양심실 보조 장치 이식 환자의 beta-blocker 병용 요법에 대한 순환 생리계 컴퓨터 시뮬레이션 = Computer simulation of the circulatory physioligy for a beta-blocker combined therapy in the BVAD Implanted patient

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 양심실 보조장치(BVAD) 및 βblocker가 말기 심질환 환자의 심혈관계에 미치는 영향을 혈류 역학적 관점에서 예측하고자 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 위하여 인공심장과 제어기를 기술하는 전기 역학적 미분 방정식을 구성하여 인공 심장의 수축기와 확장기를 수치 해석적 방법으로 모델링하였으며, 인체 순환 생리계의 혈류 역학 지수, 생화학적 변수 (예, 정맥혈 산소 포화도SvO₂)를 예측하는 검증된 기존의 인체 생리계 모델(QCP2)을 선정하여 인공 심장-인체 생리계의 통합 모델을 구성하였다. 시뮬레이션은 말기 심부전 환자에 대한 치료법으로서 BVAD 이식, βblocker 복용, BVAD 와 βblocker 병용요법 등으로 나누어 이들을 치료하지 않은 control과 비교하였다. βblocker 치료법은 심박수, 심박출량, 동맥압 등이 감소하여 환자의 심장의 일의 부답을 감소시키는 것으로 나타났으며, BVAD를 이식한 경우 심장의 일 부담 감소와 더불어 역학 지수가 호전된을 보였다. BVAD와 βblocker 병용 요법의 경우 BVAD만 적용한 경우에 비하여 평균 동맥압은 감소되고 심장지수 및 심박출량은 상대적으로 증가함을 나타내었다. 결론적으로, 말기 심부전 한자에 대한 치료법으로서, BVAD의 적용을 통한 환자의 혈류 역학 지수 호전을 기대할 수 있고, 여기에 일의 부담을 던 환자의 심장 기능을 호전시키는 βblocker를 포함하는 약물 요법을 자유로이 투여할 수 있으므로 BVAD와 βblocker 병용 요법이 많은 장점을 가질 것으로 예상된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to predict the cardiovascular hemodynamic effect of the moving actuator pump Bi-ventricular Assist Device(BVAD) and the βblocker therapy in a heart failure patient. We developed the numerical model of the BUAD using several coupled nonlinear differential equations and integrated the circulatory physiology model called QCP2 that was developed by Tom Coleman after modification of QCP2 source files to interact the BVAD model. The BVAD model include two blood sacs and variable volume, energy transmission part with gear and motor, which are enclosed by the chamber housing. The therapy for the simulation of a heart failure patient are classified by followings; BVAD implantation, βblocker administration, combined therapy with βblocker and BVAD, and they are compared with control which has no treatment. βblocker therapy showed the decrease in the work load of the patient's heart with the decrease in heart rate, cardiac output, arterial blood pressure. In BVAD implantation, it showed improvement of the hemodynamic values as well as the decrease in the work load of the patient's heart. Combined therapy with βblocker and BVAD showed that mean arterial pressure is decreased and cardiac index is improved, as compared with the BVAD implantation therapy. In conclusion, Combined therapy with βblocker and BVAD is preferred as a therapy for a heart failure patient because the BVAD could improve patient hemodynamic condition and this could help to use drug therapy like a βblocker with safety margin.