급성호흡곤란증후군 - 호흡 보조 요법

(1) 산소화(oxygenation): O₂가 폐의 alveoli에서 capillary로 이동하는 것

• 반영 지표: PaO₂

(2) 환기(ventilation): 폐 바깥의 공기가 alveoli로 들어오고, alveoli 내 공기가 폐 바깥으로 나가는 것

• 반영 지표: PaCO₂

(1) Type I 호흡부전

① 정의: Alveolar flooding이 주된 기전으로 저산소혈증(hypoxemia)이 나타나는 호흡부전

ex) 폐렴, 심장성 폐부종, 대량 객혈, ARDS 등

② 주된 검사소견: PaO₂ 감소 → 이후 PaCO₂ 증가, pH 감소

③ 병태생리

• Alveoli에 액체가 참 → V/Q mismatch, shunt가 발생 → hypoxemia 발생

• Alveoli에 액체가 참 → ventilation될 수 있는 alveoli가 부족해짐 → hypercapnia 발생

• Alveoli에 액체가 참 → 폐가 단단해져 팽창하기 힘들어짐 → inspiratory 호흡근에 부하 증가 → 피로

(2) Type II 호흡부전

① 정의: Alveolar hypoventilation이 주된 기전으로 고탄산혈증(hypercapnia)이 나타나는 호흡부전

ex) COPD 급성 악화, 천식 급성 악화, 흉막 삼출, 중증근무력증, 아편계 중독 등

② 주된 검사소견: PaCO₂ 증가, pH 감소 → 이후 PaO₂ 감소

③ 병태생리

• Hypoventilation → 혈액 내 CO₂가 제대로 배출되지 못함 → hypercapnia 발생

• Hypoventilation → O₂가 alveoli로 제대로 들어오지 못함 + dead space 증가 → hypoxemia 발생

• Hypoventilation을 유발하는 각 원인에 의해 inspiratory 호흡근에 부하 증가 → 피로

* 예를 들어, COPD의 경우 이미 과팽창되어 있는 폐를 더 팽창시키기 위해서는 더 많은 힘이 필요하며, 대량의 흉막 삼출의 경우 폐가 팽창할 물리적 공간이 부족하며, 중증근무력증의 경우 호흡근의 힘 자체가 매우 부족하다.

(1) 목적: 산소화 보조 (PaO₂ 회복)

(2) 흡입산소농도(fraction of inspired oxygen, FiO₂): 흡입하는 총 공기 중 O₂의 분율 (ex. 대기호흡: FiO₂ = 0.2)

(3) 유량(flow): 1분당 공급되는 O₂ 또는 공기의 부피 (ex. O₂ 5 L/min)

(1) 콧구멍에 직접 O₂ 1~6 L/min을 주입 → 환자는 이를 주변의 공기와 같이 흡입

(2) 장점: 간편함, 저렴한 가격

(3) 단점

① 높은 FiO₂를 공급할 수 없음

② 실제로 환자가 흡입하는 FiO₂를 정확히 조절하기 힘듦

(1) 환자의 코와 입을 감싸는 마스크에 O₂ 5~10 L/min을 주입 → 환자는 이를 마스크 안의 기타 공기와 같이 흡입

(2) 장점: 비강 캐뉼라보다 높은 FiO₂ 공급 가능

(3) 단점

① 환자의 호기의 일부가 마스크 내부로 들어가 흡기 시 재호흡됨

② 실제로 환자가 흡입하는 FiO₂를 정확히 조절하기 힘듦

(1) 단순 산소 마스크에 reservoir bag이 달려 있으며, check valve가 있어 환자의 호기가 재호흡되지 않도록 함

(2) 장점: 매우 높은 FiO₂ 공급 가능

(3) 단점: 실제로 환자가 흡입하는 FiO₂를 정확히 조절하기 힘듦

* Check valve 없이 reservoir bag만 있는 부분재호흡 마스크(partial-rebreathing mask)도 있으나, 비재호흡 마스크에 의해 거의 대체되었다. 대부분의 임상 환경에서는 비재호흡 마스크가 최대치의 유량을 공급한다.

(1) 목적: 산소화 보조 (PaO₂ 회복)

(2) 저유량 산소요법보다 높은 유량의 공기(40~70 L/min)를 정확한 FiO₂로 공급 가능

(1) 단순 산소 마스크와 유사하지만 연결할 수 있는 adapter의 종류에 따라 투여 가능한 유량이 결정됨

(2) 장점: 실제로 환자가 흡입하는 FiO₂를 정확히 조절할 수 있음: 과산소증(hyperoxia)을 조심해야 하는 환자에게 적합

* 병원에 따라 상품명인 Airvo, Optiflow라고도 부른다.

(1) 원하는 flow(40~70 L/min)와 FiO₂(0.2~1.0)을 입력하면 콧구멍을 통해 가온/가습된 공기가 공급됨

(2) 장점

① 실제로 환자가 흡입하는 FiO₂를 정확히 조절할 수 있음

② Physiologic dead space(폐 내부에 있지만 기체교환에 참여하지 않는 공기의 부피) 감소

③ 아주 약간의 양압이 적용됨: 허탈되어있던 alveoli를 펴서 더 효과적인 기체 교환 유도

* 위 ②~③의 효과로 인해 약간의 hypercapnia 조절 및 호흡근 보조 효과를 기대할 수 있고, 그렇기에 비침습적 환기로 분류하기도 한다. 그러나 CPAP, BiPAP과 달리 양압을 조절할 수 없고, 주된 목적이 산소화 보조이며 환기 보조 기능은 제한적이다.

(1) 목적: 환기 보조 (PaCO₂ 교정, 호흡근 부하 완화) + 산소화 보조

* 상술한 저유량/고유량 산소요법은 산소화 보조(PaO₂ 회복)는 할 수 있지만 환기 보조는 기대하기 어렵다. 따라서 환기 보조가 필요할 때는 반드시 NIV 또는 침습적 기계환기를 고려해야 한다.

(2) 환자가 공기를 들이마쉬고 내쉬는 능력이 부족하니 밀착된 마스크를 통해 공기를 불어넣어주는 호흡 보조 요법

(1) 지속적 기도 양압(continuous positive airway pressure, CPAP)

• 환자의 흡기/호기에 관계없이 지속적으로 일정한 양압을 불어넣는 형태 (더 저렴함)

(2) 이중 기도 양압(bilevel positive airway pressure, BiPAP)

• 환자의 흡기 때 호기 때보다 강한 양압을 불어넣는 형태 (더 생리적임. CPAP보다 자주 사용됨)

* 각각 씨팹, 비팹/바이팹이라고 읽는다.

(3) 고유량 비강 캐뉼라: 약간의 환기 보조를 할 수 있어 비침습적 환기 보조 방법으로 간주하기도 함

* 기관내 삽관은 그 자체로 다양한 합병증을 일으킬 수 있으며, 한 번 삽관하면 다시 발관하기 위해 많은 노력이 필요하다.

(1) 환자가 비교적 안정적이며 환기저하의 원인을 비교적 빠른 시일 내 교정할 수 있을 때

① COPD의 급성 악화: Bronchodilator, steroid 등으로 빠르게 교정 가능

② 심장성 폐부종: Diuretic, vasodilator, 혈액투석 등으로 빠르게 교정 가능

(2) 환자가 비교적 안정적이며 환기저하의 원인을 비교적 적은 양압으로도 교정할 수 있을 때

• 비만 환기저하 증후군(obesity hypoventilation syndrome): 두꺼운 피하/복부지방이 흉벽을 압박해 유의미한 환기저하가 발생하는 질환

(1) 자발호흡이 어렵거나, 어려워질 가능성이 높을 때

① 의식저하: 심정지, hypercapnia 또는 기타 전신적 상태(감염 등)로 인한 encephalopathy 등

② 혈역학적 불안정성

* NIV가 양압을 통해 기도에 공기를 불어넣기는 하지만, 환자가 스스로 숨을 쉬지 않으면 공기가 폐로 전달될 수는 없기 때문이다.

(2) 기도 유지가 어려울 때

① 상기도 폐쇄: 혈관부종, 종양, 흡입 화상, 기도 파열 등

② 흡인의 고위험: 오심/구토, 심한 복부팽만, 중증 위장관 출혈 등

③ 기도 분비물의 과다, 기침반사 저하 등

(3) NIV 기계 자체를 적용하기 어려울 때

① 안면 외상/수술: 마스크를 얼굴에 밀착시킬 수 없음

② 비협조적 환자: 중증 치매 등

(1) 목적: 환기 보조 (PaCO₂ 교정, 호흡근 부하 완화) + 산소화 보조 + 호흡일 경감

(2) 기관내 삽관(endotracheal intubation) 또는 기관절개술(tracheostomy)을 통해 공기를 불어넣어주는 호흡 보조 요법

* Intubation을 할 수 없을 정도로 상기도 협착이 심하거나, 기계환기가 장기간 필요할 경우 tracheostomy를 시행한다.

(1) 산소화가 주된 문제일 때

① 높은 FiO₂를 적용해 alveoli에 높은 농도의 산소를 공급함

② 호기말양압(positive end-expiratory pressure, PEEP)을 적용해 collapse되어 있던 alveoli를 강제로 펴줌 → 기체교환을 할 수 있는 alveoli의 수 증가

(2) 환기가 주된 문제일 때

① 충분한 RR, 일회호흡량을 확보하고 physiologic dead space를 줄여 CO₂를 원활하게 배출

② 기도에 공기를 양압으로 불어넣어 흡기 시 호흡근이 해야 할 일을 줄여줌

(3) 과도한 호흡일이 문제일 때

(1) 산소화가 최선의 저유량/고유량 산소 요법에도 개선되지 않을 때

ex. Non-rebreathing mask로 O₂ 15 L/min 적용 or HFNC 적용에도 hypoxemia 지속

(2) 환기 보조가 필요하지만 NIV를 시행할 수 없을 때

ex1. NIV가 효과가 없거나 낮은 질환: ARDS, 폐렴, ILD의 급성 악화 등

ex2. NIV의 금기증이 있는 상태

(3) 호흡일이 과도한 경우

ex. 중증 대사성 산증에 대한 보상으로 과호흡을 하다가 호흡근에 피로가 온 경우: 보상적 과호흡이 지속되지 못하면 산증이 악화되어 환자가 혈역학적으로 불안정해질 수 있다. 이 경우 기계환기를 통해 호흡일을 줄여주는 것이 도움이 된다.

(4) 기타: 과호흡을 통한 두개내압 증가 완화, 단순 기도 보호, 전신마취 등

(1) 압력손상(barotrauma)

• Ventilator가 지나치게 과한 압력 or 호흡량을 강요해 alveolar rupture가 발생

ex. 기흉(pneumothorax), 종격동기종(pneumomediastinum), 피하기종(subcutaneous emphysema) 등

* 기계환기를 하는 중에 발생한 기흉은 양압환기로 인해 폐외 공간으로 공기가 계속 주입되어 긴장성 기흉(tension pneumothorax)으로 빠르게 이행될 수 있으므로 즉각적인 처치가 필요하다.

(2) 기관내 삽관과 관련된 합병증: 성대 손상, 기관 내 육아종, 기관연화증(tracheomalacia) 등

(3) 기타: 인공호흡기 관련 폐렴, 흉강 내 압력 증가로 인한 저혈압/우심부전 등

(1) 목적: 산소화 보조 + 환기 보조

(2) Vena cava에서 혈액을 빼내 외부 기기에서 산소화를 시킨 뒤, 심장에 더 가까운 vena cava에 주입함

(1) 장기간 사용 불가능: 기계환기가 가능할 정도로의 폐 회복 or 응급 폐이식을 기다리는 동안만 유지

* 둘 다 불가능하다면 임종기 판단 및 연명의료 관련 서식 작성 후, ECMO 종료 및 임종을 고려할 수 있다.

(2) 고가의 장비/인력을 필요로 함

(3) ECMO 자체의 합병증: 기계 오작동, 카테터 감염, 혈전/출혈 합병증 등