페이스메이커를 이용한 치료가 새롭게 전개되고 있다.

기존의 페이스메이커치료는 방실 전도장애나 동(洞) 기능 부전증후군 등의 서맥성 부정맥을 규명하기 위해 발전해 왔는데 최근 기기의 소형화, 고성능화가 급속하게 진행되면서 순환기질환의 전기생리학적 이해 역시 발전하고 있다.

이에 따라 그 타겟으로 심방세동의 예방, 중증 만성심부전의 혈행 동태의 개선 가능성이 나타나게 되었다.

페이싱 방법도 양쪽 심실 페이싱, 양쪽 심방 페이싱에 의해 지적(至適)페이싱 부위의 탐색도 시도되고 있다.

최근 페이스 메이커 치료의 새로운 시도에 대해 토호대학 오오하시병원 제3내과 엔조지 요시히사 교수, 토쿄여자의대 부속 일본심장혈압연구소 순화기내과 마츠다 나오키 교수, 후지야마의약대 제1외과 미사키 타쿠로 교수 등 3명의 전문가들로부터 들어본다.

兩심방 페이싱으로 발작성 심방세동 예방

생리적 페이싱이 주류로

발작성 심방세동의 예방은 항부정맥제를 이용한 약물요법이 주류를 이루고 있다. 페이스메이커를 이용한 치료는 기존 방실 전도장애로 인한 서맥성 심방세동이나 Rubenstein III형의 동(洞) 부전 증후군에 대해서만 적응되는 것으로 알려져 있었다.

최근 발작성 심방세동의 예방을 위해 페이스 메이커 치료의 새로운 응용이 주목되고 있으며, 페이싱 모드도 기존의 VVI등의 심실 페이싱보다 AAI페이싱 또는 DDD페이싱 등 생리적 페이싱법이 주류를 이루고 있다.

VVI페이싱법에 의해 서맥은 개선돼도 심방-심실간의 동기성을 유지할 수 없기때문에 혈행동태적으로 불리하다. 따라서 심방내압이 상승하여 만성적인 심방부하로 인해 심방이 확장되어 발작성 심방세동의 예방은 어렵다.

지금까지 페이싱 모드의 차이에 따른 심방세동 발병빈도를 일부 연구에서 비교하고 있으나 AAI 또는 DDD에 의한 심방-심실동기 모드가 비동기 모드보다 동조율 유지율이 유의하게 높다는 보고가 대부분이다.

페이싱으로 발작성 심방세동을 예방할 수 있는지를 연구중인 토호대학 오오하시병원 제3내과 엔조지교수팀은 방실 전도장애를 갖지 않은 동부전(洞不全) 증후군에 대해서는 원칙적으로 AAI모드를 선택하고 있다.

동부전 증후군환자가 동시에 또는 향후 방실결절의 장애도 초래하는 이른바 bi-nodal disease에 도달하는 빈도는 그다지 높아지지 않는다고 알려져 있다. 따라서 미리 DDD모드를 선택하지 않고 최소한의 필요한 만큼만 사용한다.

그림1. 양시방 동시 페이싱 실시례(AAI모드)의 흉부X선 사진
right auricular appendage 리드(음극)에 관상정맥동속에 삽입된 우심방리드(양극)에 의해 좌우 동시 페이싱이 가능해진다. RAA:우심이, CS:관동맥동


우심방 단독 페이싱에서 양 심방 동시 페이싱으로

또 페이싱부위도 심방내 2지점을 동시에 페이싱하는 방법도 시도되고 있다.

심방세동을 발병하는 환자는 심방내 전도장애 외에 유효불응기의 단축이나 부위에 따른 불응기의 차이 등 불응기(不應期)에 차이가 나타나는 것으로 지적되고 있다.

이것은 심방근의 변성과 섬유화 등에 의한 형태학적 변화에 전기생리학적인 요인이 추가로 발생하고 심방세동 발병의 원인이 된다고 생각된다.

심방페이싱은 이러한 흥분의 불균일성이나 불응기 차이를 개선시키는데 효과적인 것으로 알려져 있으나, 통상의 우심방 단독 페이싱에서는 이들 마이너스요인을 충분히 해소할 수 없어 효과적인 발작예방효과가 얻어지지 않을 것으로 예상되고 있다.

현재 주목되고 있는 심방내 2점 동시 페이싱에는 우심이(right auricular appendage)와 관상정맥 동입구부에서 페이싱하는 우방 2점 동시 페이싱과 우방?좌방의 양심방을 동시에 페이싱하는 방법이 있다.

엔조지교수가 실시하고 있는 것은 통상의 우심방 페이싱에 추가하여 관정맥동에서 삽입한 리드로 좌방을 자극하는 방법으로 우심이에 삽입한 리드를 음극에, 관정맥동에 삽입한 리드를 양극에 각각 Y자 코넥터로 접속하여 양자간의 쌍극 자극을 한다(그림1).

『심방세포 예방을 목적으로 한 심방 페이싱에는 이외에 우심방으로부터 고위 심방중격을 통과하여 좌심방에 이르는 Bachmann 다발을 자극하는 페이싱법이 있다. 이 방법은 심방중격에 리드를 고정시켜 이른바 안쪽에서 심방내의 흥분 전파를 촉진한다. 우리가 실시하고 있는 양 심방 동시 페이싱은 부유(浮游) 리드를 이용하고 있는 방법과 좌우에서 심방 내부를 향해 흥분 전파를 촉진시킨다는 차이는 있지만 기본적으로는 Bachmann다발 페이싱과 같은 발상에 입각한 방법이다.』(엔조지 교수).

그림2. 페이싱의 유뮤에 따른 P파형의 차이


양 심방 동시 페이싱으로 P파 지속 시간 단축

엔조지교수는 위에서 설명한 페이싱을, 엄격한 기준으로 환자를 선택한 후 동의를 얻어 실시했다. 대상 환자의 선택 기준은 동부전(洞不全) 증후군이 인정되는 페이스 메이커의 절대적 적응례인 경우, 그리고 발작성 심방세포의 합병이 있는 경우, 지금까지 적어도 3제 이상의 약물치료를 받았지만 약물에 저항성을 보인 경우 등 3가지 사항을 만족하는 환자였다.

엔조지 교수는 8월까지 발작성 심방세포를 동반하는 동부전 증후군 12례에 대해서 양 심방 동시 페이싱을 시행하여(AAI 8례, DDD 4례), 3개월을 한 사이클로 하여 우심방 단독 페이싱과 교체하여 심방세포 발병 예방 효과를 비교 검토했다.

심방내 전도장애 개선을 체크하는 마커로서 가장 간편한 것은, 심방줄기의 흥분을 나타내는 P파 형태의 변화였다. 그러나 양 심방 페이싱시에는 동조율 당시, 우방단독 페이싱했을 때와 비교하여 분명히 P파의 폭이 줄어드는 현상이 나타나 심방내 전도시간을 단축시키는 효과가 나타났다고 한다(그림2).

또한 12례 중 6례에 대해서 페이스 메이커 도입 후 1개월 동안의 단기 성적을 정리한 결과, P파 지속 시간은 동조율시 0.14±0.02sec인데 반해 우심방단독 페이싱(RAP)시 0.13±0.03sec, 양 심방 페이싱(BAP)시 0.08±0.01sec로 양 심방 페이싱시에 유의하게 개선된 것으로 나타났다(표1).

1개월간의 심방세포 발작 횟수는 컨트롤시 12.7±4.0회, 우심방 단독 페이싱시 4.5±4.8회인데 반해 양 심방 페이싱시는 2.8±2.0회이고, 컨트롤 및 우심방 단독 페이싱시부터 감소하고 있는 것으로 확인됐다(표2).

게다가 심방세포 발작은 심방기외수축이 계기가 되어 발생하는 경우가 많은 것으로 알려져 있어 기외 수축을 억제할 수 있다면 심방세포 발작을 예방할 수 있는 것으로 지적되고 있다. 심방성기외수축 발생 횟수는 컨트롤군 3,215±2,934/일, 우심방 단독 페이싱시 728±1,174/일인데 반해 양 심방 페이싱시 30±45/일로 양 심방 페이싱에 의해 심방성기외수축이 매우 분명히 억제된다는 사실도 밝혀졌다(표3).

표1. P파 지속시간(n=6)



표2. 페이싱시작 후 1개월간의 심방세동 발작횟수(n=6)


표3. 페이시시작 후 1개월의 심방성기외수축 발생횟수(n=6)


새로운 알고리즘 가진 페이스 메이커에 기대

그런데, 기존 페이싱 세트 레이트(rate)는 일정하여 심방세포 예방에는 기본 주기보다 빠른 레이트를 지속시키는 오버드라이브 페이싱이 유용한 것으로 알려져 있었는데, 최근 자기 심박을 약간 웃도는 빈도로 페이싱을 하는 알고리즘을 가진 페이스 메이커가 등장했다.

새로운 알고리즘에 의한 페이싱은 항상 동성(洞性) 심박을 모니터하여 자기 레이트보다 5~10 정도 빠른 레이트로 페이싱하여 자기 레이트의 변화에 연동해 페이스 메이커의 레이트도 자동적으로 변동한다는 레이트 어뎁테이션을 갖는다는 것이다 고정적인 세트 레이트보다 훨씬 생리적이라고 할 수 있다.

서구에서는 이미 이러한 새로운 알고리즘을 가진 페이스 메이커를 설치하여 오른쪽 심방 단독 페이싱과 양 심방 페이싱의 심방세포 예방효과를 비교시험 중이다.

엔조지 교수는 『양 심방 페이싱의 유용성을 보여주는 예로서 우리는, 양 심방 페이싱을 실시하는 경우에는 심방세포 발작이 억제돼 있었지만, 우방 단독으로 전환했을 때에는 심방성기외수축이 발생하여 심방세포가 유발된 증례를 경험하고 있다.

우심방 단독이 되었을 때에 불응기가 불안정하게 된 것이 하나의 요인으로 생각됐지만, 새로운 알고리즘을 가지는 페이스 메이커에서는 이러한 사태는 예방할 수 있다고 본다.

레이트 어뎁테이션에 의해 보다 생리적인 페이싱을 할 수 있다면, 페이싱 비율이 현재보다 훨씬 높아질 것으로 생각된다. 따라서 양 심방 페이싱의 효과도 더욱 확실하제 파악할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 한층 더 증례를 축적하여 자세한 검토를 할 계획』이라고 말했다.

그림3. 양심실 페이싱의 경 정맥 리드 어프로치


그림4. 양 심실 페이싱에 의한 QRS폭의 변화(토쿄여자의대 증례)


兩심실 페이싱으로 중증 심부전의 혈행동태 개선

양 심실 동시 페이싱으로 심실내 전도장애 개선

확장형 심근증 혹은 만성 심부전에 대한 접근도 페이싱 치료의 새로운 시도로서 주목되는 분야다.

중증 만성 심부전 환자의 20~50%에는 어떤 심실내 전도장애를 볼 수 있는 것으로 알려져 있기 때문에 혈행 동태를 더욱 악화시키고 생명 예후를 규정하는 인자 중 하나가 되는 것으로 밝혀져 왔다.

예를 들면, 좌심실내 전도장애나 좌각(左脚)블록이 존재하면 좌심실 각 부분이 수축하는데 시간적인 오차가 발생한다.

이러한 현상은 mechanical dysynchrony로 불리며 심실 전체의 수축 격차와 수축 효율의 저하를 가져와 확장기에 효과적인 좌심실 유입을 얻기가 어려워진다. 자연히 좌심실 구출률도 저하한다.

또한 좌심실 양 유두근의 mechanical dysynchrony는 승모판의 역류를 초래하여 QRS폭이 넓을수록 승모판 역류시간도 연장된다. 혈행 동태의 심각한 악화를 가져오는 이러한 mechanical dysynchrony에 대해서 심실을 여러군데에서 동시에 페이싱하면 수축의 동기성을 높이고 혈행 동태를 개선시킬 수 있다고 생각되었다.

양 심실 페이싱의 타겟은 통상 우심실 심첨부와 좌심실 자유벽이다. 좌심실 자유벽의 페이싱은 관상 정맥동에서 관정맥 분지에 리드를 삽입하여 실시한다. 그리고 심실내 전도장애례에서는 PQ시간이 부적절하게 연장하는 경우가 많기 때문에 동시에 AV간격을 적절히 설정하여 심방-심실의 유효한 동기를 얻을 수 있게 된다(그림3). 페이스 메이커 본체는 기존의 DDD 페이스 메이커를 개량한 것으로, 심방용과 2개의 심실용 코넥터를 갖고 있다.

그림5. 양심실 페이싱에 의한 혈행동태의 변화(토쿄여자의대 증례)


임상시험에서 양호한 결과 -QRS폭 단축해 폐동맥 설입압 저하-

서구에서는 양 심실 페이싱의 전향적 임상시험의 성적이 일부 발표돼 모두 유효성을 보여주는 결과가 나타났다.

1998년에 보고된 InSync시험에서는, 약물치료에 반응하지 않는 NYHA III~IV, QRS폭 150msec 이상의 만성 심부전 103례에 양심실 페이스 메이커를 이식하고, 12개월이 지난 시점에서 자각증상이 NYHA 2.0±0.7도까지 개선되고, 6분 간의 보행이 342±119m에서 395±81m로 유의하게 연장됐다.

현재, 계속 양 심실 페이싱 기능을 탑재한 ICD(삽입형 제세동기)를 이용한 InSync ICD 시험이 진행 중이다.

1999년부터 2000년에 걸쳐 보고된 PATH-CHF(The Pacing Therapies for Congestive Heart Failure) study는 NYHA III 또는 IV, QRS폭 120msec 이상의 만성 심부전 42례가 대상이었다.

양 심실 페이싱과 좌우 몇개의 DDD 페이싱을 4주씩 무작위로 교차시킨 다음 각 증례에 가장 적합한 페이싱 모드로 장기 추적을 실시했다.

42례 중 1년간 추적이 가능했던 29례의 지적 페이싱 모드는 양 심실 페이싱 16례, 좌심실 페이싱 13례, 우심실 페이싱 4례로, 모두 NYHA 분류, QOL스코어, 좌심실구출률, 6분간 보행 등 검토한 전체 항목에서 유의한 개선을 볼 수 있었다. 현재, 만성 심부전 62례를 대상으로 PATH-CHF II가 진행 중이라고 한다.

2000년에 보고된 MUSTIC(Multisite Stimulation in Cardiomyopathy) 시험은 QRS폭 150msec 이상의 중증 심부전을 동조율례와 만성 심방세포 합병례로 나누어 약물요법과 양 심실 페이싱의 유효성, 그리고 안전성을 검토했다.

동조율례에서는 양 심실 페이싱과 비 페이싱을 무작위로 교차시킨 결과, 양 심실 페이싱으로 운동 내성, QOL이 개선됐다. 심방세포 합병례는 카테터 어블레이션 실시 후에 양 심실 페이싱과 우심실 페이싱을 무작위로 교차시켰다.

최종적으로 64례 중 25례가 탈락했으나 양 심실 페이싱을 계속할 수 있었던 환자에서는 운동내성의 개선이 기대됐다.

2001년 3월의 미국심장병학회(ACC)에서 발표된 MIRACLE(Multi-center InSync Randomized Evaluation) 시험도, QRS폭 130msec 이상의 중증 심부전 266례를 양 심실 페이싱과 비 페이싱으로 무작위로 할당한 것으로 페이싱으로 QOL이나 심기능, 운동내성이 개선됐다. 이외에도 현재, COMPANION 등의 시험이 진행 중이다.

토쿄여자의과대학 마츠다 나오키 교수는 지금까지 좌심실 전도장애를 보인 약 30례의 중증 심부전 증례에 양 심실 페이싱을 실시했다. 그 효과는 페이싱 시작 직후부터 신속하게 나타나 우심실 심첨부와 좌실 자유벽에서 좌실을 사이에 두고 끼워넣듯이 동시에 페이싱함으로써 QRS폭이 매우 뚜렷하게 단축됐다(그림4).

또 우심실 심첨부 단독의 페이싱시과 비교했을 때 양 심실 페이싱시에는 폐동맥압, 폐동맥설입압의 매우 뚜렷한 저하와 QRS폭의 단축, 신체혈압, 심계수가 증가하는 것으로 나타났다(그림5).

현재, 마츠다교수가 양 심실 페이싱의 적응 대상으로 하는 증례는, (1)NYHA III~IV도의 중증 심부전예 (2)QRS폭 150msec 이상 (3)좌각블록을 볼 수 있고 좌심실 측의 전도장애가 확실한가─라는 3가지 사항을 만족하는 경우라고 한다.

그는 또 자세한 기초 질환은 아직 확실하지 않지만 심근경색 후 심부전보다 확장형 심근증으로 인한 심부전 쪽이 유효한 사례가 많을 것으로 보고있다.

NYHA 분류 개선해 혈중 BNP농도 저하

상기의 조건을 만족하고 β차단제를 포함한 약물치료에 반응하지 않는 심부전 11례에 양 심실 동시 페이싱을 실시한 후 장기간 추적한 마츠다 교수의 성적에서는 3개월 후에는 전례가 NYHA IIm~IIs까지 개선되고, 그 후 1례만 우심실 리드가 탈락하고 좌심실만의 페이싱이 되었지만, 12개월 간의 관찰 기간 중 사망례는 없었고, 2례가 NYHA I도까지 개선됐다(그림6).

또 BNP(나트륨 이뇨펩티드)는 심부하의 증가에 비례하여 심실로부터의 분비량이 증대하기때문에 심부전의 중증도를 파악하는 유용한 지표가 되지만, 그 혈중농도는 페이스 메이커 이식 전보다 유의하게 저하했다(그림7).

그리고 교감신경 활동도 수시로 침정화하고 페이싱을 계속 실시하자 18주 후에 57%에서 노르에피네프린 농도가 이식 전보다 40%이상 감소된 것으로 보고됐다. 이와 같이 심실내 전도장애를 보이는 예에서는 급성기 만성기 모두 양 심실 동시 페이싱이 유효한 것으로 밝혀지고 있지만, 엔드 포인트로 생명 예후를 검토한 보고는 아직 없다.

2,200례에 달하는 중증 심부전례를 대상으로 한 COMPANION study는 전체 사망을 엔드 포인트로 둔 최초의 대규모 시험이라고 한다. 2002년도에 발표될 보고가 기대되고 있다.

적응 대상, 至適부위 등을 좀 더 검토

현재 마츠다 교수가 적응 기준의 하나로 들고 있는 QRS폭 150msec에 대해, 교수는 『서구의 임상시험에서는 QRS폭 120msec 이상을 대상으로 하는 경우도 많은데, 실제로 120이상으로 하면 심부전 환자의 5~10%가 양 심실 페이싱이 적응되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 우리의 경험에서는 QRS폭을 120msec 이상으로 할 경우 이식 후에 매우 뚜렷하게 개선되는 예도 있지만 이식 전후에 변화를 볼 수 없는 예도 많아, 보다 확실한 개선이 예상되는 증례를 정확하게 선택해야 한다는 생각으로 실시하고 있다』고 말한다.

『양 심실 동시 페이싱은 심부전의 새로운 치료법으로 이제 막 시작됐는데, 기존에 정맥을 통해 좌심실을 페이싱한다는 아이디어 자체가 실현 불가능하게 된 상태에서 획기적인 치료법이라고 말할 수 있다. 그러나, 적응, 지적(至適)페이싱 부위 등 향후 검토해야 할 점이 많고, 유효성의 기전에 관해서도 불확실한 점이 있다. 예를 들면, 좌심실 내 페이싱 부위는 현재로서는 우리는 최대공약수로서 후측벽이 가장 유효하다고 생각하고 있지만, 증례에 따라서는 전벽 쪽이 좋은 경우도 있어 각 환자의 지적페이싱 부위가 있다고 생각된다.』(마츠다 교수)

최근 장기적으로 우심실 단독 페이싱을 하면, 심기능 저하례에서는 심기능의 악화를 보이는 예가 적지 않다고 한다. 우심실 단독 페이싱에 의해 좌심실이 늦게 흥분하기때문에 우심실 페이싱의 지속은 결과적으로 인공적으로 좌각블록을 만들어 내는 셈이기 때문이라고 생각된다. 따라서 앞으로는 우심실 페이싱을 하는 서맥의 환자에게도 양 심실 페이싱 혹은 멀티 사이트 페이싱 치료가 시도될 가능성이 있다.

심외막에서 리드 삽입해 양 심실 동시 페이싱

최근, 심실내 전도장애를 보이는 중증 심부전례에 대해 흉강경하에 심외막보다 좌심실에 리드를 삽입하여 양 심실을 동시에 페이싱하는 치료법이 주목되고 있다. 이에 대해 토야마 의약과대학 제 1 외과의 미사키 타쿠로 교수는 다음과 같은 증례를 들어 설명하고 있다.

새로운 어프로치를 실시한 증례는 75세 남성으로, 61세 때 완전 심방 블록으로 인해 정맥을 통해 우심실에 DDD 페이스 메이커가 도입되었다. 65세 당시에 확장형 심근증으로 진단돼 보존적인 치료를 받아 왔지만, 2000년 4월에 심실세동이 출현하고 그 후에도 심실성 빈맥을 반복하는 상태였다.

수술전 심흉곽비 63.7%, 심계수 17%로, 심초음파를 통해 좌실전벽 중격의 무동(無動)상태가 인정됐다. 전벽 중격 이외의 영역에서도 벽운동은 매우 뚜렷하게 낮아져 정밀하게 조사하자, 양 심실 동시 페이싱의 적응을 고려하게 되었다.

교수는 흉강경하에 심외막에서 좌실에 리드를 도입하고, 피하를 통해 포켓 속으로 유도했다. 동시에 이미 도입돼 있는 우심실 페이싱을 이용하여 AV간격을 가장 짧게 설정하고 반응을 일으키는 최소의 물리량 3V로 양 심실 동시 페이싱을 실현했다. 2000년 7월에 처치를 실시한 이래 환자는 한번도 발작을 일으키지 않고 QOL도 매우 뚜렷하게 개선돼 양호한 상태를 유지하고 있다.

미사키 교수는 새로운 양 심실 페이싱 방법에 대해 『심장표면은 혈관이 밀집해 지나가고 있어 심외막에서 리드를 도입하는 것은 쉬운 일이 아니다』고 지적하고 『이번에는 아주 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, 이 방법은 현재로서는 전용 리드를 얻을 수 없기때문에 시행한 것이다』고 이야기한다.

양 심실 혹은 양 심방 페이스 메이커 전용 시스템은 이미 유럽에서는 임상응용되어 있으며, 미국에서도 인가를 대기 중이다. 그러나, 일본에서는 아직 전용의 리드 시스템은 사용 불가능하다.

미사키 교수는 『양 심실 페이싱 혹은 양 심방 페이싱의 유효성을 보여주는 에비던스가 계속 발표되고 있으며 한편으로는 새로운 어프로치를 긴급하게 필요로 하는 증례가 존재한다. 이러한 상황에서 전용 시스템이 이미 존재하고 있는 이상, 적응증례를 엄밀하게 검토한 후 전용 시스템을 되도록 조기에 도입하는 것이 바람직하다. 또, 최근 양 심실 페이싱 기능을 가진 ICD가 등장했다. ICD 적응군 중에는 빈도는 알 수 없지만 양 심실 동시 페이싱을 필요로 하는 우리의 증례와 같은 심부전례가 반드시 포함돼 있다고 생각된다』고 설명했다.

그림6. 양 심실 페이싱의 만성효과 - NYHA분류 (토쿄여자의대 11례의 확정형 심근증)


그림7. 양심실 페이싱의 만성효과 - 혈중BNP농도 (도쿄여자의과대학 11례의 학장형 심근증)