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체외수정 및 배아이식
1. 난자의 채취

과배란유도에 의하여 난포의 직경이 직경이 18mm 이상이 되면 HCG 10,000 단위를 근육 주사하고 36시간 후에 난포를 흡인한다. 이때 난포 흡인은 초음파 안내 하에서 보통 질식으로 흡인한다(그림 35-1).

질식 초음파를 이용한 난자 흡인

그림 35-1. 질식 초음파를 이용한 난자 흡인

흡인된 난자는 성숙도를 확인하고 난자의 성숙도에 따라서 전배양(前培養)을 하는데 성숙 난자는 대개 4-6시간 동안 전배양한다. 이때 난자의 성숙도는 다음과 같은 기준으로 판정한다(그림 35-2).

  1. 난구 세포(cumulus cell)의 팽창 정도

  2. 제1 극체(1st polar body)의 존재 유무

  3. 투명대(zone pellucia)의 선명도

난자의 성숙을 판정할 수 있는 난구 팽창 및 제1 극체

그림 35-2. 난자의 성숙을 판정할 수 있는 난구 팽창(좌), 및 제1 극체(우: 빨강 화살표)

2. 체외수정의 배양 조건

흔히 37℃, 5% CO2 배양기에서 체외수정을 시도한다. 배양액은 T6, HTE, Erle's, CZB 등과 같은 단순 배양액에서부터 Hams' F 10과 같은 복합 배양액까지 다양한 배양약을 사용한다. 흔히 기본 배양액에 5-10%의 혈청을 첨가한다. 경우에 따라서는 자궁내막 세포 혹은 난관 세포 등과 공동 배양(co-culture)을 하는 수 있는데 공동 배양을 하면 수정난을 포배까지 배양하는 것이 가능하고 따라서 이식하는 배아의 숫자를 1-2개로 줄일 수 있는 장점이 있다.

3. 수정 전 정자의 전처치(前處置)

난자 채취 직후에 남편으로부터 수음(masturbation)에 의하여 정액을 채취한다. 채취한 정액은 배양액으로 희석하고 2-3회 원심분리한다. 이와 같은 정액의 세척과 원심분리에 의해서 정자는 수정능획득(capacitation)을 얻게 되며 또한 세정 및 운동력 증강을 얻게 된다. 필요에 따라서는 정자의 운동성 증강을 위해 알부민(albumin), 퍼콜(percoll) 혹은 글래스-울(glass-wool) 등을 사용하는 수 있다.

이상과 같은 방법으로 처리된 정자는 난자당 5만-10만 마리를 주입하여 체외수정을 시도한다(그림 35-3). 그러나 과소정자증이 있는 경우에는 난자당 정자의 수를 50만 개 로 상향 조절한다.

난자 및 정자의 시험관 수정

그림 35-3. 난자 및 정자의 시험관 수정

4. 체외에서 수정이 일어나는 과정

투명대를 통과한 정자 두부(그림 35-4)가 난자의 원형질막과 접합하면 정자 전체가 난자의 원형질 내로 끌려 들어간다. 정자가 원형질 내로 완전히 들어가면 다음과 같은 두 가지 현상이 일어난다.

  1. 제2 극체(polar body)가 배출된다.

  2. 피질 반응(cortical reaction)이 일어난다.

피질 반응이란 난자의 피질 과립(cortical granule)(그림 35-5)이 파괴되면서 그 속의 내용물이 난황주위에 배출되어 투명대가 경화되는 반응이다.

피질 반응은 투명대를 경화시킴으로써 다정자수정(polyspermy)을 예방하는 일종의 방어 기전이다.

이와 같이 정자의 핵이 난자의 세포질 속에 들어오면(그림 35-6), 난자의 핵과 정자의 핵은 탈응축(decondensation) 과정을 거치면서 두개의 전핵(pronucleus)이 된다.

두 개의 전핵은 중앙부로 이동한 후 각각의 전핵막이 소실되면서 하나로 합처져 2 배체가 된다. 그리고 곧 난활이 시작된다.

정자가 투명대 통과하는 순간

그림 35-4. 정자가 투명대 통과하는 순간

난자의 피질 과립 반응이 있기 직전

난자의 피질 과립 반응이 일어나는 순간

그림 35-5. 난자의 피질 과립 반응이 있기 직전(A)과 일어나는 순간(B)

정자가 투명대를 통과한 후 난자와 접합하는 순간

그림 35-6. 정자가 투명대를 통과한 후 난자와 접합하는 순간

5. 수정 여부의 판정

체외에서 수정시킨 후 난자를 관찰하여 두 개의 전핵(그림 35-7)을 확인하는 것이 수정이 되었다는 사실을 최초로 확인하는 방법이다. 수정을 최초로 확인할 수 있는 시기는 대개 수정 후 16-20시간이다.

두 개의 전핵(화살 표)

그림 35-7. 두 개의 전핵(화살 표)

수정난은 곧 다음과 같은 시간표에 ?上底췅세포 분열을 계속한다(그림 35-8)

배아의 세포 분열 시간표

그림 35-8. 배아의 세포 분열 시간표

6. 배아 발달의 평가

수정이 확인된 배아는 새로운 배양액으로 옮겨서 24-48시간 더 배양하여 4-6세포기가 되면 자궁에 이식한다. 배아를 이식하기 전에 배아의 질적인 평가를 하는 것이 중요하다. 이때 질적 평가의 기준은 배아의 발달 속도와 형태학적으로 정상인가를 관찰하는 것이다(그림 35-9).

2-세포기 배아

그림 35-9. 2-세포기 배아

7. 배아의 이식

수정 44-48시간 후 배아는 4-6세포기(그림 35-10)가 되는데 이때 배아를 자궁 내로 이식한다.

4세포기 및 8세포기의 배아

그림 35-10. 4세포기 (좌) 및 8세포기(우)의 배아

배아를 자궁에 이식할 때는 특수한 자궁내 삽입 카테타(그림 35-11)를 이용하며 배아는 3개 이하를 이식한다.

배아이식 카테타

이식하는 방법

그림 35-11. 배아이식 카테타(A)와 이식하는 방법(B)

너무 많은 배아를 이식한 다음 임신이 성공하면 태아의 수가 많다하여 자궁 내 태아의 수를 줄이는 소위 말하는 태아 감축술은 윤리적인 측면에서 신중하게 고려해야 할 사안이다.

따라서 하나의 배아만을 이식하여 임신이 성공할 수 있는 방법을 개발하는 것이 보조생식술 분야의 첫 번째 과제이어야 한다.

8. 배아이식 후의 황체기 보강

배아이식 후 임신이 확인될 때까지 다음과 같은 방법으로 황체기를 보강한다.

  1. 프로게스테론 25-50mg을 매일 주사하는 방법

  2. 프로게스테론 질정 25mg을 1일 3-4회 삽입하는 방법

  3. HCG 2000 단위를 3-4일마다 주사하는 방법

이때 사용하는 HCG는 난소과자극 증후군을 유발할 수 있으므로 세심한 주의가 필요하다.

9. 체외수정 프로그램에서도 난소 과자극 증후군이 생길 수 있다

흔히 체외수정 프로그람에서는 난소 과자극 증후군(OHSS: 그림 35-12)이 잘 생기지 않은 것으로 오해하는데 그것은 사실과 다르며 따라서 다음과 같은 사실을 유념하여야 한다.

  1. HMG 대신 FSH를 주사하여도 OHSS가 덜 생기는 것은 아니다.

  2. HMG에 병합하여 GnRH 유사체를 투여하여도 OHSS가 덜 생기는 것은 아니다.

  3. 난포를 흡인하여도 OHSS가 예방되는 것은 아니다.

OHSS에 의해 양측 난소가 커져있다

그림 35-12. OHSS에 의해 양측 난소가 커져있다

10. 배아이식 후의 임신 확인

배아이식 후 임신을 확인하기 위해 배아이식 12일 후 혈중 β-HCG를 측정하여 50mIU/ml 이상이면 임신으로 추정할 수 있다. 그러나 3일마다 혈중 β-HCG를 측정하여 배가 시간(doubling time)을 관찰하여야 하며 최종적으로 질초음파에 의하여 5-6주 후에 태낭 및 태아 심박동을 확인하여야 한다(그림 35-13).

초음파에 의한 임신 확인

그림 35-13. 초음파에 의한 임신 확인

11. 체외수정의 성공률

체외수정에 의한 임신률은 난자 흡입 시술당 10%, 배아이식 시술당 15%로 보고되고 있다. 그리고 임신 손실률은 20%, 자궁외 임신률은 1.2%로 보고되고 있다. 이상을 그림으로 요약하면 그림 35-14과 같다.

체외 수정의 시술 요약도

그림 35-14. 체외 수정의 시술 요약도

생식세포 난관 이식술(GIFT)

1. 생식세포 난관 이식술(GIFT)이란

생식세포 난관 이식술이란 최소한 한쪽 난관이 정상일 때 과배란유도에 의하여 채취한 난자와 정자를 동시에 난관에 이식한 다음 임신을 기다리는 방법이다.

체외수정과 다른 점은 체외에서 수정 및 배양을 하지 않고 생식세포, 즉, 난자와 정자를 난관에 그대로 이식하는 방법으로써 난관의 팽대부에서 수정이 일어나는 자연적인 방법을 모방한 것이다.

2. GIFT의 실제

체외수정과 동일한 방법으로 과배란유도하고 복강경을 통하여 난자를 채취한다.

채취한 난자는 성숙도를 판정한 다음 미리 준비한 정자와 혼합한다. 이때 대개 2 개의 성숙 난자와 100,000마리의 운동성 정자를 혼합한다.

특수한 카테타에 난자-정자 혼합액을 장진하고 이 카테타를 난관채부를 통하여 난관팽대부까지 삽입시킨 다음 혼합액을 난관 내에 주입한다(그림 35-15).

그 이후의 실기는 체외수정과 동일하다.

GIFT

그림 35-15. GIFT

3. 기타 보조생식술

기타 보조생식술로는 다음과 같은 방법들이 있다(그림 35-16, 35-17).

  1. ZIFT: 체외에서 수정이 확인된 접합자(zygote)를 난관에 이식하는 방법이다(그림 35-18).

  2. TET: 체외에서 수정과 배아 발달을 시킨 다음 배아를 난관에 이식하는 방법이다.

  3. 배아 공여(Embryo donor): 어떤 원인으로 양쪽 난소에서 난자를 채취할 할 수 없는 경우 제3자의 부부간에서 체외수정하여 배아를 기증받아 자궁내 이식하는 방법이다(그림 35-19).

  4. 난자 공여(Oocyte donor): 어떤 원인으로 양쪽 난소에서 난자를 채취할 수 없는 경우 제3자의 난자와 환자 남편의 정자를 체외수정시키고 그 수정난을 환자의 자궁에 이식하는 방법이다(그림 35-20).

  5. 대리모(Surrogate mother): 자궁이 없는 여성에서 환자의 난자와 남편의 정자로 체외수정시킨 다음 그 수정난을 제3자의 대리모에게 이식하여 태어난 아기를 취하는 방법이다(그림 35-21).

IVF/ET(양쪽 난관이 비정상일 때)

그림 35-16. IVF/ET(양쪽 난관이 비정상일 때)

GIFT(한 쪽 난관이 정상일 때: 정충과 난자 주입)

그림 35-17. GIFT(한 쪽 난관이 정상일 때: 정충과 난자 주입)

ZIFT(한 쪽 난관이 정상일 때: zygote 주입)

그림 35-18. ZIFT(한 쪽 난관이 정상일 때: zygote 주입)

embryo donor(난소가 없을 때: 제3자의수정난 주입)

그림 35-19. embryo donor(난소가 없을 때: 제3자의수정난 주입)

ovum donor(난소가 없을 때: 제3자의 난자와 남편의 정충과의 시험관 수정)

그림 35-20. ovum donor(난소가 없을 때: 제3자의 난자와 남편의 정충과의 시험관 수정)

surrogate mother(자궁이 없을 때: 정충과 난자의 시험관 수정)

그림 35-21. surrogate mother(자궁이 없을 때: 정충과 난자의 시험관 수정)

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