용되며, 도플 러는 혈구의 움직임으로부터 반사된 음파에 기초하여 측정범위 내에서 혈구의 움직임의 분포를 반영하는 초음파 신호를 기록하는 것으로[24], 임상적으로 혈관을 측정하는 도플러에서는 정맥과 동맥 두 가지의 파형이 존재하게 된다. 정맥의 파형은 전형적으로 낮은 pitch를 가지고 지속적(constant)이며, 허밍이나 파도 소리 와 유사하게 들리는 반면에 동맥의 파형은 정맥과 근접하게 위치 할 때 더 우세할 수 있으며, 정맥보다 소리가 크고 박동성을 지니 고 있다[25]. 사람의 사지에 위치한 정상적인 동맥은 저항성이 높고, 정방향의 수축기 최고점과 역방향의 조기이완기 최고점, 이후 정방향의 이완기 최고점을 가지는 삼파장의 파형(triphasic waveform)을 가진다[26]. 동맥의 협착이 증가하면 역방향의 흐 름이 상실하고, 파형이 점차적으로 꺾이게 되어(dampening) 단 일 위상의 형태(monophasic pattern)를 나타내게 되어서, 종종 이런 파형들이 복합되어서 나타나면, 많은 경우에는 수술 후 일정 기간 동안에 우세한 파형간의 교차가 나타나게 된다[27]. 본 연구 에서는 수술 전과 수술 직후 1시간, 1일, 2일 및 10일 후의 도플러 의 파형 및 파동지수와 박동지수를 비교하였다. 혈관문합 시 비틀 림을 주지 않고 단단문합을 시행한 대조군 한 예을 제외하고는 도플러의 파형에서는 혈관문합 이후 특이할 만한 소견을 나타내지 는 않았으며, 한 예의 대조군에서는 문합 후 2일과 10일째에 혈관의 내강이 협착된 소견이 도플러 파형으로 관찰되었으며, 파동지수는 실험2 군을 제외하고는 수술 전과 수술 10일 후를 비교하였을 때 통계학적으로 유의한 차이를 나타내지는 않았다 ( P ＞0.05). 또한, 수술 10일째 sham 군, EA1 군, EA2 군에서는 파동지수가 증가한 반면에 EA3 군에서는 감소하였는데, 파동지 수가 감소하는 것은 혈관의 내강에서 협착된 정도가 증가한 것을 시사한다. 반면에 저항지수는 수술 전과 수술 10일 후 등의 비교에 서 통계학적으로 유의성 있는 차이는 보이지 않았다( P ＞0.05).

조직학적 소견에서는 내피세포 완전성의 상실, 혈관내층의 과 증식, 중막층의 괴사 및 세포반응, 외피층의 세포반응 및 혈소판,

섬유소 및 적혈구가 응집된 혈전 형성 등의 소견이 부분적으로 여러 실험군에서 관찰되었는데, 특히, 270

의 비틀림을 주어 단단 문합을 시행한 실험3군에서는 중막층의 괴사, 내부탄성판의 구불 어짐, 밀집된 혈소판과 섬유소, 적혈구 등이 혈관 문합부에서 관찰되었다. 투과전자현미경 소견에서도 내피세포간 결합의 불연 속성, 중막세포의 괴사, 혈소판, 섬유소 및 적혈구로 응집된 혈전 소견 등이 초미세 주준에서 관찰되었지만, 실험군 간에 특이한 차이점은 발견되지 않았다. 이러한 점이 미세재건외과 의사들의 실험적인 접근에서의 제한적인 접근법을 보여주는 한계점인데, 실제로 미세혈관 수술에 의한 재건술 이후, 혈관 및 관련피판의 건재함을 확인하기 위한 방법도 혈관자체의 미세한 혈전생성에서 완전한 경색이 일어나는 확인방법이 구체적으로 없으며, 피하 혈관 및 명백한 피부쪽 천공지를 가지는 경우에 한해서만 도플러 로서 확인하는 등의 매우 제한적이고 어려운 수술 후 확인 방법에 연구결과를 접목하는 내용 또한 쉽지 않음을 알 수 있다.

미세혈관문합에서 혈관 비틀림의 영향 또는 효과에 대해서는 최근 여러 실험적인 연구 결과들이 있어 왔다. 비틀림이 혈관에 가해질 경우에 혈액의 와류, 혈류 속도의 저하, 내피세포의 변성, 콜라겐의 노출 및 혈소판의 응집 등과 같이 여러 기전을 통해 혈전 생성이 유발될 수 있다[21]. 혈관벽의 내피세포는 혈액의 흐름성을 유지하고, 정상적인 내피세포 표면에서의 혈전 생성을 조절하며, 혈전 생성을 방지하는 데 매우 중요한 역할을 한다.

Izquierdo 등[28]은 비틀림 현상이 동맥 문합시에 혈관 개존도에

미치는 영향에 대한 연구에서 혈관의 단면을 측정하는 방법을

사용하였는데, 0

, 90

, 180

의 혈관 비틀림은 통계학적으로 유의

성 있는 범위 내에서 혈관 개존도를 저하시키기는 않았으나, 270

의 비틀림은 미세혈관 문합 부위의 개존도를 유의성있게 감소

( P ＜0.05)시켰다고 보고하였고, Salgarello 등[22]은 역시 0

,

90

, 180

및 270

등의 다양한 각도로 혈관 비틀림을 주어서

문합하였을 때 동맥과 정맥의 혈관 개존도 차이를 비교한 연구에

서, 통계학적인 분석은 동맥의 혈전 생성의 위험도는 270

의 비틀

림이 가해진 경우, 비틀림을 주지 않고 문합한 경우에 비하여

10.08배 증가한 반면, 정맥에서는 270

의 비틀림이 가해진 경우

비틀림을 주지 않고 문합한 경우에 비하여 정맥의 혈전 생성

위험성은 226.85배 증가하였음을 보고하였다. 이는 본 연구의

결과와 일부 유사한 내용으로 동맥의 혈관 벽은 정맥에 비해

일반적으로 근육조직이 풍부하여 이러한 조직학적인 차이가 혈관

의 외형을 유지시키며, 따라서 동맥의 혈관벽은 정맥에 비하여

박리된 혈관벽의 길이를 따라 비틀림 효과가 재분배되어 비틀림에

대하여 저항할 수 있는 것으로 생각된다. 보다 최근에 Bilgin

등[29]은 앞서 보고된 문헌과는 다른 실험 결과를 보고하였는데

기술적인 요소나, 사용한 백서의 종류가 다른 것이 결과에 영향을

미치는 것으로 보고하였다. Topalan 등[30]은 백서 실험 모델에

서 대퇴동맥의 혈관 문합부에 대한 비틀림 효과를 연구하여, 모든

실험군에서 혈관 개존도는 상당히 만족할 만하였으며, 문합부에 비틀림이 적용된 이후에도 문합부가 견고하게 보존되어 혈관에 가해진 비틀림 효과는 박리된 혈관 분절의 가장 약한 부위로 재분포되고, 비틀림에 가장 약한 부위는 혈관에서 직경이 작은 소혈관이 분지되는 부분이라고 설명하였다. 실제로 이러한 비틀 림 효과가 분배되는 것은 혈관 가지들을 따라서 동등하게 발생되 는 것으로 생각되고, 혈전 형성을 유발하는 것이 아니라 혈관의 형태를 변화시킴으로 혈관 개존도는 통계학적으로 유의성 있는 차이를 나타내지는 않는다고 보고하였다. Selvaggi 등[31]은 박리 되는 외피 층의 양과 혈관 주위에 존재하는 조직들 및 혈관 박리가 시작되고 끝나는 지점에 존재하는 fulcrum points, 혈관의 판막, 혈류 등 모든 요소들이 비틀림이 가해졌을 때 혈관의 형태에 영향을 줄 수 있다고 설명하였다. 비틀림의 각도가 클수록, 또는 혈관이 박리된 길이가 짧을수록 buckling 효과를 유발시켜서 혈관의 형태를 변화시키고 동시에 와류(turbulence)를 형성하여 혈관의 개존도를 감소시킬 수 있다고 보고하였다[18].

본 연구에서 사용된 SIEA는 기존의 여러 보고된 문헌에서 혈관 문합에 사용된 대퇴동맥보다 혈관의 직경이 작기 때문에 혈관 비틀림이 이전에 보고된 문헌의 실험 결과에 비하여 보다 영향을 많이 받을 것으로 생각되었다. 혈관 개존도에는 초미세문합에 사용된 술기, 박리된 혈관의 길이 및 혈관에 가해지는 긴장도 등의 여러 가지 변수가 영향을 미칠 수 있기에 본 연구에서는 박리된 혈관 길이에서 유발할 수 있는 영향을 배제시키기 위하여 동맥의 박리는 Superfine vascular clamp

의 간격인 4 mm로 균일화하여 진행하였다. 또한, 저자 등은 미세혈관문합과 관련하 여 다양한 수술 경험을 지녔으며, 초미세수술과 SIEA 피판에 익숙해지고자 본 연구를 시작하기 이전에 10마리의 마우스와 30 마리의 백서를 사용하여 여러 시행착오를 경험한 바 있었다.

본 연구 결과에서 초미세혈관문합 시에 가해지는 미세한 비틀 림은 혈관 개존도에 통계학적으로 유의성 있는 영향을 미치지는 않지만, 270

의 비틀림이 동맥에 가해질 경우, 도플러에서 측정한 혈류의 저항수치가 변화하고, 혈관의 내강이 좁아지며 중막의 괴사 및 혈전 생성이 증가하는 소견을 나타내었다. 따라서 임상에 서도 0.5 mm 이하의 초미세혈관문합시에 270

이상의 비틀림 현상은 반드시 피해야 하며, 같은 맥락에서 180

이상의 동맥 비틀림도 피해야 할 것으로 생각되었다.

결론적으로 본 연구에서는 백서의 SIEA 피부피판 모델을 하용 하여 외경이 0.3 mm 이하인 작은 동맥의 비틀림 현상이 초미세혈 관문합시, 혈관 개존도에 미치는 영향에 대하여 확인하고자 한 것으로, 270

이상의 비틀림을 주어 혈관문합한 실험3 군에서 혈관 개존도에 영향을 주는 것으로 파악되었으며, 따라서, 재건의 사들은 직경이 작은 동맥일수록 180

이상의 비틀림이 발생하지 않도록 수여 혈관부의 조심스런 추가 박리 및 공여부 혈관을 최대한 길게 채취하는 등의 동맥혈에 영향을 줄이는 방법으로

최선의 노력을 해야 할 것으로 생각된다.

Acknowledgements

This study was supported by a grant of the Korean Health Technology R&D Project, Ministry of Health & Welfare, Republic of Korea (A110171).

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