Bedside to Evidence, Evidence to Bedside 중환자관리에서꼭알아야할것들 폐보호환기 (Lung protective ventilation) 나성원 연세대학교의과대학마취통증의학교실 The KorEan Society of AnesthesioLOgi

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1 중환자관리에서꼭알아야할것들 폐보호환기 (Lung protective ventilation) 나성원 연세대학교의과대학마취통증의학교실 급성호흡부전증후군 (acute respiratory distress syndrome: ARDS) 의치료에있어, 기계환기및그로인한폐손상 (Ventilatorinduced lung injury (VILI)) 의예방은환자의치료결과를결정하는중요한요소이다 (Table 1). 이글에서는대규모임상연구를통해증명된근거가충분한치료법을중심으로, 기계환기의원칙중 low tidal volume (Vt), open lung ventilation, high positive end-expiratory pressure (PEEP) 을포함하는폐보호환기 (Lung Protective Ventilation) 의개념을함께살펴보고자한다. VILI 의기전 ARDS 에서기계환기를시행하면허탈된기저부폐포와상대적으로정상적인폐포의과팽창이나타나게된다. 이런폐포과 Table 1. Management of ARDS 1. Mechanical Ventilation - Low tidal volume - Open lung strategy - Optimal PEEP: PV curve, esophageal pressure, high PEEP - Recruitment 2. Additional MV - Prone ventilation - Bilevel, APRV, HFO 3. ECMO 4. Supportive Care - Sedation, paralysis - Nutrition - Fluid therapy 5. Novel therapy - Beta agonist - Surfactant - NO, prostacyclin - Liquid ventilation - Anti-inflammation: steroid, statin, PGE1, Neutrophil elastase inhibitor, ketoconazole - Antioxidant 팽창과주기적인폐포허탈이 VILI 의발생기전이다.[1] 폐포가과팽창되면서초래되는신전손상으로기흉, 피하기종등의압력손상 (barotrauma) 이발생하며, 투과성증가및폐부종등으로인해용적손상 (volutrauma) 이나타난다. 또한전단력으로인해서무기폐가발생한부위의폐포가반복적으로허탈및팽창되면서발생하는폐포손상을허탈손상 (atelectrauma) 이라하며, 이런기전을통해염증성세포가침윤되고염증성매개물질이증가하는생체손상 (biotrauma) 이나타날수있다. 또한이런염증반응은손상된폐포 - 모세혈관막을통해서전신적으로순환하게되어 systemic inflammatory response syndrome 및다발성장기부전으로이어지게된다 (Fig. 1). 폐보호환기 lung protective ventilation 폐보호환기는폐포의과팽창을억제하여폐포손상을감소시키는데그이론적근거가있다. 기계환기중폐포가손상되는기전으로는앞서기술한압력손상 (barotrauma) 및용적손상 (volutrauma), 허탈손상 (atelectrauma), 염증성매개물질의증가를통한생체손상 (biotrauma) 외에도, 고농도의산소투여에따른산소독성등으로손상의종류를나눌수있다. 1. Low tidal volume ventilation 전통적으로기계환기시의 Vt 은비교적큰일회호흡량및적은호흡수가산소화를호전시키고닫힌소기도를여는데도움이 Fig. 1. Mechanism of ventilator-induced lung injury. 64

2 Things to know for ICU patients 된다는이론하에 ml/kg of LBW 을적용해왔으나,[2] 이로인한폐포과팽창이 VILI 의주요기전이라는것이밝혀지면서 PBW kg 당 6 ml 의 Vt 을설정한군이 12 ml 로설정한군보다 31% vs 40% 로사망률이낮았다는 ARDSNet 연구 [3] 이후점점감소하였다. 하지만 low Vt 의사망률감소가비슷한시기에시행된연구에서재현되지는못했는데,[4-6] 이는각연구에서정의한 low/high Vt 의정의가어느정도겹치며고평부기도압이통제되지않은데그원인이있을수있다. 4 개의 RCT 를대상으로시행한 meta-analysis 에서 low Vt 은 28 일사망률을낮추는유의한인자였으며 (OR=0.75, CI: , p=0.02),[7] 6 개의 RCT 를대상으로한연구에서도비슷한결과를보였다.[8] Low Vt ventilation 은 CO 2 증가와이에따르는호흡성산증을유발하는경우가많은데이는호흡수를증가시키거나호흡기와연관된사강을감소시킴으로써최소화할수있다. 또한어느정도의과이산화탄소혈증은인체가매우잘견딜수있는데그적정한수준은아직정확한지침이없으나 low Vt 로인해 shunt 비율이증가하고,[9] 두개강내압이상승할수있음은유의해야하겠다.[10] 또한작은 Vt 와높은호흡수로인해내인성 PEEP 이 [11] 유발될수있으며호흡일량을증가시키고기계환기와환자호흡의불일치를조장하여진정제사용이증가한다는우려가있었으나,[12] 내인성 PEEP 과진정제사용량모두 Low Vt ventilation 을한다고해서증가하지않는다는것이밝혀졌다.[13] Low Vt 와함께중요하게생각해야하는임상적변수로기도고평부압 (plateau pressure: Ppl) 이있는데흡기중 0.5 초간흡기를멈추고그때의기도압을측정하는것으로폐포에직접전해지는기도압을반영한다. ARDSNet 연구결과에따라 Ppl 을 30 cmh 2 O 이하로유지하는것을목표로 Vt 를낮추는것을권장하고있기는하나아직까지생존률을향상시킬수있는 Ppl 수치에대한근거는약한편이며또한생리학적으로 Ppl 를결정하는인자가폐만이아니라흉곽도관여하고있으므로같은 Ppl 수준에서도폐에직접전해지는스트레스는달라질수있다.[14] 따라서최근환자의기능적잔기량에따른용적변화를수치화한 lung strain 이나 specific compliance 등의개념을도입하고있기도하다.[15] 2. Open lung strategy, PEEP Open lung ventilation 은 low Vt 와폐포를동원하기충분한 PEEP 을결합한기계환기전략이다. 53 명의 ARDS 환자를대상으로한연구에서 kg 당 12 ml 의 Vt 와 SpO 2 를유지하기위한최저의 PEEP 을적용한 conventional group 과압력 - 용적곡선에서 lower inflection point 를기준으로 PEEP 을설정하고 low Vt 를적용한 protective ventilation 군을비교한결과 28 일사망률이 38% vs 71% 로 protective ventilation 군이낮았고호흡기사용및압력상해비율도낮았다.[16] 뒤이어 2006 년에발표된연구에서도압력 - 용적곡선을이용하여 PEEP 을설정한 protective ventilation 군이사망률및호흡기사용기간에있어우월함을보였다. 하지만이들연구에서대조군의사망률이일반적인 ARDS 환자군의사망률에비해높은점과 PEEP 과 low Vt 을함께적용하여어느쪽이사망률감소에기여했는지모호한점등은연구의제한점으로남아있다. 약 2300 명의 ALI 및 ARDS 환자를대상으로한 3 개의 연구를분석한 meta-analysis 결과에서보면높은 PEEP 을적용한경우가낮은사망률 33% vs 35% 를보이나통계적차이는없었다.[17] 하지만 ARDS 환자로국한해서 PEEP 의영향을살펴보았을때 34% vs 39% 로유의한사망률감소를보였고 (p=0.049) 기흉이나승압제사용의빈도는차이가없었다. 3. 폐포동원 recruitment maneuvers 폐포동원은높은수준의기도내양압 (35-40 cmh 2 O) 일일정시간적용하는것이며많은연구에서생리적지표특히산소화의향상을가져온다고발표된바있다.[18,19] Rescue therapy 1. 복와위 Prone ventilation 앙와위로치료받는환자에서폐울혈및무기폐는주로등쪽즉기저부위에서주로발생하게되는데폐혈류량역시등쪽으로많이분포하게된다. 복와위는앙와위에서발생하는환기 - 관류불균형을해소시키며, 분비물의배출이용이해지고심장등이폐를누르는면적을감소시킴으로써산소화를호전시킨다. 최근발표된연구에서는복와위가 ARDS 환자에서생리적지표의향상만이아닌생존률의호전까지가져온바를밝힌바있다.[20] 다만이런사망률감소효과는비교적초기 ARDS 에서적용할때, 그리고최소 16 시간이상의장시간적용할때더뚜렷하게나타났다.[21] 2. 체외막형산소 (extracorporeal membrane oxygenation, ECMO) 체외막형산소를적용할경우기계환기수준을극적으로낮추거나심지어제거할수있어 VILI 를예방하는방법으로적용될수있다. 적극적인치료에도불구하고낮은산소화수치를보이는중증 ARDS 환자의경우 ECMO 의고려대상이될수있으나생존율이나기계환기의기간은개선시키지못하는것으로보고되었고, 다만산소화및과이산화탄소혈증의감소에는효과가있는것으로보인다. ELSO (Extracorporeal Life Support Organization) 에서보고한바에따르면, 호흡부전으로 ECMO 를시행한 1,473 명의환자들을분석한결과, 고령및 ECMO 시행전기계환기기간이긴경우등이사망의위험인자였으며생존율은 50% 로보고하였다.[22] 참고문헌 1. Slutsky AS, Ranieri VM. Ventilator-induced lung injury. N Engl J Med 2013;369: Petty TL, Ashbaugh DG. The adult respiratory distress syndrome. Clinical features, factors influencing prognosis and principles of management. Chest 1971;60: Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute Friday, November 6 Saturday, November 7 일반연제 65

3 respiratory distress syndrome. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. N Engl J Med 2000;342: Brochard L, Roudot-Thoraval F, Roupie E, Delclaux C, Chastre J, Fernandez-Mondejar E, et al. Tidal volume reduction for prevention of ventilator-induced lung injury in acute respiratory distress syndrome. The Multicenter Trail Group on Tidal Volume reduction in ARDS. Am J Respir Crit Care Med 1998;158: Brower RG, Shanholtz CB, Fessler HE, Shade DM, White P, Jr., Wiener CM, et al. Prospective, randomized, controlled clinical trial comparing traditional versus reduced tidal volume ventilation in acute respiratory distress syndrome patients. Critical care medicine 1999;27: Stewart TE, Meade MO, Cook DJ, Granton JT, Hodder RV, Lapinsky SE, et al. Evaluation of a ventilation strategy to prevent barotrauma in patients at high risk for acute respiratory distress syndrome. Pressure- and Volume-Limited Ventilation Strategy Group. N Engl J Med 1998;338: Putensen C, Theuerkauf N, Zinserling J, Wrigge H, Pelosi P. Meta-analysis: ventilation strategies and outcomes of the acute respiratory distress syndrome and acute lung injury. Annals of internal medicine 2009;151: Petrucci N, Iacovelli W. Ventilation with lower tidal volumes versus traditional tidal volumes in adults for acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. Cochrane database of systematic reviews 2004:CD Feihl F, Eckert P, Brimioulle S, Jacobs O, Schaller MD, Melot C, et al. Permissive hypercapnia impairs pulmonary gas exchange in the acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med 2000;162: Fortune JB, Feustel PJ, deluna C, Graca L, Hasselbarth J, Kupinski AM. Cerebral blood flow and blood volume in response to O 2 and CO 2 changes in normal humans. J Trauma 1995;39:463-71; discussion Hough CL, Kallet RH, Ranieri VM, Rubenfeld GD, Luce JM, Hudson LD. Intrinsic positive end-expiratory pressure in Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) Network subjects. Critical care medicine 2005;33: Kallet RH, Campbell AR, Dicker RA, Katz JA, Mackersie RC. Effects of tidal volume on work of breathing during lungprotective ventilation in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. Critical care medicine 2006;34: Kahn JM, Andersson L, Karir V, Polissar NL, Neff MJ, Rubenfeld GD. Low tidal volume ventilation does not increase sedation use in patients with acute lung injury. Critical care medicine 2005;33: Terragni PP, Rosboch G, Tealdi A, Corno E, Menaldo E, Davini O, et al. Tidal hyperinflation during low tidal volume ventilation in acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med 2007;175: Chiumello D, Carlesso E, Cadringher P, Caironi P, Valenza F, Polli F, et al. Lung stress and strain during mechanical ventilation for acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med 2008;178: Amato MB, Barbas CS, Medeiros DM, Magaldi RB, Schettino GP, Lorenzi-Filho G, et al. Effect of a protective-ventilation strategy on mortality in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 1998;338: Briel M, Meade M, Mercat A, Brower RG, Talmor D, Walter SD, et al. Higher vs lower positive end-expiratory pressure in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome: systematic review and meta-analysis. JAMA : the journal of the American Medical Association 2010;303: Fan E, Wilcox ME, Brower RG, Stewart TE, Mehta S, Lapinsky SE, et al. Recruitment maneuvers for acute lung injury: a systematic review. Am J Respir Crit Care Med 2008;178: Lim CM, Jung H, Koh Y, Lee JS, Shim TS, Lee SD, et al. Effect of alveolar recruitment maneuver in early acute respiratory distress syndrome according to antiderecruitment strategy, etiological category of diffuse lung injury, and body position of the patient. Crit Care Med 2003;31: Guerin C, Reignier J, Richard JC, Beuret P, Gacouin A, Boulain T, et al. Prone positioning in severe acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2013;368: Sud S, Friedrich JO, Taccone P, Polli F, Adhikari NK, Latini R, et al. Prone ventilation reduces mortality in patients with acute respiratory failure and severe hypoxemia: systematic review and meta-analysis. Intensive Care Med 2010;36: Brogan TV, Thiagarajan RR, Rycus PT, Bartlett RH, Bratton SL. Extracorporeal membrane oxygenation in adults with severe respiratory failure: a multi-center database. Intensive Care Med 2009;35:

4 Things to know for ICU patients 중환자관리에서꼭알아야할것들 정의, 역학, 원인, 기전 가 ) 정의 : COPD 는비가역적인기류제한을특징으로하는폐질환으로서만성염증에의한기도와폐실질손상으로인해발생한다. 나 ) 역학 : COPD 는전세계적으로유병률과사망률이매우높은질환으로서심각한사회경제적부담을준다. 위험인자에대한노출이줄지않고있으며인구고령화로인해계속증가할것으로예상한다. 다 ) 원인 : COPD 는흡연, 실내외대기오염, 사회경제적상태, 호흡기감염등외부인자와유전자, 연령, 성별, 기도과민반응, 폐성장등숙주인자가상호작용하여발생한다. 라 ) 기전 : 폐염증으로폐실질파괴 ( 폐기종 ) 와소기도질환이발생하며이로인해기류제한이진행됨으로써호흡곤란과 COPD 의특징적인증상이나타난다. 진단및평가 가 ) COPD 를의심하는경우는 40 세이상의성인에서흡연등위험인자에노출된적이있으면서호흡곤란, 기침, 가래를 만성폐쇄성폐질환환자에서환기관리 윤승주 고려대학교의과대학마취통증의학교실 만성적으로동반하는경우이다. 나 ) COPD 를진단하기위해서폐활량측정이필요하다. 다 ) COPD 치료를위해폐기능, 호흡곤란정도및악화력을평가한다. 이평가에따라 COPD 환자를가, 나, 다군으로분류한다. 라 ) COPD 환자는심혈관질환, 골다공증, 우울증및폐암등의타질환동반시에불량한예후를보이기때문에이들에대한검사가중요하다. 마 ) 중복증후군 (Asthma COPD Overlap Syndrome, ACOS) 은천식및 COPD 의특징을함께보이는경우를지칭한다. 바 ) ACOS 환자들은천식이나 COPD 환자에비해삶의질이나쁘고, 잦은악화를경험하며사망률이높다. 사 ) 현재까지 ACOS 의효과적인치료에대한근거가부족하다 (Figure 1). 안정시 COPD 치료 가 ) 약물치료 1 기관지확장제는 COPD 치료의중심이며, 효과및부작용 Friday, November 6 Saturday, November 7 일반연제 67

5 등을고려할때, 흡입약제를우선사용한다. 급성증상을조절하기위해서는흡입속효성기관지확장제를권장하며 ( 근거수준 : 중등도, 권고수준 : 강함 ), 지속적인증상이있는경우흡입지속성기관지확장제를권장한다 ( 근거수준 : 높음, 권고수준 : 강함 ). 2 가군환자 : 증상조절을위해흡입속효성기관지확장제를처방한다 ( 근거수준 : 낮음, 권고강도 : 강함 ). - 가군환자에서흡입속효성기관지확장제를처방중급성악화를경험하거나 mmrc 2 단계이상의호흡곤란이지속되는경우에는흡입지속성항콜린제 (Long Acting Muscarinic Antagonist, LAMA) 또는흡입지속성베타 -2 작용제 (Long Acting Beta-2 Agonist; LABA, 흡입 24 시간지속성베타 -2 작용제포함 ) 를처방한다 ( 근거수준 : 낮음, 권고강도 : 강함 ). 3 나군환자 : LAMA 또는 LABA 를처방한다 ( 근거수준 : 낮음, 권고강도 : 강함 ). - 나군환자에서 LAMA 또는 LABA 를처방하는중에급성악화를경험하거나 mmrc 2 단계이상의호흡곤란이지속되는경우 LAMA 와 LABA ( 흡입 24 시간지속성베타 -2 작용제포함 ) 를병용한다 ( 근거수준 : 보통, 권고강도 : 강함 ). 4 다군환자에서 LAMA, LABA, 흡입스테로이드제 (inhaled corticosteroid; ICS)/LABA 복합제또는 LABA/LABA 복합제를처방한다. 약제간의우열은없으므로환자의선호도와부작용을고려하여약물을선택한다 ( 근거수준 : 높음, 권고강도 : 강함 ). - 다군환자에서 LAMA, LABA, ICS/LABA 복합제또는 LABA/LABA 복합제를처방하는중에도급성악화를경험하거나 mmrc 2 단계이상의호흡곤란이지속되는 경우환자의증상호전여부와부작용발생유무를관찰하면서기존의여러약제를병합하여처방할수있다. LABA 와 LABA 를병합하거나, ICS/LABA 복합제에 LABA 를추가하여처방할수있다 ( 근거수준 : 낮음, 권고강도 : 강함 ). 5 ICS/LABA 복합제에 LAMA 를추가하는것은폐기능, 삶의질을향상시키고급성악화를줄일수있다 ( 근거수준 : 낮음, 권고강도 : 강함 ). 6 PDE4 억제제는 FEV1 이정상예측치의 50% 미만이고만성기관지염과악화병력이있는환자에서일차선택약제에추가하여처방할수있다 ( 근거수준 : 낮음, 권고강도 : 강함 ). 7 나군과다군환자에서기관지확장제를초기선택할때 LABA Indacaterol 과 LAMA Tiotropium 약제를사용할수있다. 약제간우열은없으므로환자의선호도와부작용을고려하여약물을선택한다 ( 근거수준 : 높음, 권고강도 : 중간 ). 8 나군과다군 COPD 환자에서흡입항콜린제중 Tiotropium, Aclidinium 과 Glycopyrronium 약제를일차약제로권고한다 ( 근거수준 : 높음, 권고강도 : 강함 ). 9 LAMA 와 LABA 병용치료가 LAMA 또는 LABA 단독치료보다폐기능과증상개선에효과적이다 ( 근거수준 : 높음, 권고강도 : 강함 ). 10 폐기능이정상예측치의 60% 미만인경우증상호전, 폐기능과삶의질향상, 급성악화감소를위해 ICS 사용을추가할수있다 ( 근거수준 : 낮음, 권고강도 : 약함 ). 11 ICS/LABA 복합제는단독제제에비해폐기능향상, 삶의질개선에효과적이다. 12 COPD 환자에게흡입및경구스테로이드의장기간단독사용은권장하지않는다 ( 근거수준 : 높음, 권고강도 : 강함 ) (Figure 2). 68

6 Things to know for ICU patients 13 인플루엔자 ( 근거수준 : 높음, 권고강도 : 강함 ) 와폐렴구균백신 ( 근거수준 : 낮음, 권고강도 : 약함 ) 은모든 COPD 환자에게접종해야한다. 14 COPD 환자에서예방적항생제는권고하지않는다 ( 근거수준 : 보통, 권고강도 : 강함 ). 나 ) 비약물치료 1 질병에대한교육, 흡입기사용교육, 질병악화시대처방법에대한교육은흡입기를적절히사용하도록할수있으며, 급성악화로인한응급실방문및입원을줄일수있다. 2 금연은 COPD 환자의자연경과를변화시킬수있으며, COPD 의중증도와관계없이폐기능감소를늦출수있는중요한수단이다 ( 근거수준 : 높음, 권고강도 : 강함 ). 3 모든 COPD 환자의흡연력을파악하고갑년형식 (packyears) 으로기록한다. 4 금연을위해서상담, 자가학습소책자, 행동요법등의정신사회적중재와약물요법 ( 니코틴대치요법, bupropion, varenicline) 을병행하는것이치료를하지않는경우나, 정신사회적중재만사용한경우보다더효과적이며경제적이다. 5 의료인이 3 분간만금연을위한상담을하여도금연성공률이 5-10% 정도로효과적이므로모든의료인은매방문시마다금연을권고한다. 6 작업장에서지속적으로먼지, 연기및가스에노출되는것을피하도록한다. 7 야외공기오염이적은지역에서거주하면폐기능감소속도를줄일수있고, 바이오매스연기등으로인한실내공기오염을줄이는것도폐기능감소를줄일수있다. 8 야외공기오염은 COPD 의급성악화를유발할수있으므로야외공기오염이심할경우에는가급적야외활동을하지않도록권고한다. 9 육체적활동으로인한일반적인이점과심혈관계질환에미치는이점을고려하여 COPD 환자에서매일육체적인활동을하도록권장한다. 10 호흡재활의목적은증상을완화시키고, 삶의질을향상시키며, 일상생활에서신체적, 정서적인참여를확대시키는데있다. 11 안정상태에서중증저산소혈증을동반한만성호흡부전환자에게장기간산소투여 ( 하루 15 시간이상 ) 는생존율을높일수있다 ( 근거수준 : 중등도, 권고수준 : 강함 ). 12 폐기종이주로상엽에위치한환자이면서치료전운동능력이낮은환자에서폐용적축소술은약물치료에비해생존율을증가시킨다. 13 폐기종환자에서기관지내시경폐용적축소술을고려한다 ( 근거수준 : 낮음, 권고강도 : 약함 ). 14 흡연력이있고호흡곤란, 기침과가래를호소하는 40 세이상의환자는폐기능검사를시행한다. COPD 의급성악화 가 ) COPD 의급성악화는 COPD 환자의기본적인호흡기증상이매일 - 매일의변동범위를넘어서치료약제의변경이필요할정도로급격히악화된상태이다. 나 ) 급성악화는여러원인에의해발생할수있으나가장흔한원인은기도감염이다. 다 ) 급성악화의약물치료는기관지확장제, 스테로이드, 항생제가사용되며악화로인한증상을호전시키고악화기간과향후재발을줄일수있다. 라 ) 급성악화예방을위하여호흡재활치료, 금연, 예방접종과규칙적인약제투약이권장된다. 마 ) 경한급성악화는명확한지침을적용하여환자를교육하였을경우집에서치료할수있다. 비침습적양압환기 비침습적양압환기는장기산소요법을포함한적극적인치료에도불구하고, 지속적인증상, 고탄산혈증및야간저환기가있고, 이로인해입원이잦은 COPD 환자들에서잠재적인효과가있을수있다. 비침습적양압환기는호흡근의만성적인피로를개선하고, 저산소증을동반한야간저환기의빈도를감소시킴으로써수면시간및효율을증가시키며, 호흡중추를재설정시켜주간고탄산혈증을개선하는효과가있다. 그러나, 비침습적양압환기가 COPD 환자들의호흡곤란, 운동능력, 삶의질, 가스교환, 수면의질, 입원률및생존률등을유의하게개선시킨다는명확한임상적근거는없다. 최근시행된체계적문헌고찰에따르면, 단기적으로가스교환및운동능력을개선하나, 장기적인사망률, 폐기능, 운동능력및가스교환에미치는효과가없으며, 비침습적양압환기를야간에만적용한경우에도유의한효과가없는것으로분석되었다. 장기산소요법과비침습적양압환기를병행할경우주간동맥혈내이산화탄소의분압, 휴식시호흡곤란및삶의질이개선되고, 생존률이호전될수있으나, 입원률과폐기능에는효과가없는것으로보고되었다. 따라서, 안정적인 COPD 환자들에서비침습적양압환기를일상적으로적용하는것은권고되지않으며, 개별환자의상태에따라결정되어야한다. 동맥혈이산화탄소의분압이 55 mmhg 를초과하면서, 기계환기치료를필요로하는심한급성고탄산혈증성호흡부전이반복되는환자들에서선택적으로고려될수있으며, 적절한치료에도불구하고만성고탄산혈증성호흡부전이지속되는환자들에대한비침습적양압환기의적용여부는호흡기전문의가판단하여야한다. COPD 로인한만성호흡부전의경우와달리, COPD 와폐쇄수면무호흡이동반된중복증후군환자들에서는지속성기도양압이생존율과입원위험도를명확히개선시킨다. 만성기도폐쇄성질환기계환기법 가 ) 기도및관련치료 Friday, November 6 Saturday, November 7 일반연제 1 기관절개술 : 장기간기계호흡이필요한환자에서기도확보 69

7 를위하여시행하며기관내삽관후 1 주일째향후 1 주일이내에발관이가능하지않으면고려하나개인및임상상황에그시점은달라질수있다 [ 권고수준 B]. 2 기도흡인에의한폐렴을예방하는동시에기관점막의허혈성괴사를방지하기위해인공기도의기낭압을 mm Hg 로유지하여야한다 [ 권고수준 B]. 3 기관지위생치료 ( 체위배액요법, 기침유도법, 기도양압법, 고진동압박및진자법, 기동과운동 ): 만성폐쇄성폐질환의급성악화, 객담배출이많지않은폐렴, 기관지천식과같이기도폐쇄가있는경우유도된기침단독또는기계적흡인은최대호기류를악화시킨다. 또한기관지확장증, 만성화농성기관지염, 낭성섬유증과같은만성적인객담배출을보이는질환에서분비물배출이증가되지만폐기능개선에대하여혼재된결과를보인다 [ 권고수준 D] 4 기계환기기치료를시행하고있는경우, 흡기공기는일반적으로 33±2 o C 의온도와 30 mg/l 의절대습도가권고된다. 환자의기도입구나근처에서측정된흡기공기의온도는절대 37 o C 가넘지말아야한다 [ 권고수준 E] 5 기계환기기의호흡관교체 : 잦은호흡관의교체가오히려병원감염폐렴의위험을증가시키는것으로밝혀졌고, 일주일에한번씩호흡관을교체하는것이기계환기관련폐렴의위험성을최소화하는것으로보고하고있다 [ 권고수준 A]. 6 인공기도환자에서소량분무기 (small-volume nebulizer) 를이용하여약제를투여할경우고려하여정상보다 2-5 배정도의용량을 4-6 ml 의용적이되도록하여분무해야하며, 분무기는환자의 Y- 연결관으로부터 46 cm 떨어진흡기관에위치하도록해야한다 [ 권고수준 E]. 나 ) 기계환기 1 비침습적기계환기 (noninvasive positive pressure ventilation, NPPV) - COPD 에서의 NPPV 의사용 : COPD 급성악화시, 특히과탄산혈증을동반한경우 NPPV 을일차로고려하여야한다 [ 권고수준 A]. 그러나, 안정상태의 COPD 환자에서 NPPV 의적용은통상권장하지않는다 [ 권고수준 C]. - 환기유발방식 : NPPV 로 PSV 와 ACMV 환기를할때호흡일을줄이기위해 flow trigger 가 pressure trigger 보다추천된다 [ 권고수준 C]. - NPPV 는다양한기계환기기로성공적으로시행될수있으며, 어떤기계를선택하느냐는각병원이보유하고있는장비와, NPPV 를시행하는장소, 의료진의숙련도, 적용하는환자를고려하여선택해야한다 [ 권고수준 D]. - 호흡곤란이심한급성상황에서는안면마스크가선호되며, 장기간 NPPV 가필요한경우는비강마스크가더유용하다 [ 권고수준 D]. - NPPV 는최적의내과적치료와산소투여에도불구하고 ph 7.35, PaCO 2 45 mmhg, 호흡수 > 25 회이상인 COPD 환자에는사망률과기관지삽관율을낮출수있기때문에적극적으로권고된다 [ 권고수준 A]. - 과탄산혈증이없거나폐렴등의이차적인원인이있어호흡부전에빠진 COPD 환자에의 NPPV 는조심을요하며, 중환자실등집중감시가가능한장소에서의시행을권고한다 [ 권고수준 C]. - 천식발작에있어서 NPPV 는표준치료로권고되지않는다 [ 권고수준 C]. - 기관지확장증의급성악화로과탄산혈증과호흡성산증이있는환자에서 NPPV 를적용할수있으나, 과도한분비물로인하여실패할확률이높다 [ 권고수준 C]. - 환기를보조하지않는 CPAP 은호흡성산증이있는환자에서는권고되지않는다 [ 권고수준 C]. - NPPV 는마스크로경계면유지가불가능한안면이나상기도수술 / 손상환자에서는적용이불가능하며, 당장기도확보가필요하거나기도유지가어려운환자들, 주요장기들의기능이불안정한환자들, 의식이떨어진환자, 위출혈, 생명을위협하는부정맥혹은심근허혈등을갖고있는환자에서는금기이다 [ 권고수준 D]. - 환자에맞는적절한경계면 (interface) 과기계환기기를선택한다 [ 권고수준 C]. - 압력보조양식을사용하는경우일반적으로압력은낮은압력에서시작하여점점압력을올리는것이권고된다 ( 예 : 흡기양기도압 10 cmh 2 O 내외, 호기양기도압 4-5 cmh 2 O)[ 권고수준 E]. - 적응이되면점차압력을올리게되는데호기압력은충분한산소화와자가 PEEP 이있는환자들은 trigger 에들어가는호흡일을최소화하는범위내에서조절하고, 흡기압력은적절한일회호흡량 (>6 ml/kg) 및환자의전반적상태를감시하면서조절하게되는데압력 20 cmh 2 O 까지올릴수있다 [ 권고수준 D]. - 가스교환의평가는적어도첫 24 시간동안은맥박성산소포화도를감시하는것이권고되며, 치료시작후 1-2 시간후에동맥혈가스검사를 1 회반복하며, 호전되지않으면 4-6 시간후에다시시행한다. 비침습성환기를성공하는사람들은첫 1-2 시간이내에여러생리학적인지표들의호전이관찰되며, 4 시간후에도가스교환의호전이없다면비침습성환기를더지속하는것은위험할수있기때문이다 [ 권고수준 C]. 2 침습적기계환기 (invasive mechanical ventilation) - 압력보조환기 (PSV): 압력수준은 cmh 2 O 로한다 [ 권고수준 C]. 압력상승시간을조절할수있는기종이라면상승시간을빠르게하여초기유량을높이는것이바람직하다 [ 권고수준 C]. - 용적통제환기법시유량파형 : decelerating ( 또는 constant) wave 가 sine wave 보다추천된다 [ 권고수준 C]. - 기계환기중인 COPD 환자에서속효성항콜린제와속효성베타 2 항진제를병용하여 MDI 와 spacer 또는 nebulizer 로투여한다 [ 권고수준 C]. 3 기계호흡의이탈 - 침습적기계환기후이탈준비기간동안비침습적양압환기 (NPPV) 를적용할수있다 [ 권고수준 A]. - 이탈방법 (mode) 과무관하게정해진이탈 protocol 이필요 70

8 Things to know for ICU patients 하다 [ 권고수준 C]. - COPD 환자에서는 2 시간동안의자발호흡 (T-piece trial, 또는 CPAP) 을시도하여환자가잘견디면발관하는급작이탈을시도하는것이바람직하다 [ 권고수준 E]. - 호기말자가양압 (auto-peep): 환기유발이허용되는환기방식에서 auto-peep 의 85% 정도의 extrinsic PEEP 을적용하면과팽창의악화없이, 인공호흡기 triggering 에 요구되는호흡일을줄일수있다 [ 권고수준 C]. - 고탄산혈증의호흡부전에의한기계호흡을받는 COPD 환자의기계호흡이탈시에비침습적환기방식을적극적으로고려해야한다 [ 권고수준 C]. - 환자군에따라서는이탈프로토콜을사용하는것이이탈에소요되는기간을줄일수있다 [ 권고수준 B]. Friday, November 6 Saturday, November 7 일반연제 71

9 중환자관리에서꼭알아야할것들 체외막형산화기 (Extracorporeal membrane oxygenation, ECMO) 정치량 삼성서울병원중환자의학과 서론 체외막형산화기는 1970 년대부터심폐기능보조장치로사용되어왔으나기존치료법에비해높은합병증및사망률로치료에제한점이많았다.(1) 2009 년 H1N1 독감으로호흡부전환자에서생존률의이득이보고되면서이후치료적용이늘어나고있는추세이다.(2) 하지만극한의중환자를대상으로하는장기대체요법으로연구진행에제한이있어좋은근거수준의치료가이드가부재한상황이다. 특히국내에서 2009 년 500 건에서 2014 년 2000 건이상으로 5 년간 4 배의증가를보이고있으나치료결과가기대에미치지못하여적절한적응증및유지기간동안합병증관리에많은노력이필요한영역이기도하다. 체외막형산화기의구성 정맥에삽입된캐뉼라를통해흡입한혈액을펌프를통해유속을증가시켜산화기 (oxygenator) 를통과하며반투과막을경계로가스혼합기 (blender) 에서적용한유량과관계하여산소전달과이산화탄소를배출하는역할을한다. 중심정맥에서흡입하여중심정맥으로다시주입하는방식의정맥정맥체외막형산화기 (venovenous ECMO, VV-ECMO) 는가스교환을통해호흡기능을보조할수있다. 동맥으로혈액이주입하는방식의정맥동맥체외막형산화기 (venoarterial ECMO, VA-ECMO) 는순환기및호흡기능을동시에보조할수있다. 산화기를통과하는유속에따라산소화보조양을늘릴수있으며, 산화기를통과하는가스 (sweep gas) 의공급량에따라이산화탄소제거양을조절한다.(3) 체외이산화탄소제거요법 (Extracoporeal carbon dioxide removal, ECCO 2 R) 은좀더작은캐뉼라가사용되어삽입및유지가용이한편이다. ECCO 2 R 은만성폐쇄성폐질환이나고탄산혈증호흡부전의환자에게적용하여저환기기계환기전략을실현하는데도움이되며펌프가없이환자의동맥압으로유량을형성하는방법도있다. VV-ECMO 의경우캐뉼라삽입은대퇴정맥에서흡인하여내경정맥으로산소화된혈액을주입하는방법과양측대퇴정맥을이용하는방법이흔히이용된다. 특히 VV-ECMO 는산소화된혈액이체외순환으로다시유입되는재순환 (recirculation) 의정도에따라산소화효율이달라질수있으므로캐뉼라의팁사이의거리나혈액유속을조절하면서최적의상태를유지하는게필요하다. 국내에서는아직사용이어려운상황이나 bicaval dual lumen 캐뉼라를우측내경정맥에삽입하여환자의움직임을자유롭게하여중환자실재활치료를수월하게할수있으나위치를 정확히삽입하지않으면재순환이높아져효율성이떨어질수있는제한점이있다. 대퇴정맥캐뉼라삽입은이식을대기하는환자의경우특히적극적인재활치료가필요하므로피할수있다면좋겠다. 캐뉼라의크기는 VA-ECMO 의경우환자의심박출량 (cardiac output) 요구량에따라결정할수있다. VV-ECMO 는산소요구량에따라크기를결정하여삽입하며유지중에는환자의심박출량에따라체외순환을통해산화막을통과하는환자의혈액량이변하므로산소화정도에영향을줄수있다. 예를들면환자의심박출량이 4 L/min 에서 8 L/min 로증가하는데체외산화막유속은고정되어있다면호흡부전으로산소화가거의이뤄지지않은혈액이두배증가하여체외순환의산소화효율은절반으로줄어드는상황이되는것이다. VA-ECMO 의경우심장기능이악화되어수축기능이없어지면대동맥에서역류한체외순환의혈류가좌심실, 좌심방을통해폐순환으로영향을미쳐폐부종및심비대를급속히악화시키며, 호전되는경우폐기능이정상이아니라면뇌순환은저산소혈증이하지순환은고산소혈증이발생하는이중순환현상 (Harlequin syndrome) 이발생가능하여심장상태의면밀한추적관찰이필요하다. 적응증및근거수준 극도의위급한상황에서생명유지를하여원인교정을할수있는시간을벌수있다면최근까지알려진절대적금기증은말그대로절대적이아닌경우가있다. 예를들어항응고치료가불가능한질환에서는절대금기로분류되었던광범위폐포출혈 표 1. 체외막형산화기치료가성공하기어려운 10가지상황 (21) 1. Wrong choice of ECMO configuration 2. Chronic respiratory or cardiac disease with no hope of recovery or transplant 3. Out-of-hospital cardiac arrest with prolonged low blood flow 4. Severe aortic regurgitation or type-a aortic dissection 5. Refractory septic shock in adults with preserved left ventricular function 6. Allogeneic stem cell transplantation (ASCT) 7. Advanced age in ARDS 8. ARDS with multiorgan failure 9. Prolonged pre-ecmo mechanical ventilation 10. Center inexperienced with ECMO 72

10 Things to know for ICU patients (diffuse alveolar hemorrhage) 및중증외상환자에서는체외막형산화기치료의성공적치료경험이보고되고있으며, 특히실혈성순환부전 (hypovolemic circulatory failure) 의경우아프가니스탄전쟁에서중증외상을당한병사에게 ECMO 를시행하여대량수혈의경로로이용하는동시에순환부전을보조하는역할을함으로써생존의이득이있음을보고하고있다. 최근성공적인치료로이어지지못할상황에대한보고가있어표 1 에첨부하였다 ( 표 1). 체외막형산화치료의목적은세가지로구분할수있다. 심폐기능회복을위해장기를보조 (bridge to recovery) 하거나, 급작스런상태악화로진단을할수있는시간을벌어치료계획을세우기위한전략 (bridge to decision), 심폐이식이가능한시기까지유지 (Bridge to transplantation), 하기위한치료로나눌수있다. 호흡부전에적용한체외막형산화기치료 1. 급성호흡곤란증후군 체외막형산화기치료에서가장많은연구가이루어진질환으로, 기계환기치료가환자의가스교환에불충분하거나양압환기셋팅이폐손상을주는상황에서고려된다. 저환기량및고탄산혈증을허락하는폐보호기계환기전략 (lung protective ventilation strategy) 을통해유지되지않는중증호흡곤란증후군에서폐휴식 (lung rest) 을유지하도록도와원인질환이교정되는동안최대한폐의회복을돕는치료전략을위해체외막형산화기치료가도움이된다는것이개념이다.(3) CESAR 연구는현재까지유일한다기관무작위대조군비교연구로중증호흡부전환자에서 ECMO 치료가기계환기요법과비교하여생존률에이득이있음을증명한바있다.(4) 특히 H1N1 폐렴유행시기에여러연구에서 ECMO 의생존률향상에대해보고하였다.(5,6) 하지만기존연구들의제한점들이부각되면서전향적무작위대조군연구 (EOLIA) 가진행중이며그결과에대해기다려진다. 2. 고탄산혈증호흡부전 만성폐쇄성폐질환의급성악화시기계환기요법을적용하여올수있는자가호기말양압 (intrinsic PEEP) 상승및폐의동적과팽창 (dynamic hyperinflation), 기계환기연관폐렴등의합병증을줄이거나기관지확장제흡입치료를용이하게하는 ECCO 2 R (Extracorporeal CO 2 removal) 치료가소개되었다.(7) 특히기계환기의이탈이가능하여환자의불편감이적으며호흡곤란및호흡작업량의감소는환자를조기에운동치료가가능하게하여중장기적예후에도도움이될것으로기대한다.(8) 3. 폐이식 폐이식을대기기간동안기계환기로대기하는환자군에비교하여좋은성적을보인독일하노버대학연구발표가있었다. 이는이식대기기간동안적극적인재활치료를가능하게하여환자의신체기능쇠약 (deconditioning) 을방지하여좋은결과를보이는것으로분석했다.(9) 심부전에적용한체외막형산화기치료 1. 심인성쇼크 관상동맥중재술시에발생한심인성쇽은 VA-ECMO 적응중하나이다. 이에관련한연구로는 Kagawa 등이관상동맥중재술시에발생한심정지환자에서고식적심폐소생술에불응한 86 명의환자에서 ECMO 를시행하였고, 88% 의환자에서자발적순환회복이되었고 29% 에서 30 일생존율을보였음을보고하였다. (10) 급성심근경색시발생하는심인성쇽에서도 ECMO 의적절하고빠른적용은매우중요하다. 기존연구에서는비록소수의환자를대상으로시행되긴하였으나, 급성심근경색에서 ECMO 적용하빠른재개통이생존의밀접한영향을줌을보여주었고 (11) 대동맥내펌프를적용한군보다 ECMO 를적용한군에서보다생존율이높음을보여주었다.(12) 본원에서도급성심근경색환자를대상으로다양한주제의 VA-ECMO 관련연구를시행하였 Friday, November 6 Saturday, November 7 일반연제 표 2. 심폐질환에서체외막형산화기치료의근거수준및적응증 (22) Respiratory ARDS Hypercapnic respiratory failure Bridge to lung transplantation Primary graft dysfunction post-lung transplantation Cardiac Myocardial infarction-associated cardiogenic shock Fulminant myocarditis Sepsis-associated cardiomyopathy Pulmonary hypertension Extracorporeal cardiopulmonary resuscitation Post-cardiotomy cardiogenic shock Primary graft failure post-heart transplantation Bride to VAD or heart transplantation Prevention of acute right ventricular failure post-lvad implantation Randomized controlled trials Prospective feasibility studies Cohort studies Cohort studies Cohort studies Cohort studies Case series Case series Cohort studies with propensity analyses Cohort studies Cohort studies Cohort studies Cohort studies 73

11 그림 1. 급성폐동맥색전증의치료전략 ( 삼성서울병원프로토콜 ). 다. 급성심근경색으로인하여 VA-ECMO 를시행받은환자의병원내사망과연관된예후인자로는고령, 심폐소생술을받은자, 젖산청소률이낮은자, 성공적시술을받지못한자등이있었다.(13) 추가적으로 VA-ECMO 시행하동시에대동맥내풍선펌프사용하는것이사망률의개선에도움이되지못함을보여주기도하였다.(14) 2. 패혈성심근병증 (Sepsis-associated cardiomyopathy) 전통적으로패혈성쇽이있는소아에서의 VA-ECMO 적용은적절한적응증에해당되나성인에서의적용은그동안금기로알려져왔다. 하지만, 최근 Bréchot 등이발표한연구에서 14 명의패혈성쇽환자중 10 명 (71%) 이성공적으로퇴원할수있었다.(15) 패혈성쇽의 VA-ECMO 적용관련타연구와다른점은이연구에포함된대다수의환자가패혈증과함께심한심기능저하가동반되었다는점이다. 실제패혈증에서의심기능이상은약 40% 정도로보고되고있고이러한환자들은엄밀히이야기하자면패혈성동반심인성쇽으로분류되어야한다. 즉, VA-ECMO 를통한심박출량의증가로전신의저관류를예방하여환자가패혈증에서회복할수있는시간을벌어준다는개념으로이해할수있고이러한경우에도 VA-ECMO 가생존에도움이될수있다는점을시사하고있다고하겠다. 3. 전격성심근염 (Fulminant myocarditis) 최근전격성심근염환자에서의 VA-ECMO 의적용에관한메타분석이발표되었고전체 170 명의환자의생존퇴원율은 66.9% 에달하였고,(16) 본원에서도유사하게 27 명이전격성심근염으 로 VA-ECMO 를시행받았고 22 명이성공적인퇴원을할수있어서높은생존퇴원율을보여주어전격성심근염환자는 VA- ECMO 의적절한적응증이라고할수있겠다. 3. 폐색전증 혈역학불안정한상태로만드는폐색전증의경우 VA-ECMO 의역할이있다. 단일기관후향적연구에서심정지에서 ECMO 와병행한항응고제및수술적색전술을통해 62% 생존율을보고한바있으며,(17) 30 일생존율 70% 를보고한그룹도있다.(18) 4. 체외막형산화기심폐소생술 (ECMO cardiopulmonary resuscitation, ECPR) 최근사용이급증하고있는심정지상황에서 VA-ECMO 의유용성을살펴보면, 2008 년 Chen 등이발표한연구에의하면고식적심폐소생술에비해 49% 나병원내사망률을낮춘다고보고하였고,(19) 본원연구또한 47% 의감소를보여심정지환자의적절한 VA-ECMO 의후보자를선별할수있다면 VA-ECMO 를적용함에있어서가장유용한임상적상황이될수있을것으로보인다. 하지만최근 ECPR 의낮은국내생존률에대해심평원의삭감이다빈도로이뤄지고있으며, 적절한적응증을고려한치료적용이중요하다고할수있다. 미국심장학회 2010 년가이드라인에서는 ECPR 을심정지의일상적인사용을추천하지않는다. 하지만심정지의원인이가역적이며일반심폐소생술에서소생이잘되지않는경우적용을고려해볼수있다. 하지만센터의경험이미숙하거나숙련된의료진이없는병원에서는충분한교육이나수련후에시작하는것이좋겠다. 74

12 Things to know for ICU patients 합병증 ECMO 는삽입과유지그자체로서하지허혈, 출혈, 감염, 혈소판감소증, 혈전증등의내재적위험성을가지고있다. 최근보고된메타분석에따르면 16.9% 의하지허혈, 10.3% 의구획증후군 (compartment syndrome), 4.7% 의하지절단, 5.9% 의뇌졸중, 13.3% 의신경학적합병증, 55.6% 의급성신손상, 40.8% 의의미있는출혈, 30.4% 의의미있는감염률을보였다.(20) 특히 ECMO 를적용하면서필연적으로두개의순환구조가생기는데이로인하여발생할수있는허혈성뇌손상과좌심실팽창으로인한폐부종의발생은치명적인합병증이라고하겠다. 이렇듯내재적합병증을지님과동시에현재까지보편적치료에비해이득이명확히밝혀져있지않기때문에 ECMO 를적용하는데보다신중해야하겠다. 결론 체외막형산화기장비나치료기술은발전하고있으며급속도로적용이늘고있다. 극도의심폐기능부전을동반하는중증환자에게적용되는치료로서연구에제한이있어치료근거수준이아직은낮지만적절한치료근거를마련하기위한각주의노력이필요하고, 윤리적측면에서많은경험들이공유되어적절한적응증을개선하기위해노력이필요하겠다. 참고문헌 1. Zapol WM, Snider MT, Hill JD, Fallat RJ, Bartlett RH, Edmunds LH, et al. Extracorporeal membrane oxygenation in severe acute respiratory failure. A randomized prospective study. JAMA. 1979;242(20): Davies A, Jones D, Bailey M, Beca J, Bellomo R, Blackwell N, et al. Extracorporeal Membrane Oxygenation for 2009 Influenza A(H1N1) Acute Respiratory Distress Syndrome. JAMA. 2009; 302(17): Brodie D, Bacchetta M. Extracorporeal membrane oxygenation for ARDS in adults. N Engl J Med. 2011;365(20): Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R, Wilson A, Allen E, Thalanany MM, et al. Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial. Lancet. 2009;374(9698): Noah MA, Peek GJ, Finney SJ, Griffiths MJ, Harrison DA, Grieve R, et al. Referral to an extracorporeal membrane oxygenation center and mortality among patients with severe 2009 influenza A(H1N1). JAMA. 2011;306(15): Pham T, Combes A, Roze H, Chevret S, Mercat A, Roch A, et al. Extracorporeal membrane oxygenation for pandemic influenza A(H1N1)-induced acute respiratory distress syndrome: a cohort study and propensity-matched analysis. American journal of respiratory and critical care medicine. 2013;187(3): Abrams DC, Brenner K, Burkart KM, Agerstrand CL, Thomashow BM, Bacchetta M, et al. Pilot study of extracorporeal carbon dioxide removal to facilitate extubation and ambul{abrams, 2013 #39}ation in exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Ann Am Thorac Soc. 2013;10(4): Schweickert WD, Pohlman MC, Pohlman AS, Nigos C, Pawlik AJ, Esbrook CL, et al. Early physical and occupational therapy in mechanically ventilated, critically ill patients: a randomised controlled trial. Lancet. 2009;373(9678): Fuehner T, Kuehn C, Hadem J, Wiesner O, Gottlieb J, Tudorache I, et al. Extracorporeal membrane oxygenation in awake patients as bridge to lung transplantation. American journal of respiratory and critical care medicine. 2012;185(7): Kagawa E, Dote K, Kato M, Sasaki S, Nakano Y, Kajikawa M, et al. Should we emergently revascularize occluded coronaries for cardiac arrest?: rapid-response extracorporeal membrane oxygenation and intra-arrest percutaneous coronary intervention. Circulation. 2012;126(13): Wu MY, Tseng YH, Chang YS, Tsai FC, Lin PJ. Using extracorporeal membrane oxygenation to rescue acute myocardial infarction with cardiopulmonary collapse: The impact of early coronary revascularization. Resuscitation. 2013;84(7): Tsao NW, Shih CM, Yeh JS, Kao YT, Hsieh MH, Ou KL, et al. Extracorporeal membrane oxygenation-assisted primary percutaneous coronary intervention may improve survival of patients with acute myocardial infarction complicated by profound cardiogenic shock. J Crit Care. 2012;27(5). 13. Park TK, Yang JH, Choi SH, Song YB, Hahn JY, Choi JH, et al. Clinical outcomes of patients with acute myocardial infarction complicated by severe refractory cardiogenic shock assisted with percutaneous cardiopulmonary support. Yonsei medical journal. 2014;55(4): Park TK, Yang JH, Choi SH, Song YB, Hahn JY, Choi JH, et al. Clinical impact of intra-aortic balloon pump during extracorporeal life support in patients with acute myocardial infarction complicated by cardiogenic shock. BMC anesthesiology. 2014;14: Brechot N, Luyt CE, Schmidt M, Leprince P, Trouillet JL, Leger P, et al. Venoarterial extracorporeal membrane oxygenation support for refractory cardiovascular dysfunction during severe bacterial septic shock. Critical care medicine. 2013;41(7): Cheng R, Hachamovitch R, Kittleson M, Patel J, Arabia F, Moriguchi J, et al. Clinical outcomes in fulminant myocarditis requiring extracorporeal membrane oxygenation: a weighted meta-analysis of 170 patients. Journal of cardiac failure. 2014; 20(6): Maggio P, Hemmila M, Haft J, Bartlett R. Extracorporeal life support for massive pulmonary embolism. J Trauma. 2007; Friday, November 6 Saturday, November 7 일반연제 75

13 62(3): Munakata R, Yamamoto T, Hosokawa Y, Tokita Y, Akutsu K, Sato N, et al. Massive pulmonary embolism requiring extracorporeal life support treated with catheter-based interventions. Int Heart J. 2012;53(6): Chen YS, Lin JW, Yu HY, Ko WJ, Jerng JS, Chang WT, et al. Cardiopulmonary resuscitation with assisted extracorporeal life-support versus conventional cardiopulmonary resuscitation in adults with in-hospital cardiac arrest: an observational study and propensity analysis. Lancet. 2008;372(9638): Cheng R, Hachamovitch R, Kittleson M, Patel J, Arabia F, Moriguchi J, et al. Complications of extracorporeal membrane oxygenation for treatment of cardiogenic shock and cardiac arrest: a meta-analysis of 1,866 adult patients. Ann Thorac Surg. 2014;97(2): Schmidt M, Brechot N, Combes A. Ten situations in which ECMO is unlikely to be successful. Intensive Care Med Abrams D, Combes A, Brodie D. Extracorporeal membrane oxygenation in cardiopulmonary disease in adults. J Am Coll Cardiol. 2014;63(25 Pt A):

14 Things to know for ICU patients 중환자관리에서꼭알아야할것들 서론 Targeted temperature management ( 표적체온조절요법 ) 환자의체온을낮추어의학적치료효과를얻으려하는 치료적저체온요법 (Therapeutic Hypothermia) 은 2011 년부터 표적체온조절요법 (Targeted temperature management: TTM) 라는이름으로바뀌어서불리게되었다. 저체온요법이주목을끌게되었던것은병원밖심정지 (out of hospital cardiac arrest) 환자를대상으로시행된두개의임상연구에서, 자발순환이회복된뒤체온을 32 도내지 34 도로낮게유지하면, 대조군에비하여신경학적예후가좋다는점이입증된 2002 년이후부터이다. 당시에는사용되던저체온요법의정도가경도 (mild), 중등도 (moderate), 중증도 (severe) 라는다소체온기준이불명확하게기술되었기때문에, 2009 년전문가회의를통해향후모든연구에서는대상질환, 발병후체온조절요법시작시간, 체온조절의목표수치를모든연구에명확하게밝히자는의미로표적체온조절요법이라는표현을사용하기시작하였다. 표적체온조절요법이라는표현을사용하여발표된최초의대규모임상연구는잘알려진 TTM trial 이다. 이연구에서는자발순환이회복된심정지환자들을각각체온 33 도와 36 도군으로무작위배정하였고, 그결과 33 도배정군과 36 도배정군에서신경학적예후가동등하였다. 이처럼표적체온조절요법은심정지환자들에서가장많이연구되고사용되고있지만, 그외의다양한질환에서시도되고있다. 중환자실에서만나는다양한환자들에게적용할수있는표적체온조절요법의세부내용에대하여간략히알아보도록한다. 고상배 Division of Critical Care Neurology, Department of Neurology, Seoul National University Hospital 성아미노산인 Glutamate 를재흡수하여신경보호효과를발휘하던별아교세포 (astrocyte) 의기능도저하되면축적된 Glutamate 에의해이차적세포사멸이유도된다. 체온을낮추게되면, 이러한허혈손상의여러단계에작용하여억제효과를발휘하므로신경보호효과를갖게된다. 2. 신경보호효과 : 항염증작용 뇌손상이발생한직후에는선천면역 (innate immunity) 을주로담당하는미세아교세포가활성화되어뇌손상후이차적염증반응이증가되게된다. 급성기에미세아교세포에의해유도되는염증반응은뇌손상에매우좋지않은영향을미치는데, 저체온요법은체액면역 (humoral immunity) 와세포면역 (cellular immunity) 모두를약화시켜서항염증작용에의해신경보호효과를보일수있다. 하지만저체온증요법에의한항염증반응은양날의칼과같아서, 염증억제작용이너무오래지속되면뇌의가소성 (plasticity) 을저하시키므로회복에도움이되지않을수도있다. 이처럼저체온요법은실험적으로나임상적으로나항염증작용을통한세포보호효과가있는것으로알려져있어, 이를근거로하여뇌막염환자들에게도저체온요법을적용하였으나, 임상적인효과를입증하는데에는실패하였다. 한편이러한저체온요법과항염증작용의관련성은환자에서나쁜방향으로작용하기도하는데, 저체온요법을시행하면대부분의환자에서폐렴의빈도가많아지기때문에주의하여야한다. Friday, November 6 Saturday, November 7 일반연제 체온조절요법의생리학적기전 1. 뇌보호효과 : 허혈연쇄반응 (ischemic cascade) 의조절 심정지후저산소손상이나허혈뇌졸중은허혈뇌손상 (ischemic brain injury) 의정도가전반적인가국소적인가 (Global vs. focal ischemia) 의차이가있지만, 공통적으로뇌혈류장애와이로인한뇌산소공급의차단에의한이차적손상이주된병리현상이다. 허혈손상으로인해 ATP 가결핍되면, 세포막 Na-K ATPase 의기능이소실되고, 세포내 Na 농도가증가하고, 세포막전위가상승하며, 세포내수분이증가하면서, 세포독성부종 (cytotoxic edema) 가발생하며, 상승된전위는전압작동칼슘통로 (Voltage gated Ca channel) 를작동시켜칼슘이세포내로흘러들어오게되면서세포가사멸에이르게된다. 또한, 세포가탈분극 (depolarization) 상태로지속되면흥분성아미노산의배출이지속되고, 주된흥분 3. 신경보호효과 : 항세포자멸사 (anti-apoptosis) 세포손상에의해초래되는세포자멸사 (apoptosis) 는세포내의사립체 (mitochondria) 의손상에의해촉발되는내인성경로 (intrinsic pathway) 와세포신호전달로인해사망수용체 (death receptor) 를매개로시작되는외인성경로 (extrinsic pathway) 로구분해볼수있다. 흥미롭게도저체온요법은두가지경로에모두억제작용을하는것으로알려져있다. 또한, 세포자멸사의초기단계에작용하기때문에사립체의기능도유지하면서흥분성신경전달물질의과활성을억제하는것으로알려져있다. 내인성경로에미치는기전으로는시토크롬 c (Cytochrome c) 분비를억제하며, 캐스페이즈 (caspase) 활성을억제하여세포자멸사를방지하게된다. 외인성경로에미치는효과로는 FAS 리간드가세포막표면에있는 FAS 와결합하기위해작은크기로분해되는과정을저체온요법이억제하기때문에이를통한세포자멸사신호를억제 77

15 하여캐스페이즈활성을제어하게된다. 1. 유도 (Induction) 4. 신경보호효과 : 항산화손상의조절 허혈손상후재관류가발생할때에산소공급이늘어나게되면과산화수소 (hydrogen peroxide) 등산화자유라디칼 (oxygen free radical) 에의해세포막지질에과산화작용 (peroxidation) 이발생하며, 이로인해세포막이손상되어세포가사멸되게된다. 산화손상은염증반응과도연결되어 TNF-a 를매개로한염증반응이촉발되기도한다. 동물실험에서는재관류시기에저체온요법을시행하면산소대사가줄어들게되어산소자유기에의한손상이감소하여뇌손상이감소하게된다. 5. 뇌압조절 체온이섭씨 1 도낮아질때마다뇌의대사량은약 6-10% 정도감소하게된다. 저체온요법이신체대사량을감소시킨다는것은동면을하는동물들에게서이미잘알려진내용으로, 체온을낮추어최소한의대사량을유지하면먹이를먹지않고서도장기간생존이가능한이론적근거가된다. 저체온요법은뇌의산소 - 포도당대사를감소시키는데, 생존에필요한산소와포도당의소모가줄어들게되면, 허혈상태에서도뇌세포가더오랜기간동안손상을입지않고버틸수있게하는기전이된다. 개를대상으로체온조절에따른산소대사량을연구한결과에따르면, 체온을 37 o C 에서 27 o C 까지낮추는과정에서는 10 o C 의체온차이에서산소대사량이약 60% 가량줄어들지만뇌파의변화는미미한것으로보아, 초기저체온치료에서는뇌세포가전기적활동을유지하는부분을제외한부분에서대사감소가우선적으로일어나는것으로이해되고있다. 뇌의대사와뇌혈류는밀접하게커플링되어서조절되므로뇌대사량이줄어들게되면뇌혈류는대사량에비례하여감소한다. 이처럼뇌혈류가감소하여도이미줄어든대사량에맞추어뇌혈류가감소하는것이므로, 뇌혈류가 10 ml/100 g/min 이하의수준으로줄어들게되더라도허혈뇌손상은발생하지않는다. 감소된뇌혈류는뇌혈액량 (cerebral blood volume) 을줄이게되므로두개골내의뇌혈액용적을감소시켜뇌압을낮추게된다. 뇌압조절을목적으로하는저체온요법은심정지와는다르게먼저 35.5 o C 정도의체온조절을목표로시도되고, 이수준에서뇌압이적절하게조절되지않으면 33 o C 까지체온을낮춘다. 메타분석결과를미루어보면저체온요법은평균 10 mmhg 정도의뇌압강하효과가있어, 뇌압치료제인과호흡법 (6 mmhg), 만니톨 (8 mmhg), 바비튜레이트혼수요법 (8 mmhg) 과비교하여도거의대등한수준이다. 체온조절요법의단계 위에기술된기전을목표로하여, 환자들에게저체온요법을시도하게되는데, 이단계는크게유도, 유지, 재가온이라는세단계로나누어볼수있다. 각각의단계에서는특징적인생리학적변화가발생하기때문에, 실제로저체온치료를시행하는임상의사의입장에서는반드시알고있어야한다. 저체온요법을시작하는단계이다. 뇌손상을최소화하기위해서는최대한빨리목표체온에도달해야하므로, 체온을낮추는기구의냉각속도를최대로한다. 하지만, 현재까지사용되고있는저체온유도기는심부체온을낮추고, 그로인해이차적으로뇌온도가낮아지게되므로, 목표체온에도달하는시간이수시간정도걸리는것이보통이다. 따라서, 기계가최대로작동하더라도부가적인처치를행해야하는경우가많은데, 가장흔하게사용하는것은냉장된생리식염수를 30 cc/kg 정도, 즉 2 리터정도를약 30 분에걸쳐빠르게주입하는방법이다. 4 도의냉장생리식염수를주입하면체온을약 1.5 도정도낮추는효과가있다. 하지만냉장식염수의주입이끝나면, 체온과뇌의온도는다시상승하기시작하므로, 여러가지기계를이용하여체온강하를유도하는과정이매끄럽게연결되도록하여야한다, 냉장생리식염수를과도하게주입하면폐부종이발생할수있으므로적절한모니터링이필요하다. 체온을낮추는방식에는혈관내냉각법 (intravascular cooling) 과체표면냉각법 (surface cooling) 으로나누어볼수있는데, 각각의방법에따라장단점이있다. 혈관내냉각법은찬생리식염수를순환하는카테터를쇄골하정맥이나대퇴동맥을통해삽입하여상대정맥이나하대정맥에위치시키고, 이부분을지나가는혈액을냉각시켜서체온을낮추는방법이다. 냉각속도가빠르고, 일정하며, 유지과정에서체온의등락이크지않고, 환자가오한 (shivering) 현상을덜느끼는것으로알려져있다. 혈관에서혈액과의접촉면을최대로넓히기위해서개발된카테터이지만, 접촉면적이넓기때문에정맥혈전증의위험도높아지게된다. 체표면냉각법은기계를준비하는시간이비교적짧지만, 피부붙이는젤패드 (Gel pad) 에알러지반응으로인한피부이상이비교적흔한편이다. 최근발표된연구에따르면, 어떤방법을이용하여체온을조절하든지간에임상적인효과면에서는동등한것으로알려져있다. 유도단계에서는인슐린저항증이발생하므로, 대부분환자에서혈당이상승하게되며, 세포외액의포타슘이세포내로이동하면서저칼륨혈증이흔히발생하게된다. 체온이낮아지면서피부의혈관이수축하여중심혈액으로이동하므로, 순환혈액량이늘어난것처럼변화되어일시적으로소변량이늘어나고 (cold diuresis), 체액균형이마이너스로될수있기에주의하여야한다. 2. 유지 (Maintenance) 목표체온에도달하면, 그뒤부터는일정한체온을유지하기위한단계가된다. 저체온상태를유지하는시간은질환마다다를수있는데, 심정지후자발순환이회복된환자의경우에는일반적으로 시간유지하지만, 뇌압상승에대한치료의목적으로저체온치료를시행한경우에는원인이되는뇌압상승이조절될때까지더오랜기간동안유지하게된다. 외상성뇌손상환자를대상으로저체온치료를시행하여고임상적예후에는도움이되지않은결과가있었지만, 이러한연구들은 24 시간내지 48 시간만저체온을유지하고재가온을시작하였기때문에뇌압이가장문제가되는시기에저체온요법을중단하였다는점에서비판의여지가있다. 여러메타연구에서저체온유지기간을길게유 78

16 Things to know for ICU patients 지한경우 (3-14 일 ) 사망률을낮추는데에더효과적이었다는분석이있다. 외상성뇌손상환자를대상으로한연구에서 2 일정도의짧은기간동안저체온요법을유지한그룹이더길게저체온요법을유지한그룹 (5 일 ) 보다재가온시기에훨씬더뇌압상승으로인한부작용이많았다. 악성중대뇌동맥경색으로인한뇌압상승시에는보통 11 일내지 20 일까지저체온요법을유지하게되는경우도흔한데, 장기간저체온요법을유지하여도심각한부작용이흔하지는않다. 환자의온도가증가하면기계에서냉각에사용되는물의온도가낮아지게되며, 냉각기계마다온도를정성적으로색깔로표현해주기도하며실제물의온도를표시해주기도하므로, 환자의상태를파악하는데에도움이된다. 3. 재가온 (Rewarming) 저체온요법을유지하는질환의치료적목표가도달되면, 서서히체온을올리게되는데, 대부분은급격한체온변화를막기위해서외부에서가열을하는능동적재가온방법보다는저체온요법의강도를낮추는수동적재가온방법을사용하는것이일반적이다. 체온이상승하면서, 저체온요법의유도기와정반대의생리학적변화가발생한다. 세포내로이동하였던포타슘이세포밖으로이동하므로고칼륨혈증으로인한부정맥의위험이있고, 확장된피부혈관으로혈액이이동하면서전신혈압이감소하기도한다. 또한, 수축되었던뇌혈관도늘어나면서뇌압이다시상승하게되는경우가많다. 일반적으로심정지후뇌손상환자의경우는시간당 0.25 도의속도로체온을올리지만, 뇌압이문제가되어저체온요법을시행한경우에는훨씬천천히체온을올리게된다. 보통시간당 0.05 도내지 0.1 도의속도로재가온을하기때문에, 재가온에수일이소요되기도한다. 재가온중에생리학적변화로인해환자의상태가악화되는지를면밀하게관찰하고, 필요시에는재가온을중단하고다시체온을낮추는경우도흔하다. 체온조절요법의부작용및대처 1. 심혈관계 체온이낮아지면, 심박출량이저하되고심박수가감소한다. 이는전신신진대사가감소하게되면서나타나는반응으로해석할수도있다. 심박수가많이감소하면분당 50 이하로저하되기도하는데, 혈압저하가유발될정도가아니면심박수를증가시키기위한별도의조치가필요하지는않다. 오히려심박수가저하되는환자들이예후면에서더좋다는연구결과도있다. 2. 호흡기계 드물게폐부종이발생하기도하는데, 저체온요법자체보다는저체온요법을유지하는과정에서발생하는수액불균형때문이라는것이더설득력이있다. 3. 소화기계 저체온요법을유지하는동안에는마비성장폐색 (paralytic ileus) 가발생하는경우가많다. 이에따라초반기에는경구영양을유지하는데에주의를기울여야하고, 장운동촉진제제를함께사용하면서서서히경구섭취를조절해간다. 4. 혈액학적변화 골수기능이억제되면서혈액세포의수가감소하게되는데, 특히혈소판수치의감소는출혈경향으로이어지는경우가있기때문에주의하여야한다. 또한혈액응고에작용하는단백질은정상체온에서벗어날수록기능이저하되므로, 출혈경향을악화시키는원인이되기도한다. 동맥혈분석시산염기상태를판정하는데에영향을미칠수있다. 일반적으로체온이낮아지면, 동맥혈의가스용해도가증가하기때문에, 33 도로유지하는환자에서측정한동맥가스분석결과는해석에주의를요한다. 채취된혈액을검사할때에는기계에서자동으로 37 도로가온하여검사를시행하기때문에, 환자에서의이산화탄소농도보다더높게측정이된다. 이수치를저체온요법환자라도그대로이해하고적용하는방법을 alpha stat 방법이라고하고, 저체온상태의수치로변화하여적용하는것을 ph stat 방법이라고한다. 임상적예후에는큰차이가없다고하나, 뇌질환이있는환자들은 ph stat 방법을사용하였을때에충분히뇌혈류가유지되기때문에, 더선호되는방법이기도하다. 5. 오한 저체온요법을유지하면서가장중요하고치료에지장을주는합병증은오한이다. 오한은뇌내체온조절중추에있는목표중심체온수치보다실제체온이낮게되면, 발열반응을통해체온을올리고자하는보상작용이다. 정상인에서도체온이 35.5 도이하로낮아지면오한이시작된다. 하지만, 뇌손상환자들은체온조절중추의온도목표치가정상보다상승되어있는경우가많아, 감염이없어도뇌손상자체로도체온이상승하는경우가많다. 이러한환자들에서저체온요법을시도하면, 체온조절중추와실제체온과의괴리가더욱심해지므로심한오한이동반되는경우가많다. 뇌손상환자에서오한이발생하면, 뇌압이상승하고, 뇌내산소대사를촉진하여뇌저산소증이악화될수있기때문에적극적으로조절해야할필요성이있다. 오한은 Bedside Shivering Assessment Scale 을이용하여간편하게측정할수있는데, 오한이없는경우를 0 단계, 얼굴부위에만있는경우면 1 단계, 상체까지침범하면 2 단계, 전신에오한이있으면 3 단계로분류한다. 오한이없는경우에비해, 전신오한이있는경우는전신대사량이증가하여 2.5 배정도증가된다. 오한을방지하기위한치료는단계별접근이필요하다. 합병증이적고안전한치료부터시작하는데, 첫단계로는피부역가온 (skin counterwarming), 마그네슘, 부스피론등의약물이나타이레놀을투약하는것이도움이되기도한다. 두번째단계로는 dexmedetomidine 을투약하거나 meperidine 등의아편유사제 (opioid) 계열, propofol 계열의약물을사용하고, 세번째단계로는두가지병합요법을시행하고도오한이해결되지않으면마지막단계로는근이완제를사용하기도한다. 근이완제를사용하면, 오한은해결될수있지만, 뇌합병증으로발생하는경련발작등 Friday, November 6 Saturday, November 7 일반연제 79

17 을발견하기어렵고, 오랜사용으로인해 ICU acquired weakness 가발생하기도한다. 또한저체온요법은모든약물의대사를억제시키기때문에근이완제의대사도억제되어예상된시간이경과하여도근이완이회복되지않는경우도많기때문에주의하여야한다. 결론 치료적목적으로체온유지목표를정하여체온을강하시키는표적체온조절요법은다양한뇌질환에서시도되고있다. 최근에는체온강하이외에도정상체온을유지하는목적으로도넓은범위로이해되고있다. 체온을낮출때에발생할수있는단계별합병증을적절히대처한다면꽤오랜기간동안저체온요법을시행하여도큰지장없이중환자실치료를마칠수있기에이에대한대비를하고있어야한다. References 1. Sang-Bae Ko. Physiologic Mechanism of Therapeutic Hypothermia. J Neurocrit Care 2014;7(1): Wavra T, Laux C, Guanci MM, Figueroa SA, Brophy GM, Kurczewski L, Livesay SL. Clinical Q & : Translating Therapeutic Temperature Management from Theory to Practice. Ther Hypothermia Temp Manag Aug Choi HA, Ko SB, Presciutti M, Fernandez L, Carpenter AM, Lesch C, Gilmore E, Malhotra R, Mayer SA, Lee K, Claassen J, Schmidt JM, Badjatia N. Prevention of shivering during therapeutic temperature modulation: the Columbia antishivering protocol. Neurocrit Care Jun;14(3):