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척수손상 환자의 호흡재활


[ 2006년 10월 15일 16시 02분 ]

척수손상 환자의 전반적인 사망률은 감소하였지만 호흡기계 합병증의 발생률과 이로 인한 사망률은 아직도 높다.

척수손상 환자의 사망원인 중 폐렴이 가장 높은 빈도를 차지하고 있으며1), 호흡기계 합병증의 발병율은 67% 정도로 보고되고 있다2). 척수손상 환자 중 호흡기를 사용하고 있는 환자의 숫자는, 미국의 경우 약 3000명 정도로 파악되고 있다.3) 1973년과 1992년 사이 척수손상 후 호흡기를 사용하고 있었던 환자들을 대상으로 한 연구에서 평균 생존율은 손상 1년 후 25.4%, 15년 후는 16.8%이였으며, 이들 환자에서 호흡기계 합병증은 사망원인의 49.8%를 차지하며, 심장질환으로 추정되는 24.6%의 사망에도 관여된 것으로 알려져 있다.4) 즉 50%이상이 호흡기계 합병증으로 사망한 것으로 보고되고 있다.

대부분의 호흡기계 합병증은 환기부전과 기도내 분비물 제거 장애로 인해 발생한다. 상부 척수손상 당시 무호흡 상태가 발생하여 심폐소생술과 기관내 삽입을 시행 받는 경우도 있지만, 일부 환자에서는 손상 수십 년 후 지연발연성(late-onset)으로 환기 부전이 나타나기도 한다.3) 따라서 척수손상 후의 호흡기계 병태생리를 이해하고 이를 근거로 환기를 보조해주고 기도내 분비물 제거를 효율적으로 해준다면 합병증을 최소화 할 수 있으며 이로 인한 사망을 줄일 수 있을 것이다.

병 태 생 리

척수손상에서는 환기부전이 손상시 급성으로 갑자기 나타날 수 있으며 서서히 진행되어 수상 후 한참 뒤에 지연발연성으로 나타날 수도 있다.3) 척수손상으로 인하여 호흡근 근력이 약화되면 폐활량을 포함한 폐용적 감소를 동반하는 제한성 폐질환이 발생한다. 흡기근 근력이 약하면 폐 환기(ventilation)가 감소하고, 심호흡을 주기적으로 하지 못하기 때문에 인위적으로 폐를 팽창시켜 주지 않으면 무기폐가 발생한다.

1시간만 심호흡을 실시하지 않아도 미세 무기폐가 발생할 수 있다.5) 즉 장기간 심호흡을 하지 못하거나 만성적으로 저팽창(hypoinflation) 상태가 지속되면 영구적인 폐 제한이 발생할 수 있다. 호기근의 약화에 의해 기침 능력이 감소하면 기도 분비물 제거가 제대로 이루어지지 않기 때문에 폐렴이 쉽게 발생하며 무기폐가 악화될 수 있다.

호흡 일량(work of breathing)의 증가는 호흡근의 대상부전(decompensation)을 야기시킬 수 있다. 즉 호흡근의 피로가 발생하여6) 혈액내 pH를 감소시키고, 심지어는 사망을 유발할 수도 있기 때문에 호흡근의 피로는 반드시 피해야 한다.

이를 위해서는 얕은 호흡이 가능하도록 뇌가 환기 조절기전을 재 설정하여야 한다. 얕은 호흡을 함으로써 호흡근에 가해지는 부하는 줄어들지만 고탄산혈증과 폐의 저환기가 유발된다.

7) 척수손상 환자에서 손상 수년 후 발생하는 고탄산혈증은 이러한 기전으로 설명할 수 있다. 척수손상 자체는 나이가 들면서 진행되지 않더라도 고탄산혈증은 점차 심해질 수 있다.8) 즉 고탄산혈증은 호흡근의 부하를 줄이기 위해 시행하게 되는 얕은 호흡에 의해 직접적으로 유발되는 것이다.

9) 따라서 호흡기능을 향상시키거나 호흡근의 근력을 강화시키지 않더라도, 흡기근을 보조하여 흡기근의 부하를 감소시킴으로써 환기부전을 예방할 수 있다.

돌발성 환기부전

제 1 경수에서 제 3 경수사이의 완전 척수손상은 급성 호흡근 부전을 일으킨다. 횡경막 및 다른 호흡근의 세포로 가는 피질척수로가 차단되기 때문에 폐용적과 호기 예비량이 소실된다. 이 환자들은 수상 시 대부분 무호흡 상태가 되며 심폐소생술로 생존하더라도 대부분 기관내 삽관을 시행하여야 한다.

급속진행성 혹은 재발성 환기부전

급속진행성 혹은 재발성 환기부전은 제 3경수 상부 불완전 혹은 아래쪽 척수손상 환자에서 흔히 발생하며, 기도내 분비물 관리를 제대로 하지 못하거나 감기가 병발될 경우 환기기능이 악화되어 나타난다. 그러나 내인성 폐질환이 발병하지 않거나 최대기침유량(peak cough flow: PCF)이 160 L/m이상이면 삽관없이 회복될 수 있으며, 감기에서 회복되면 다시 감기가 걸리거나 급성으로 악화될 때까지는 호흡기 보조없이 지낼 수 있다.10)

그러나 많은 환자의 경우 나이가 들면서 궁극적으로는 환기부전이 발생하여 점차적으로 환기보조를 필요로 하게된다.11) 중하부 경수손상 환자의 25% 2) (일부 연구에서는 79%12)까지 보고함.)에서 환기부전이 발생하며 수상 후 수 시간에서 7일까지 호흡보조를 필요로 한다. 척수 부종이 수상부 상부로 확장되면 이런 경우가 생길 수 있다.

이러한 환기장애는 대부분 기관내 삽관이나 기관절개술로 관리되고 있으나 이러한 시술이 꼭 필요하지 않은 경우도 많다. 퇴원 후 환기보조를 계속적으로 필요로 하는 척수손상 환자는 4%에 불과하지만 11%의 환자들이 기관절개술을 받은 상태를 유지하고 있는 것으로 보고되고 있다.13)

점진적인 지연발연성(late-onset) 환기부전

안정기에 들어선 제 4경수에서 제 7경수 사지마비 환자의 앉은 자세에서의 폐용량은 정상 예측 치의 42%14) 에서 52%15)정도이다. 대부분의 경우 앙와위에서 측정한 폐용량이 앉은 자세에서 측정한 폐용량 보다 크다. 이는 척수손상 환자들이 전적으로 횡경막에 의존해 호흡을 시행하기 때문에 앉은 자세에서는 복부 내용물이 중력에 의해 아래로 내려가 횡경막의 반잔폭(excursion)이 감소하기 때문이다.

그러나 흡기 보조근(목주위근)을 이용하여 흡입량을 늘리는 데 숙달된 일부 환자들은 앉은 자세에서의 폐용량이 더 클 수 있다. 폐용량은 수상 후 5년 내지 8년까지 증가할 수 있는 것으로 알려져 있다.16)

그러나 폐활량은 정상인에서도 19세 이후부터 년간 1 내지 1.2%(약 30mL)씩 감소한다. 따라서 외상성 사지마비 환자에서는 수상 시의 호흡기 필요 여부에 상관없이 얕은 호흡으로 인한 폐포 저환기가 나이가 들면서 악화되어 지연발연성 환기부전이 발생하고 이로 인해 호흡기를 사용하게 되는 경우가 흔히 있다.11)

환 자 평 가

척수 손상 환자의 호흡장애의 근본적인 원인은 호흡근력 약화에서 비롯된다. 따라서 호흡기능 평가 시 일반적인 호흡기능 평가 외 아래 사항들을 고려하여 평가를 실시해야 한다.

최대 흡기압 및 호기압 : Maximum inspiratory and expiratory pressure (MIP and MEP) 호흡근 근력 약화가 주원인이므로 호흡근의 근력 상태를 파악할 필요가 있다. 정적 압력측정기를 이용하여 앉은 자세에서 코를 막고 원통형 mouthpiece를 통해 총폐용적에 최대한 가깝게 흡기한 후 최대 호기압을, 폐잔류량에 최대한 가깝게 호기한 후 최대 흡기압을 측정한다. 이렇게 측정된 최대 정적 압력을 통해 호흡근의 근력을 간접적으로 파악할 수 있다.

폐활량 : Vital capacity (VC)

척수 손상 환자의 경우 자세에 따라 폐활량이 다르게 측정된다. 중하부 경수 손상 환자의 경우 병태 생리에서 기술한 기전에 의해 앉은 자세에서의 폐용량이 앙와위에서 측정한 폐활량보다 낮게 나타났다. 따라서 폐활량 평가 시에도 여러 자세에서의 측정이 필요하다.

최대 주입용량 : Maximum insufflation capacity (MIC)

약해진 호흡근육은 폐를 최대 용적까지 충분히 팽창시키지 못하며 최소 잔기량까지 압축시키지도 못한다. 이처럼 흉곽이 충분히 팽창하지 못하는 상태가 장기간 지속되면 흉곽조직이 단축되고 굳어지며 근육은 섬유화되어 흉곽의 유순도(compliance)가 감소하게될 뿐만 아니라 폐 내에서도 미세 무기폐가 확산되어 폐의 유순도도 감소하게 된다.

이러한 유순도의 변화는 기침과 객담제거 능력을 감소시킴으로써 호흡기계 위생에 심각한 문제를 야기 시킨다. 따라서 폐에 주입될 수 있는 최대 공기량을 측정하여 폐활량과 비교함으로써 호흡기계 유순도를 간접적으로 파악할 수 있다.

최대 주입용량의 측정은 앉은 자세에서 환자가 스스로 흡입할 수 있는 최대한의 공기를 들어 마시게 한 후 도수 소생기(manual resucitator) 백으로 마우스 피스나 비구강 마스크를 통해 주입할 수 있는 양만큼 최대한의 공기를 추가로 주입시킨 후 폐활량 측정기를 통해 그 용량을 측정한다

최대 기침유량 : Peak cough flow (PCF)

기침은 감기 등에 의해 분비물이 생길 때 이 분비물을 외부로 배출시켜 폐렴 등의 합병증을 발생하지 않게 하는 우리 몸의 중요한 보호기능이다. 척수가 손상되면 이러한 기침능력이 감소하기 때문에 기도 분비물을 충분히 배출시키지 못하여 폐렴 등의 합병증이 병발하게 된다. 기침능력은 최대 유량 측정기(peak flow meter)를 이용하여 환자에게 최대한 힘차게 기침을 하게 하여 최대 기침유량을 측정함으로서 파악할 수 있다.

최대기침유량이 최소한 160 L/m은 되어야 기도로부터 분비물이나 이물질 등을 제거할 수 있으며, 평상시 보조 최대기침유속이 200 내지 250 L/m을 넘지 못하는 환자는 감기가 걸리거나 마취를 시행한 후에는 보조 최대기침유속이 160 L/m이하로 떨어질 위험성이 높다. 따라서 척수손상 환자에서는 기침 능력을 평가하고 그에 따른 적절한 대처가 필요하다.

산화헤모글로빈 포화도 및 이산화탄소 분압 측정 : Oxyhemoglobin saturation (SaO2) End-tidal CO2

호흡근력이 약한 척수손상환자들은 만성 폐포 저환기(chronic alveolar hypoventilation) 상태인 경우가 많다. 호흡량 감소로 인하여 급성 과이산화탄소증이 발생할 경우에는 체내 pH가 감소되고 이로 인해 호흡중추가 자극되어 심호흡을 함으로써 이산화탄소를 배출시킨다.

그러나 페포 저환기가 만성적으로 지속되면 과이산화탄소증이 있더라도 신장에서 보상 작용이 일어나 체내 pH는 정상 범주를 유지한다. 이러한 상태에 있는 환자에서 산화헤모글로빈 포화도(oxyhemoglobin saturation: SaO2)가 감소하였다고 산소만 공급할 경우 환자의 호흡은 더욱 약해져 과이산화탄소증이 심화되는 CO2 narcosis를 유발할 수 있다. 따라서 호흡근 근력이 약한 척수손상 환자에서 산화헤모글로빈 불포화 현상을 보일 경우 과이산화탄소증 유무를 고려하여 치료에 임해야 한다.

호흡 재활치료

흉부 물리치료

1. 흡기근 저항 운동(Inspiratory resistive exercise)

척수손상 환자에서와 같이 호흡근의 약화에 의해 호흡기계 기능장애가 있는 환자에서는 호흡근의 근력 강화훈련을 시행하면 호흡근에 가해지는 과도한 부하를 이겨낼 수 있는 능력이 증가되어 호흡기계 합병증의 발생을 회복시키거나 지연시킬 수 있는 가능성이 있다는 개념 하에 흡기근을 강화시키는 호흡운동이다.

대표적인 방법으로는 여러 가지 크기의 구멍을 통해 흡입을 실시하게 함으로써 호흡시 저항을 받게하는 flow-resistive 호흡운동기구를 사용하는 방법과 일정한 압력 도달시 기구의 밸브를 열리게 함으로써 흡기시 저항을 받게하는 threshold resistive 호흡운동기구를 사용하는 방법이 있다.

2. Maintenance of pulmonary compliance

팔다리 관절이 굳지 않게 관절 가동 운동을 시켜 주듯이, 호흡근 근력 약화로 폐를 충분히 팽창시키지 못하는 척수 손상 환자의 폐의 팽창력을 유지할 수 있게 해주는 치료 방법이다.

효율적이 기침을 하기 위해서는 충분한 공기흡입이 선행되어야 한다. 자발적으로 폐를 충분히 팽창시키지 못하더라도 폐 및 흉곽의 유연성을 유지하면 자가 호흡 후 공기를 수동적으로 추가 주입시켜 기침 전 공기 량을 늘림으로써 기침 능력을 증가시킬 수 있다. 또한 폐의 팽창훈련으로 인한 무기폐증의 예방은 폐의 환기를 유지하여 원활한 산소공급 및 이산화탄소 배출을 도울 수 있다.

이러한 목적을 위해 시행하는 운동이 공기 누적 훈련(air stacking exercise)이다. 시행 방법은, 환자 스스로 흡입할 수 있는 최대 용량을 들어 마신 후 마우스 피스나 비구강 마스크를 통해 공기를 최대한 추가로 주입하는 것이다. 이러한 훈련을 한번에 10회 내지 15회, 하루 2회 내지 3회 시행한다.

3, 기도 분비물 제거
1) 보조 기침

일반적으로 시행되고 있는 보조 기침은 호기 시 복부에 압력을 가하여 최대기침유량을 증가시키는 방법이다. 그러나 폐활량이 1.5 리터 이하일 때는 호기근육만 보조, 즉 복부 압박만으로는 충분한 강도의 기침을 유도할 수 없으므로 기침 전 공기 용량을 보충한 후 보조 기침을 유도하여야 한다.21) 최대 주입용량까지 공기를 추가로 주입하면 주입된 전체 공기량이 비록 1,500 ml이상이 되지 않더라도 기침하기 위해 성문이 열릴 때 폐의 recoil pressure를 상당히 증가시킬 수 있기 때문에 기침 능력을 증가시킬 수 있다.18)

2) 체위배액요법(postural drainage)

분비물이 축적되어 있는 폐의 각 부위에 따라 특정한 체위를 취하도록 하여 중력에 의해 작은 기도에서 큰 중앙 기도로 분비물을 이동시키는 방법이다.
치료 전 점액을 묽게 하기 위해 전신적 수분공급 및 기도 수분공급을 충분히 해주면 원활한 배출에 도움이 된다. 식사 전에 시행하거나, 식사 후는 최소 11/2 - 2 시간 경과 후 시행하는 것이 좋으며, 한 체위를 3-5분동안 취하도록 하며 점차 시간을 늘려나간다(하루 2-4회 시행). 체위를 취하는 동안과 취한 후 적절한 기침을 하게 하여 중앙 기도로 모인 객담을 외부로 배출시킨다.

3) 두드리기(percussion) 및 진동(vibration)

체위배액요법 시 같이 시행하면 객담 배출 효과를 높일 수 있다. 두드리기는 손이나 컵 등으로 배액시킬 부위를 전후로 원형을 그리면서 3-5분간 두드리며, 통증 부위, 손상 부위, 수술 부위, 뼈 돌출 부위는 피한다.
진동은 손이나 vibrator를 사용하여 호기기간에 시행하여야 한다.

4) Positive expiratory pressure (PEP) breathing

숨을 내쉴 때 공기 흐름의 저항을 조절할 수 있는 구멍을 통해 10-20 cmH2O 정도의 압력을 받게 하여 호기 기간동안 기도를 열어두게 하는 기구이다 . 이렇게 함으로써 분비물이 큰 기도로 나올 수 있게 하여 분비물 제거에 도움을 준다. 기구를 통해 흡기 시간 보다 2-3배 길게 숨을 내쉬며 이를 10-20회 반복한 후 기침을 시행한다.

5) Flutter breathing

진동구(oscillation ball)에 의해 발생하는 진동과 호기압 증가에 의해 기도가 넓어지는 효과에 의해 분비물 제거에 도움을 받을 수 있다.

* 이러한 보조 기침 방법으로도 불충분하여 호흡부전이 발생할 경우 삽관이나 기관절개를 시행하여 도관으로 흡인(suction)하여 분비물을 제거하는 경우가 많다. 그러나 기계적 보조방법을 이용하면 삽관이나 기관절개를 시행하지 않고도 분비물을 효율적으로 제거할 수 있다.22)

6) Cough Assist/Mechanical insuffiation-exsufflator (MI-E)

MI-E는 기계를 이용한 기침 보조 방법으로 진공청소기와 비슷한 원리를 적용한 것이다. 양압을 주어 폐에 공기를 충분히 주입시킨 후 순간적으로 음압을 가하여 강력한 호기력을 발생하게 하는 기구이다. 비구강 마스크를 이용하여 환자에게 적용함으로써 기관절개 없이도 분비물을 관리할 수 있으며, 기관절개를 시행하고 있는 환자에서도 이 기계를 사용함으로써 도관을 이용한 흡인보다 효율적으로 것으로 알려져 있다.22)

척수손상 환자에서의 호흡기 사용

개구리 호흡법(glossopharyngeal breathing, frog breathing)

개구리 호흡법은 혀와 인두 근육을 이용하여 공기 덩어리를 삼키듯이 폐에 누적시키는 호흡법으로 상부 척수손상 환자의 환기부전 시 유용하게 이용될 수 있다.25) 한번에 60 ml 내지 200 ml의 공기를 누적시킬 수 있으며 1회 호흡시 6회 내지 9회 시행하게 한다.

비침습적(Noninvasive ventilation) 호흡기 관리

1. 몸통 보조기

음압 몸통 호흡기(Negative pressure body ventilator)는 가슴과 상복부를 감싸는 실(chamber)로 구성되어 있으며 주기적으로 음압을 가하여 간접적으로 호흡을 시키는 기구이다. 철폐(iron lung), chest shell. 그리고 외투형태의 poncho 호흡기가 음압 몸통 호흡기의 일종이다. 이러한 기구들은 호흡장애가 있는 척수손상 환자의 호흡보조 도구로 사용되며, 기관절개 상태에서 비침습적 호흡관리로 전환 시 유용하게 이용될 수 있다.23) 그러나 비침습적 IPPV법에 비해 이용이 불편하고 이동성이 떨어지기 때문에 그 이용빈도가 많지 않다.24)

몸통에 직접 작용하는 몸통 보조기는 rocking bed와 간헐적 복부 압력 호흡기(intermittent abdominal pressure ventilator : IAPV)를 들 수 있다. Rocking bed는 상하로 움직이게 제작된 침대로서 복부내 장기의 이동을 이용하여 간접적으로 호흡을 유도하는 기구이다.24) IAPV는 콜셋 혹은 벨트 형태로 된 공기 주머니를 주기적으로 부풀려 횡격막을 올려줌으로써 간접적인 호흡을 유도하는 장비이다.25)

2. 비침습적 간헐적 양압환기법(intermittent positive pressure ventilation: IPPV)

폐활량이 미미하거나 자가 호흡이 없는 환자도 기도 분비물 제거만 적절히 한다면 기관절개 없이 비침습적으로 호흡기 관리를 시행 할 수 있다. 이러한 비침습적 IPPV는 비강, 구강, 혹은 비구강으로 시행할 수 있다.7,27) 대부분의 환자는 비강 마스크를 이용한 IPPV를 선호하나28) 비강 울혈이 심한 경우 마우스피스를 이용한 IPPV를 사용하여야 한다. 마우스피스를 이용하여 구강으로 IPPV를 이용하는 환자에서 야간 수면 시 공기 누출이 심하면 lipseal을 이용하여 공기누출을 최소화 할 수 있다. 비강 마스크 사용 시는 피부 압력에 의한 욕창을 방지하기 위해 여러 종류의 마스크를 교대로 사용하는 것이 좋다.

비침습적 IPPV에는 크기가 작은 이동용 호흡기로 충분히 관리를 할 수 있으며, pressure-limited 호흡기 보다는 volume-limited 호흡기를 이용하는 것이 좋다. 대표적인 이동용 pressure-limited 호흡기는 bi-level positive airway pressure (BiPAP) 호흡기이다. 그러나 이 호흡기는 무기폐증이나 기도내 분비물에 의해 기도 저항이 증가되어 있을 경우 폐 환기에 필요한 공기를 충분히 주입하지 못할 수 있으며, 보조 기침에 필수 적인 폐의 유순도 유지를 위한 공기누적 호흡운동을 시행할 수가 없다.

폐활량이 1-2 리터 정도이고 최대기침유령이 200-250 L/min 인 환자는 상기도 감염 시 혹은 마취 후 급성 호흡부전이 발생할 수 있다. 이러한 환자들은 맥박산소측정기로 산소포화도를 감시하여야 하며, 적절한 보조 기침을 시행하여 산소포화도를 95 % 이상 유지할 수 있게 하여야 한다. 호흡곤란이나 고탄산혈증이 있는 환자들은 호흡기 보조 없이 정상적인 폐포환기와 산소포화도를 유지할 수 있을 때까지 비침습적 IPPV를 사용해야 한다. 만성 폐포저환기 증상이 있으며7) 호흡기계 감염시 마다 호흡부전이 발생하는 환자들은 대부분 폐활량이 1,200 ml 이하이다. 이러한 지연발연성 만성 환기부전 환자는 야간 비침습적 IPPV를 사용해 주는 것이 좋다.11)

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