IABP(Intra Aortic Balloon Pump)

1. 주요 사용 목적

 IABP는 ventricular ischemia가 있는 환자에게서의 coronary perfusion향상 및 심근의 산소요구도를 감소시킬 목적으로 사용된다. 환자 심장박동에 따라 기계가 움직이기 때문에 어느 정도 심장 기능이 받쳐주는 환자에게 적용이 가능하며 가장 ECMO, LVAD와 비교했을 때 가장 minimal support가 이루어진다. 이런 메커니즘 특성상 교육 때도 기계 자체에 대한 공부보다는 심장의 생리학에 초점이 맞춰졌었다. 

2. 카테터위치와 작동 원리

 카테터 진입 위치는 Right Femoral, Axiliary, Brachial or Direct to chest등 다양한데, Catheter distal tip이 Subclavian Artery 근처에 위치하게 된다. 원리는 간단하다. 풍선이 팽창 수축하며 Aorta를 막기도, 열어주기도 한다. 심장의 coronary artery는 이완기 때 혈액을 공급받는데, 벌룬펌프를 적용하면 Ventricular Diastole 직전에 풍선이 팽창하게 되어 coronary flow를 돕게 된다. 반대로 수축기 직전에 풍선도 쪼그라들어 Afterload를 줄인다. 이는 곧 심장의 부하감소 및 산소요구도 감소로 이어진다.

3. 심장 생리

 Atrial systole 다음으로 isometric contraction이 일어나는데, 이는 모든 밸브가 닫혀있는 상태에서 심근의 contraction이 일어나는 것을 의미한다(풍선을 터지기 직전까지 쥐어짠다고 생각해보자). 이때 심장에선 대부분의 산소와 에너지를 사용하게 되며 그다음 일어날 Ventricular Ejection직전에 balloon이 deflation 되면서 심실 수축 시에 저항을 받지 않도록 한다. 심실 수축이 끝나면 isometric relaxation이 일어나고 a-line상에서 dicrotic notch로 나타난다. 이때 벌룬이 팽창하고 coronary artery들에 혈액을 원활히 공급한다. 이 단계에서 Augmentation of diastole pressure로 인한 독특한 파형이 나타난다. 그 뒤 Ventricular filling, 그리고 Atrial systole로 이어진다. 

심전도, 동맥압, 심실압력 사이의 관계

4. Balloon Pump의 작동

 Balloon pump가 심장 신호를 감지해서 반응하는 방법은 여러가지가 있는데 가장 우선되며 선호되는 건 Electrical Signal이다. 즉, 모니터상의 EKG에 연동하여 inflation & deflation 타이밍을 결정한다. 따라서 환자 리듬이 정상이 아니라면 필수적으로 교정해주어야 한다. 전기신호를 감지하기 어렵다면(R wave가 잘 안 보인다거나) Arterial pressure를 측정해서 반응하는 Mechanical Signal을 사용하지만 정확도가 떨어지므로 선호되지 않는다. 

어시스트파형

 위 그림은 벌룬펌프가 어시스트 해줄 때 a-line파형이 어떻게 변화하는지 나타낸 그림이다. Dicrotic Notch를 기점으로 오른쪽 웨이브들은 전부 어시스트받은 파형으로 해석할 수 있다. 벌룬펌프에 의해 강화된 이완기는 환자 본연의 수축/이완기 보다 더 압력이 강하다. 

 Assist mode에는 1:1, 1:2, 1:3이 있고 1:2는 assist every other beat, 1:1은 assist every beat이다. 1:1 어시스트 모드시 assisted systolic&diastolic wave를 볼 수 없는데, 그걸 볼 새가 없이 계속 어시스트하기 때문이다. 대부분의 경우엔 1:2 mode를 주로 사용하고 weaning 할 경우 1:3을 사용한다.

5. 발생가능한 문제상황

[1] Sub-Optimal Diastolic Augmentation

 Augmented diastole가 systole보다 더 높지 않은 현상이다. HR가 상승(이완기를 충분히 가져갈 수 없다), SV하강, MAP감소 혹은 SVR증가(풍선이 부풀기 힘들다)와 같은 hemodynamic의 변화 때문에 발생한다.  

[2] Timing Error

 몇몇 타이밍 에러는 정말 치명적이며 IABP의 목적에 반하는 결과를 가져올 수 있으므로 이를 알아차리는 게 매우 중요하다. 정상 벌룬펌프 파형과 비교해서 보면 좋을 듯 하다.

(1) Early deflation

 Coronary perfusion이 충분히 되지 않은 채 Balloon이 deflate->retrograde flow from coronary arteries or carotid arteries를 유발할 수 있어 angina 혹은 neuro이슈를 유발할 수 있다. 

Augmentation이 일어나다 마는 모습.

(2) Late deflation

 좌심실이 수축하고도 벌룬이 일정시간 수축하지 않은 상태기 때문에 오히려 LV workload를 증가시킨다. IABP의 적용목적에 반하기 때문에 굉장히 안 좋은 에러 형태다.

팽창해있는 풍선이 수축기를 방해

(3) Early Inflation

 Balloon이 Aortic Valve Closure전에 팽창된다. 수축기 중간에 팽창되어 Aorta를 막아버리기 때문에 Afterload가 증가하는 것뿐만 아니라 LV로 Regurgitation을 유발하기 때문에 역시 매우 좋지 않다.

Augmentation 이 너무 빨리 일어난다.

 

(4) Late Inflation

 Aortic valve가 닫히고 나서도 한참 뒤 풍선이 팽창하는 현상으로 이완기의 혈액이 이미 심장으로 귀환했기 때문에 coronary artery로 가는 혈류가 감소하게 된다.

Augmentation이 너무 늦게 일어난다.

[3] Circuit leakage & Clot formation 

 Leak이 생기면 결국엔 clot이 발생하는데, 이는 라인 내에 밤색의 얼룩유무를 통해 확인할 수 있다. 풍선 안에 생긴 clot은 괜찮지만 밖에 생긴 clot은 풍선과 aorta사이의 adhesion을 유발한다. 이것이 자칫하면 balloon tear를 일으킬 수 있기에 매우 조심해야 한다. 

6. 기록

 원내 규정에 따르면 매시간 Balloon Refill(automatic/manual), Operating mode(auto, semi-auto), Assist Ratio(1:1,1:2,1:3), Trigger(ECG, pressure, pacing, internal), helium check(250 psi 아래로 내려가면 4시간 밖에 남지 않았다는 뜻이다), Augmentation(mmHg), Assisted. Systole, diastole, mean pressure, unassisted systole/diastole, dressing 상태를 기록해야 한다. 이 외에 Unassisted Systole/Diastole는 12시간마다 한 번씩 확인하고 4시간마다 Neurovascular assessment data를 기록해야 한다.