산소요법: 개요

산소요법

언제 사용하나?

• "보조 산소투여는 일반적으로 조직 저산소증이 생긴다고 가정되는 동맥혈 가스분석 결과 동맥혈 산소 분압 60 mmHg 이하거나 동맥혈 산소포화도 90% 이하일 때 투여함이 적절하다."

산소요법의 임상적 효과

흡입산소분율(Fraction of Inspired Oxygen, FiO2)에 대한 이해

• 흡입산소 흡입 분율: 논리적으로 측정이 가능하거나 계산이 가능한 환자에게 투여되는 산소의 농도
  예. 500 mL의 일회호흡량에서 250 mL의 산소가 포함되어 있다면 흡입산소분율은 0.5 (50%)

• 흡입가스가 기관-기관지와 폐 실질에 걸쳐 어떻게 분포되는 지에 대해서는 고려하지 않음. 다만 흡입되는 공기에 산소가 50%라는 의미일 뿐. 어떤 방법으로 산소를 투여하든 간에 일관적이고, 실질적이며 이해 가능한 용어로 사용될 수 있음

산소투여에 있어 중요한 점은 그 투여 농도가 지속적이고 조절이 가능하여야 한다는 점입니다. 산소 농도의 변화는 흡기와 호기 주기에 따라 일어나는데 기관에서 측정하는 것이 가장 정확하긴 하지만 침습적 방법이기 때문에 임상에서는 FiO2(흡입 산소 농도 분율)을 임상적인 산소 흡입 농도의 기준으로 삼습니다.

산소 투여 방법 

• 실내공기와 어느 정도 혼합하느냐에 따라서 저유랑/고유량 장치로 분류

Cf. 고유량이란 말이 고농도를 의미하는 것이 아님. 고유량 산소법에서 산소 농도를 조절함으로써 고농도와 저농도의 산소를 투여할 수 있음

저유량 장치(Low flow system)

• 장치 내의 가스유량이 총 흡입요구량을 충족시키지 못하므로, 일회호흡량의 일부를 실내공기로 채움. 이때 흡입산소분율은 산소저장낭의 크기, 산소유량(L/min), 호흡 양상에 의해 좌우됨. 비록 흡입산소분율이 정확하거나 믿음직하진 않지만 전통적으로 쉽게 사용할 수 있고, 경제적이며, 환자의 편리함을 등의 이유로 널리 사용됨
• 산소저장낭의 유무와 실내공기에 의한 희석에 의해 흡입산소분율 결정

• 흡입한 산소의 일부만 공급하게 되며 산소를 마시기 위해서는, 주위의 공기까지 환자가 다 마셔야 함. 그래서 FiO2는 보통 변화가 있을 수 있음 → 산소요법에 비교적 잘 반응하는 폐포 저환기나 Va/Q mismatch 등의 저산소증 환자에게 적합

비캐뉼라(Nasal cannula), 비카테터(Nasal catheter)

• 간편하고 호흡 저항이 적음
• FiO2는 분당 산소 1 L 상승할 때마다 약 0.04 (4%) 증가. Nasal cannula는 reservoir가 없어 FiO2를 0.4 이상으로 증가시킬 수 없음[가능한 최대 흡입 산소 분압: 대략 0.4 (40%)]
• Nasal cannula로 1-6 L/분의 산소를 주면 0.24-0.40 (24-40%) 농도의 산소 공급 가능
• 산소 유량 >5 L/min: 비인두기도의 가습 작용이 소실되어 건조한 공기
• 산소 유량 >6 L/min: 불쾌감 초래. FiO2도 더 이상 증가하지 않음(해부학적 산소 저항기가 이미 100% 산소로 충만되어 있기 때문)

• 아래 표는 100% 산소를 주었을 때의 예측되는 FiO2임(tidal volume 500 mL, 호흡수 20회/분, I/E ratio 1:2라고 가정)

산소마스크

단순 산소마스크(Simple face mask)

• Nasal cannula에 비해서 더 높은 FiO2 생성 가능(산소마스크의 공간이 산소 저장소 역할을 하기 때문. 산소 저장량은 200 ㏄ 정도)
• 분당 5 L 미만: 마스크의 공간에 날숨의 이산화탄소가 축적되어 CO2 재호흡 가능 → 5 L/min 이상의 산소를 공급할 것
• 분당 8 L 이상: 이미 해부학적 저장기 내의 마스크 용적이 100% 산소로 가득 채워져 있기 때문에 FiO2 증가 효과를 기대할 수 없음
• 흡입산소분율을 0.6 이상으로 투여하려면 저장낭을 부착한 마스크를 사용하여야 하며 흡입산소분율을 0.8 이상 투여하려면 저장낭에서 재호흡이 일어나지 않도록 일방향성 밸브를 장치하여 저장낭을 단지 산소 저장장치로만 사용하여야 하며, 흡기 시에 찌그러지지 않게 하여야 함

• 유량에 따른 FiO2
  • 흡입 산소 분압은 환자의 호흡 양상에 따라 영향을 받으며, 마스크의 안면 밀착 부위를 통해 들어오는 대기와 산소 공급에 따라 다양

Reservoir bag이 있는 마스크(Reserve mask)

• Reservoir bag: 산소 저장소 역할. 더 높은 FiO2 공급 가능(600-1,000 mL 정도 저장 가능). 저장낭이 충만해 있다면 환자는 저장낭 속의 가스만 흡입
• 저장낭이 있는 산소 마스크는 흡입 가스의 조성을 조절하기 쉬우며 고농도 산소 제공 가능
• 두 가지 종류의 장치 존재
  1. 부분 재호흡 산소 마스크(Partial rebreathing oxygen mask with reservoir bag)
  2. 비재호흡 산소 마스크(Non-rebreather oxygen mask with reservoir bag)
• 단점: 마스크가 얼굴에 정확히 밀착되어야 하므로 NG tube나 orogastric tube로 feeding을 할 수 없고, Nebulizer를 쓸 수 없음

위 표들을 정리하면,

고유량 장치(High flow system)

• 마신 공기의 전부를 환자에게 공급하는 시스템
• 션트율이 현저하게 높아 산소 요법에 잘 반응하지 않는 경우, 고농도 및 비교적 정확한 분획 농도의 산소가 필요한 경우(PEEP 등과 함께 흔히 사용)

Venturi 장치

• 원리: Bernoulli 법칙(속도가 빠르면 그 주위의 압력은 떨어진다는 원리). 산소는 실제 low flow로 공급이 되지만 마스크 안의 작은 입구를 지나면서 high flow가 됨. 이 flow의 산소와 room air가 혼합되어 특정 FiO2를 만듦. 좁은 구멍을 빠져나간 가스의 속도가 증가되어 대기압보다 낮은 측부 압력을 형성함으로써 대기가 주기류에 유입(entrainment)되는 원리임

• 흡입산소 농도 조절은 산소 분출구의 구경과 대기가 유입되는 입구의 크기의 변화에 의해 결정되며, 제공되는 가스의 총량은 산소 유량 변화에 의해 결정됨
• 0.24-0.40의 흡입산소분율로 산소를 투여하기 위해서는 venturi mask 사용. 흡입산소분율을 0.40 이상으로 투여할 때는 jet형 분무기(nebulizer) 사용

Venturi mask는 50-60%의 FiO2 밖에 만들지 못합니다. High flow system의 장점은 높은 FiO2가 아니라 일정한 FiO2입니다.

산소 후드

• 6개월 이하의 소아에서 28-85% (5-12 L/min)의 산소 공급 가능. 50% 이상을 주려면 10-15 L/min 이상 공급
• 방법: CO2 배출을 위해서 분당 7 L 이상의 충분한 가스 유량으로 산소 분석기의 감지기를 가능한 환자 얼굴 부위에 설치. 흡입 가스는 반드시 가온 가습. 한 시간마다 산소 농도 및 후드 내 온도 측정(34.4-35.6℃ 유지)
• 후드를 통한 산소 공급으로 충분하지 않다면, nasal cannula를 통하거나 코와 입에 mask를 사용하여 추가적인 산소 공급 가능
• 후드가 신생아의 목이나 턱, 어깨 등을 자극하지 않도록 함

산소 텐트

• 상반신을 텐트로 틈 없이 덮은 후, 텐트 속의 산소 농도, 습도 및 온도를 조절하면서 장시간에 걸쳐 산소를 투여하는 방법
• 텐트 내 환경: 온도 20-22℃, 습도 60% 
• 텐트 내의 산소 농도를 50-60%로 유지하기 위해서는 최초 30분 간 산소 15 L/min, 이후에는 10-12 L로 유지
• 텐트가 새면 산소 농도가 잘 오르지 않음

고압 산소

• 일산화탄소 중독이나 잠수병에서 사용되는 치료

경기관 산소(Transtracheal oxygen)

산소 요법의 실제

산소요법의 임상적 판단

• 환자가 산소요법을 필요로 하는 경우: 어떤 방법이 적절한가? 

환자가 잘 견딜 수 있으며 사용하기도 간편하므로 환자가 정상적인 호흡 양상과 환기량을 보이며 임상적으로 안정적이라면 저유량법을 우선 선택한다고 생각하면 됩니다.

산소요법의 모니터링: 산소요법의 적절성 평가

신체검사 소견

• 심폐기능에 대한 신체검사 소견이 중요①→ 치료 전의 상태와 비교해 볼 것
  • 혈압, 맥박수, 부정맥 여부 
  • 말초조직관류 상태(피부 색깔, 상태, 모세혈관 재충전): 피부가 따뜻하고 건조하다면 조직 관류가 충분하다고 판단 가능
• 소변량, 의식 상태: 전반적인 조직 관류 상태 예측
  • 감각 장애가 없는 환자는 뇌관류가 충분하다고 판단 가능
  • 혼동이나 기면상태를 보이는 경우: 대뇌 피질의 산소 부족 의심
• 환기 상태 평가
  • 평가 항목: 일회호흡량, 호흡횟수, 호흡일(workof breathing)
  • 일회호흡량: 단순한 관찰만으로는 알기 힘듦. 산소요법이 중요하다면 일회호흡량을 꼭 측정할 것
  • 호흡횟수: 일분 동안 측정. 주기와 일회호흡량이 불규칙하지 않은지를 관찰 
  • 호흡양상(호흡일): 산소요법에 영향을 미치는 가장 중요한 요소. 호흡근들의 움직임을 보고 판단(특히 호흡 보조근들이 활발히 움직이면 호흡일이 큰 것!!)
  • 의식이 있는 경우: 환자가 주관적으로 느끼는 호흡 곤란의 정도가 가장 민감한 지표 → 호흡 곤란 호전여부를 물어볼 것

① 산소요법은 심폐계의 일을 최소화하면서 조직의 산소화를 적절하게 하기 위한 것이기 때문

ABGA

산소요법 부작용

이산화탄소 정체(CO2 retention)/이산화탄소 혼수(CO2 narcosis)

• 발생기전

• 산소 투여 중 CO2 retention이 된다고 산소 투여를 중단하면 저산소증은 더 악화. 이런 경우 저농도의 산소(FiO2 0.24-0.28)를 지속적으로 사용해서 교정함

가끔 이것 때문에 Flapping Tremor도 올 수 있음을 알아두자!!

폐 단락의 증가

• 산소요법 초기에는 폐단락 효과가 감소되나 장기간 산소 투여는 흡수성 무기폐 발생을 유발하고 해부학적 단락 발생을 증가시키게 됨

미숙아 망막증 

• 미숙아가 농도 산소에 노출될 때 발생 가능
• 망막 혈관의 증식, 안구 내 출혈, 망막 부종 및 박리 후 수정체 섬유막 형성 

산소 독성

활성산소종

• 산소가 free radical을 가져 안정되지 못한 상태. 그로 인해 강한 활성(+)
• 종류: Superoxide, 과산화수소, peroxynitrite, 히드록실기 등
• 억제물질: Superoxide dismutase, 카탈라제, 글루타티온 과산화효소, 요산, 알파토코페롤 등

폐 산소 독성

• 정상 폐에서는 PAO2 300 mmHg 이하(FiO2 0.6 이하)에서는 임상적으로 의미 있는 폐실질의 이상 보이지 않으나 폐손상이 있는 환자에게서는 PAO2 250 mmHg (FiO2 0.5 이상)에서도 심한 폐기능 이상 보임

참고자료

• 강정완. 산소요법(Oxygen Therapy). 대한치과마취과학회지 2008; 8: 10~15
• O’Driscoll BR, Howard LS, Earis J, Mak V. British Thoracic Society Guideline for oxygen use in adults in healthcare and emergency settings. BMJ Open Respiratory Research 2017;4(1):e000170.
• O’Driscoll BR, Howard LS, Davison AG. BTS guideline for emergency oxygen use in adult patients. Thorax 2008;63(Suppl 6):vi1–68.