패혈증(7) - 패혈증 환자의 산소공급 및 환기(Ventilation)

패혈증 환자는 필연적으로 숨이 차고 호흡이 가빠질 수밖에 없다.
폐렴과 같은 호흡기감염으로 인한 패혈증, 패혈증 쇼크는 물론 직접적인 호흡기계에 염증을 일으켜 호흡곤란을 유발하지만 다른 경우에서도 숨이 차거나 산소포화도가 떨어져 직접 산소를 공급해줘야 하는 경우가 많다.

왜 그럴까?

#. 패혈증 환자가 숨이 차는 이유는?

그 이유는 바로 심한 염증 반응으로 인하여 산소요구량이 증가하기 때문이다.
우리 몸은 폐에서 받은 산소를 혈액에 녹여 심장이라는 펌프를 이용해 장기와 말단 조직, 세포들에게 산소를 전달 공급하는 역할을 한다.
패혈증으로 인해 우리 몸의 염증반응이 심하게 발생하고 이로 인한 cytokine storm(세포 간 염증반응을 매개하는 물질이 과도하게 분비되는 상황)으로 인해 발열과 함께 각 조직에서 필요하는 산소요구량도 늘어나게 된다. 더불어 패혈증이 심해짐에 따라 심장기능의 저하(stress induced myocardiopathy와 같은 상황)와 폐기능의 저하(염증반응으로 세포 사이 부종이 늘어나고 이로 인해 폐부종, 심할 경우 ARDS와 같은 상황이 초래된다)가 생기면서 몸에서 산소를 받아들이고 전달하는 능력도 부족하게 된다.
이때 외부에서 적절한 산소를 공급해 주면 우리 신체가 적절한 산소화를 이뤄 패혈증을 극복하는데 도움을 받을 수 있다.
 

#. 산소공급의 방법

산소 공급의 방법은 여러 가지가 있다.
임상에서 흔히 사용하는 몇 가지 산소공급 방법에 대해 열거해 보겠다.
 

1) Nasal Prong (Nasal cannula)

(출처 : https://pharmchoices.com/nasal-cannula-types-main-uses-and-how-to-use/)

 코로 산소를 공급하는 방법이다. 가장 간단하고 환자도 크게 불편하지 않는다는 점에서 장점이 있으나, 일반적으로는 분당 1~6L까지의 산소를 공급하게 된다. 산소 분획(FiO2)**로는 20~40% 정도의 산소만을 공급할 수 있다.
 
* 산소분획(FiO2, fraction of inspired Oxygen) : 흡힙하는 공기 중 산소가 차지하는 비중을 나타낸다. 일반적인 대기 중의 공기는 산소가 21%를 차지하므로, 보통 공기를 흡입하는 경우 FiO2는 21%이 된다. 여기에 추가적으로 산소를 첨가할수록 FiO2를 높일 수 있는 것이다.

(출처 : tintinalli's 9th edition, resuscitation procedure part)

2) 산소마스크 (Oxygen mask) ; simple(rebreather) & non-rebreather & partial rebreather mask

 코로 산소를 공급하는 것보다 좀 더 산소를 많이 주고 싶다면, 산소마스크를 적용할 수 있다.
 산소마스크는 크게 두 가지로 나뉜다. simple과 non-rebreather인데, simple mask는 단순히 마스크만 있는 형태로 환자가 내쉰 숨의 일부를 다시 들이마시게 된다. non-rebreather mask는 마스크에 산소 주머니가 따로 붙어 있어 환자의 날숨은 내보내고 환자는 순도 높은 산소만 들이마실 수 있다. 따라서 공급할 수 있는 산소 분획이 simple mask는 40~60% 정도이며, non-rebreather mask는 100%에 가까운 산소를 공급할 수 있다.
 이 둘의 절충형으로 partial rebreather mask가 있는데 산소분획 60~80% 정도의 산소를 공급할 수 있으며, 현장에서는 이 마스크를 가장 많이 사용하는 것 같다.

(Mask의 종류, A: simple mask, B : partial rebreather mask, C : non-rebreather mask)

 

3) High flow nasal cannula(HFNC)

(HFNC - 고유량비강캐뉼라의 기본장비-nasal cannula는 환자의 코에 거치시키고, 빠른속도로 환자에게 산소를 공급한다. 출처 : https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/2040622320920106)

 위와 같이 생긴 장비로 순도 높은 산소를 빠른 유속으로 공급하는 장비이다. 산소의 속도를 조절하는 곳과 공급되는 산소에 적당한 습기와 온도를 맞춰주는 부분으로 구성되어 있다. 보통 산소를 최대유속 60L/min까지 공급할 수 있으며, 산소분획을 100%까지 올릴 수 있다. 산소공급에만 문제가 있는 type I respiratory failure 환자에게 적절한 산소공급 방법이며, 이런 경우 기관삽관을 통한 기계환기까지 가는 경우를 줄일 수 있어 실제 의료현장에서 많이 사용하는 장비이다.
 

4) Mechanical ventilation (기계환기)

(기관삽관 후 기계환기를 적용하고 있는 환자의 모습, 기관삽관을 했으므로 invasive ventilation이라 한다.)

 HFNC로도 적절한 산소공급이 안되거나, 환기량이 충분하지 않은 경우, 환자의 의식이 떨어져 기도유지가 되지 않는 경우에는 기관삽관(intubation)을 한 이후 기계환기를 시켜줘야 한다. 산소분획 및 호흡수, 호기말양압, 환기량 등을 설정하여 산소를 공급할 수 있기에 산소공급의 문제(type I respiratory failure) 뿐만 아니라, 환기가 부족해서 발생하는 문제(type II respiratory failure)까지 해결할 수 있는 최종병기와도 같은 수단이다. 하지만, 성대를 통과하는 기관삽관을 유지하고 있어야 하므로, 환자를 충분히 진정시키고 필요하다면 근이완제를 사용하여 적절한 환기 상태를 유지해야 하므로, 치료에 동반되는 다양한 문제들이 있다. 정확한 내용은 추후 포스팅에서 다뤄보도록 하겠다.  
 
 일반적으로 기계환기를 하는 경우엔 기관삽관이라는 과정이 필요하지만, 의식이 있는 환자의 경우엔 비침습적인 방법으로 얼굴전체나 코와 입을 가리는 마스크를 착용하여 기계환기를 해볼 수 있다. 이와 같은 방법을 non-invasive ventilation(NIV)라 한다. 마스크와 얼굴 접촉면 사이에 기밀이 잘 유지되어야 하므로 상당히 강한 압력으로 고정을 하게 되는데, 이 과정에서 불편감이 심해 환자의 순응도가 좋지 않다.

(Non-invasive ventilation에서 사용하는 마스크 종류)

 
 

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다시 sepsis guideline으로 돌아와서..

 

- 패혈증으로 인한 저산소혈증(hypoxemia)에 대한 목표 산소포화도는 명확한 기준이 정립되지 않았다. 
- 패혈증으로 인한 저산소혈증을 치료하는 데 있어 NIV(non-invasive ventilation)보다는 고유량 비강 산소(위에서 언급한 HFNC를 말한다.)를 추천한다.
- invasive ventilation에 비해 NIV를 추천할만한 충분한 근거는 없다.
 

#. 패혈증으로 인한 ARDS(acute respiratory distress syndrome) 환자의 경우 다음과 같은 전략을 선택한다.
- low tidal volume ventilation strategy (TV를 6ml/kg로 설정)
- plateau pressure는 30cm H2O를 넘지 않도록
- high PEEP
 

- ARDS가 없는 경우엔 low tidal volume ventilation의 이점이 없다.
#. moderate~severe ARDS의 경우
- lung recruitment manuever, PEEP의 점진적 증량을 권고한다.
- 하루 12시간 이상의 prone position ventilation(엎드린 자세로 기계호흡을 유지하는 것)을 추천한다.
- NMBA(neuromuscular blocking agent)의 사용을 권고한다.
#. severe ARDS의 경우
- 기계환기로 적절한 산소화에 도달하지 못한 경우엔 Veno-venous(VV) ECMO를 고려할 수 있으나, 그 근거 수준은 낮은 편이다.
 
** ARDS에 대한 좀 더 자세한 정보가 궁금하다면?
아래 두 포스팅을 확인해 보자!

ARDS (acute respiratory distress syndrome, 급성 호흡곤란 증후군) - https://emdoc1988.tistory.com/m/21

ARDS (acute respiratory distress syndrome, 급성 호흡곤란 증후군)

급성호흡곤란증후군(ARDS) 환자의 저용량 환기법 프로토콜 - https://emdoc1988.tistory.com/m/17

급성호흡곤란증후군(ARDS)환자의 저용량 환기법 프로토콜