급성 호흡부전(acute repiratory failure, ARF)

급성 호흡부전(acute repiratory failure, ARF)은 저산소혈증과 과탄산혈증이 빠르게 진행되는 증후군으로 산소 결핍으로 인하여 중요 장기의 기능 부전을 초래한다.

급성 호흡부전의 기준은 PaO2가 60mmHg 이하이면서 PaCO2는 45mmHg 이상이다. 만성 호흡부전 환자의 경우에는 원래의 PaCO2 수치보다 5mmHg 정도만 증가하여도 급성 호흡부전으로 간주한다. 호흡 부전은 크게 폐 병변 또는 심박출량 저하로 산호가 혈액으로 이동하는 것을 방해하는 저산소혈증성 호흡부전과 환기부전으로 이산화탄소 제거가 부적절한 과 탄산 혈증성 호흡부전으로 분류된다.

저산소혈증성 호흡부전의 병태생리를 살펴보면, 저산소혈증은 환기/관류 비율의 불균형, 션트(shunt), 확산 장애, 저 환기로 야기된다.
환기 관류 비율 불균형은 허파꽈리와 모세혈관 간의 산소 확산을 적절하게 할 수 있는 폐포 환기량(4L/분)과 폐 관류량(5L/분) 간의 비율이 부적절하여 저산소혈증을 초래하는 것을 의미하며, 기도 내 분비물 증가, 기도 평활근 수축, 무기폐, 통증 등으로 야기된다. 통증은 흉벽의 운동을 저하해 저 환기를 유도하며 교감 신경계 활성으로 스트레스에 대한 반응인 근육 수축, 혈관 수축 및 산소 소모의 증가, 이산화탄소 생산 증가를 가져온다.
션트(shunt)란 가스 교환이 이루어지지 않고 세포를 관류하는 혈액량으로 과도한 환기/관류 비율의 불균형으로 올 수 있다. 성인 호흡 장애 증후군(ARDS), 폐렴, 폐수종이 있을 때 발생하는데 허파꽈리 안이 체액으로 차서 가스 교환을 방해하는 경우에 발생한다.
확산 장애는 허파꽈리의 섬유화, 간질성 폐질환, ARDS와 같은 폐질환이 있을 때, 허파꽈리와 모세혈관 간의 막이 비대 되거나 파괴되어 초래된다. 휴식 시보다 운동 중에 확산 장애는 악화하는데 운동 중에는 혈액이 빠른 속도로 폐를 통과하여 적혈구에 산소가 확산하는 시간이 단축되기 때문이다.
폐포 저환기는 환기 저하로 동맥혈 이산화탄소 분압은 증가하고 산소 분압은 낮아지는 경우이다. 중추 신경계 질환, 흉벽 기능 억제, 근육 신경성 질환이 원인이다.
과탄산혈증 성 호흡 부전은 환기량 공급(호흡근의 피로로 느끼지 않고 호흡할 수 있는 최대 환기량)과 환지 요구량(정상 범위의 PaCO2를 유지할 수 있는 환기량) 간의 불균형으로 야기된다. 운동이나 대사 증가 시 증가하는 PaCO2를 적절하게 배출하도록 환기를 할 수 있어야 하나 환기 요구량이 환기 공급량을 초과하면 과탄산혈증이 오며 이를 환기 부전이라고도 한다. 원인과 병태 생리를 살펴보면 비정상적인 기도 저항과 허파꽈리(천식, 폐 기종, 만성 기관지염과 같이 기도에서의 공기 흐름 폐쇄와 허파꽈리 내에서의 공기 저류), 중추 신경계 이상(호흡 유도 저하), 흉벽의 기능 저하(폐량의 감소), 근육 신경성 질환(호흡근의 허약 감 또는 마비)이다.

급성 호흡부전 증상과 징후로는 동맥혈의 산소분압 급격한 저하 또는 이산화탄소 분압의 증가와 함께 분당 6회 이하 또는 30회 이상의 호흡수 변화, 얕은 호흡, 보조 호흡근의 사용, 흉곽과 복부 움직임의 부조화, 심한 기관지 경련, 혼란, 불안 및 혼수의 소견을 보인다. 호흡 부전은 폐 자체의 손상, 호흡 운동 억제, 호흡근 쇠약 및 비정상적인 흉벽 운동으로 더욱 악화한다.

진단은 병력, 이학적 임상 증상, 흉부 촬영 소견, 폐 기능 검사, 객담 배양 및 항생제 적합성 검사, 혈액 검사, 전해질 검사, 일반 요 분석, 심전도 등 각종 검사 소견을 고려하여 진단하지만, 동맥 혈액가스 분석이 필수적이다. 동맥혈가스분석 결과 이산화탄소 분압이 45mmHg 이상이고, 산소 분압은 60mmHg 이하일 때 급성 호흡부전으로 진단하며 이산화탄소 분압은 산-염기 불균형 상태를 평가하는 지표가 된다. 혈액 검사 중 적혈구 용적률은 산소 운반 능력을 알아보는 데 유용하다. 폐 조사(scan) 또는 폐혈관 촬영 소견으로 폐색전을 진단할 수 있고, 기관 내 삽관 환자에게는 삽관 위치 확인과 호기 시 배출되는 CO2로 폐 환기를 평가하기 위해 호기 말 이산화탄소를 측정한다.

급성 호흡부전의 치료 목적은 적절한 산소화와 환기 유지이다. 이를 위해 의학적 치료, 약물 요법, 산소 요법, 분비물의 제거 및 양압 호흡법 및 영양 요법을 시행한다.
일차적으로 원인 질환을 치료하고 저 환기를 신속히 진단하여 산소 공급을 최되화하며 적절한 심박출량과 혈색소를 유지하는 것이다. 환지/관류 불균형, 션트(shunt), 확산 장애를 적절히 치료하고 치료 효과를 동맥혈 가스분석 결과와 함께 지속해서 모니터한다. 조직에 도달하는 혈액의 양을 유지하기 위해 심박출량의 중요한 요인인 혈압, 흉강 내압 및 혈관 저항을 적절히 유지한다. 수축기 혈압은 수액 요법, 약물 등으로 최소 90mmHg를 유지하도록 하고, 90mmHg 이상이어도 의식의 저하가 있으면 저혈압으로 인한 대뇌의 관류량 부족이 원인이 아니라 동맥혈 산소분압이나 이산화탄소 분압에 문제가 있는 것이므로 유의한다. 양압 호흡법을 실시하는 경우 흉강 내 압력이 증가하여 정맥 환류가 저하되어 저혈압을 초래할 수 있으므로 교정한다. 산소를 조직으로 운반하는 헤모글로빈은 9~10g/L 이상 유지하도록 치료한다.

저산소혈증을 교정하기 위해 흡입 산소 농도를 24~32%로 하여 비강 캐뉼러(1~3L/분), 산소마스크, 벤투리 마스크 등을 이용하여 투여한다. 폐 내 션트에 의한 저산소혈증인 경우, 일반적인 산소 요법에 반응하지 않으므로 산소 공급, 기도의 습화, 노력성 호흡의 감소, 호흡근 피로 감소, 허탈된 허파꽈리에 공기 유입 및 션트 감소를 위해 호기 말 양압 호흡을 실시한다.
기도 내 분비물 정체는 허파꽈리와 모세혈관에서의 산소 확산과 이산화탄소 제거를 방해하여 호흡 부전을 더욱 악화시키므로 효과적인 기침, 적절한 수액 공급 및 기도의 습화, 흉부 물리 요법 및 기관 흡인을 통해 분비물을 제거한다.
양압 호흡법은 호기 말 기도 내에 일정한 압력을 가하여 허파꽈리 부위의 환기를 증가시키고 허탈된 허파꽈리를 다시 개방시키기 위해 시행한다. 기관 내 삽관 후 인공호흡기를 적용하는 침습적 방법과 안면 마스크를 이용하여 흡기와 호기 시에 양압을 가하여 폐를 팽창시키는 비침습적 방법이 있고 비침습적 방법은 저산소혈증 개선을 위해 흉벽 운동 제한성 폐질환이나 신경 근육성 질환이 있는 만성 호흡부전 환자에게 유용하게 사용할 수 있다.

폐포 환기를 증가시키기 위해 metaproterenol(Alupent), albuterol(Ventolin)과 같은 기관지 확장제를 처방에 따라 흡입하게 하고, 약물 효과를 관찰한 수 기관지 경련이 완화되지 않고 심해지면 aminophylline을 처방에 따라 정맥 수액에 혼합하여 유지 요법으로 주입한다. 기관지 확장제 투여 시 관류 부전이 있는 곳에 혈액 재분포가 이루어져 동맥혈 저산소혈증이 더욱 악화할 수 있으므로 산소 요법을 적절히 병행한다.
스테로이드는 기관지 경련 완화와 염증 반응 억제를 위해 사용한다.
폐포막 파괴로 폐 간질액이 빠져나가는 경우 폐포 환기와 저산소혈증을 초래하므로 폐충혈 감소, 심부전 개선, 심박출량 증가 및 심박수 감소를 위해 심부전을 함께 평가하면서 이뇨제, Digitalis를 투여한다.
기도 감염으로 과도한 분비물 축적, 발열, 산소 소모 증가, 염증과 체액으로 허탈된 허파꽈리를 치료하기 위해 흉부 X-선 촬영, 객담 배양 및 항생제 적합성 검사를 시행한 후 항생제를 투여한다.
불안이나 불안정은 뇌 혈류의 저산소증으로 발생하고 산소 소모, 이산화탄소 생산 증가, 노력성 호흡을 증가시켜 저산소혈증을 악화시키므로 진정제나 진통제를 처방에 따라 투여한다. 단 호흡이 억제되는 부작용이 있으므로 주의를 요구한다.

급성 호흡부전 환자의 열량 부족은 호흡근을 포함한 체내 근육량을 소모하는 원인이고 회복을 지연시키므로 급성기에는 구강 투여 시 흡인의 우려가 있으므로 정맥 주입용 영양 수액을 투여한다.