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International Journal of Arrhythmia 2013;14(1): 14-17.
MAIN TOPIC REVIEWS
CARTO® 3

서울대학교 의과대학 내과학교실 오 세 일
Seil Oh, MD, PhD, FHRS
Department of Internal Medicine, Seoul National University College of Medicine and Seoul National University Hospital, Seoul, Korea




서론

   CARTO®는 3차원 전기해부학적 매핑 장비이다. 이 중 가장 최근에 상용화된 버전이 CARTO® 3이다. 이 제품은 기존 버전 및 경쟁사의 장비에 대해 다음과 같은 장점을 내세우고 있다 : 진보된 카테터 위치 인식, 고속의 해부학적 매핑, 각종 전극 카테터 케이블 연결의 효율성. 본 리뷰에서는 임상의가 CARTO® 3 시스템을 이해하는 데에 필요한 내용들을 요약해서 다루고자 한다.

장비의 특징

1. CARTO® 시스템의 개발

   CARTO® 시스템은 미국 Biosense-Webster사의 제품이다. 원래는 이스라엘의 Shlomo Ben-Haim에 의해 발명되었으며,1 그는 1990년대 초 Biosense사를 창립하였다. 1997년에 Johnson & Johnson사가 이 회사를 인수하였으며, Johnson & Johnson사는 1998년에 당시 주로 카테터를 생산하던 Cordis Webster사와 합병하였다. CARTO® 시스템은 환자의 테이블 밑에 설치된 locator pad의 3개 코일에서 발생하는 3가지의 서로 다른 약한 자장(5×10-6-5×10-5 Tesla)을 절제술 카테터의 말단에 있는 자장 센서가 감지하여 위치를 정하는 방식을 이용한다. 자장의 세기는 거리에 반비례하는 성질을 이용하여 카테터 말단의 위치를 3차원 공간에서 삼각 측량방식으로 측정한다. 또한 카테터의 방향도 화면에 표시된다. 이는 Euler 각으로부터 계산하는데, Euler 각은 3평면에서의 회전(roll, pitch, yaw라 부름) 상태를 나타낸다. 따라서 단순한 위치 표시가 아니라 카테터가 방향을 돌리는 것까지 표시가 가능하다.
   시술하기 전 환자의 심장을 커버할 수 있는 등 부위에 기준패치(reference patch)를 부착한다. 그런 다음 환자를 눕히고 locator pad의 위치를 기준 패치에 맞춘다. 심장 밖에 위치하는 기준점은 카테터 위치를 결정하는 데 정확도를 다소 떨어뜨릴 수 있으나, 위치 정확성이 비교적 안정적으로 유지 된다는 점은 CARTO® 시스템의 가장 큰 강점이다.
   절제술 카테터를 이용하여 심장 각 부위의 전기 및 위치 정보를 얻어내고 이를 토대로 해당 부위의 표면 묘사도를 만들어 낸다. 전기해부학적 정보가 이러한 방식으로 한 점씩 수집되므로 EnSite 시스템(미국 St. Jude Medical사)의 강점인 단시간 내에 모든 전극으로부터 수집하는 수천 개의 위치 정보 숫자보다 필연적으로 적을 수밖에 없다. 따라서 만들어지는 3차원 기하 모형이 crude하다. 이는 이어서 개발된 CARTO® XP 시스템에서도 마찬가지로 여전히 대략적이고 각진 모형을 보여주었다. 특히 심방세동의 절제술에서 중요한 부위인 심방-정맥 연결부의 기하학적 모형이 정밀하지 않았다.

2. CARTO® 3

   CARTO® XP의 단점들이 CARTO® 3에서는 많이 해결되었다. 우선 CARTO® XP의 가장 큰 약점이었던 절제술 카테터 이외의 다른 카테터들을 시스템에서 못 본다는 문제가 해결되었다(Figure 1). 이로써 방사선 조영 장비에 대한 의존도를 더 떨어뜨릴 수 있다.2,3 또한 카테터의 전극뿐만 아니라 카테터의 축이나 sheath의 일부도 보여지게 하는 기술 등이 개발되고 있다(Figure 2).



   CARTO® 3 시스템은 카테터 위치 인식을 위한 자장 센서와 함께, 피부에 부착한 패치를 통해 전류에 기반한 모니터링의 2가지 방식을 혼합하여 사용한다. 서로 다른 주파수의 locator 신호가 각 카테터의 전극과 피부 패치 사이를 흐른다. 반면에 EnSite 시스템은 한 가지 주파수만을 사용하는 데, 이 경우 두 카테터가 서로 가까이 접근하면 카테터 위치에 약간의 왜곡이 발생한다. Impedance 모니터를 통한 카테터의 위치 인식도 에러에 취약하다. 이는 흉강내 저항의 분포가 균질하지 않기 때문인데, 따라서 EnSite 시스템의 경우 카테터가 심장을 벗어나 정맥으로 들어가게 되면 왜곡이 명백해진다. CARTO® 3는 자장과 전류에 기초한 혼합 방식의 위치 결정 기술을 사용하기 때문에, 자장 센서(흉강 내 해부학적 구조물에 영향을 받지 않음)로 위치를 결정한 절제술 카테터를 이용하여 전류로 위치를 감시하는 다른 카테터들의 위치를 보정해서 이와 같은 위치의 왜곡을 어느 정도 줄여줄 수 있다.
   또한 CARTO® 3 시스템은 고속 해부학적 매핑(fast anatomical mapping, FAM)을 제공하는데, 이는 카테터가 심장내를 움직이면서 해부학적인 3차원상의 좌표를 수집하는 것으로 EnSite 시스템의 방식과 유사하다. FAM은 절제술 카테터뿐만 아니라 원형 매핑 카테터로도 가능하다 (Figure 3). 단, FAM을 하면서 전기적 정보를 모으는 것은 절제술 카테터로만 가능하다.
   그 외에 AccuResp라는 프로그램이 개발되었는데, 흉강의 impedance를 모니터하여 호흡으로 인한 움직임을 동기화한다. 이를 통해 호기말의 해부학적 정보만 FAM을 하면서 수집할 수 있게 된다. 호흡에 동기화시켜 만든 기하학적 모델이 그렇지 않은 경우에 비해 작고 세밀하여 실제 해부학적 구조와 더 연관되어 있다.4 따라서 CARTO® 3에서 만들어진 모델 이미지는 CARTO® XP 보다는 EnSite에서 만들어진 이미지에 더 가깝다.



결론

   현재 상용화된 전기해부학적 매핑 시스템의 양대 산맥은 CARTO®와 EnSite이다. 이들은 각자 서로의 장점을 흡수하는 방식으로 진화되어 왔다. CARTO® 3는 기존 CARTO® XP 시스템의 단점을 보완하여 여러 개의 카테터를 동시에 보여줄 수 있고 빠른 매핑을 가능하게 해준다. EnSite 시스템과 비교하여 장점은 카테터 위치 인식에 자장과 전류를 동시에 이용한 혼합 방식을 이용하므로 절제술 카테터의 해부학적 위치 정보가 더 정확하다는 점이다. 약점은 자사의 특화된 카테터만 사용이 가능하고 전기적 정보를 여러 전극이 동시에 수집하는 것이 아직 어렵다는 점이다. 향후 개발 방향에서는 이러한 단점을 보완하여 FAM을 향상시키는 것이 필요할 것이다.

Disclosure

   The author conducted an investigator-initiated multicenter clinical trial supported by Johnson & Johnson Medical Korea and is a clinical advisory group member of St. Jude Medical International.


References

  1. Gepstein L, Hayam G, Ben-Haim SA. A novel method for nonfluoroscopic catheter-based electroanatomical mapping of the heart. In vitro and in vivo accuracy results. Circulation. 1997;95:1611-1622.
  2. Earley MJ, Showkathali R, Alzetani M, Kistler PM, Gupta D, Abrams DJ, Horrocks JA, Harris SJ, Sporton SC, Schilling RJ. Radiofrequency ablation of arrhythmias guided by nonfluoroscopic catheter location: A prospective randomized trial. European Heart Journal. 2006;27:1223-1229.
  3. Scaglione M, Biasco L, Caponi D, Anselmino M, Negro A, Di Donna P, Corleto A, Montefusco A, Gaita F. Visualization of multiple catheters with electroanatomical mapping reduces x-ray exposure during atrial fibrillation ablation. Europace. 2011;13:955-962.
  4. Beinart R, Kabra R, Heist KE, Blendea D, Barrett CD, Danik SB, Collins R, Ruskin JN, Mansour M. Respiratory compensation improves the accuracy of electroanatomic mapping of the left atrium and pulmonary veins during atrial fibrillation ablation. J Interv Card Electrophysiol. 2011;32:105-110.
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