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서론
마취통증의학과 의사는 수술장 혹은 회복실에서 자주 저혈압과 저산소증에 직면한다. 또한 전신마취 전 출혈성 혹은 패혈성 쇼크 환자, 전신마취 후 회복실/중환자실에서도 저혈압 환자를 만날 수 있다. 전신마취는 환자를 완벽하게 무의식상태를 유지하면서 수술을 성공적으로 마칠 수 있게 하지만 환자안전을 위하여 고도의 감시가 필요하며 이 중 뇌, 심폐, 그리고 간과 신장 등 주요 장기의 혈액순환을 마취 전 상태로 온전히 유지하는 것이 안전 마취를 위한 필수요소이다.
주술기에 저혈압이 발생하면 즉시 그 원인을 찾아 가장 적절한 치료를 시행하여야 한다. 저혈압의 원인은 매우 다양하므로 정확한 감별진단이 필요하다. 그러나 감별진단을 위해서 지금까지 시행한 많은 검사들은 불행히도 핵심적인 정보를 제공한다는 측면에서 제한적이거나, 부정확하고, 폐동맥 카테터 같은 경우는 매우 침습적이어서 사용빈도가 줄어들고 있다[1,2].
저혈압의 감별진단을 위해서 심장초음파는 현재까지 알려진 모든 단일 검사방법 중 가장 정확하고 신속하며 비침습적인 검사법이다. 또한 최근 컴퓨터 기술의 눈부신 발전으로 과거 초음파기기를 켜서 부팅하기까지 많은 시간이 소요되었으나, 최근 초음파기기는 거의 1분 정도면 검사를 시작할 수 있을 정도로 부팅시간이 빠를 뿐만 아니라 크기 또한 노트북 정도에 불과하다.
경흉심장초음파(transthoracic echocardiography, TTE)를 이용하여 심혈관계 응급평가를 수행하는 여러 가지 프로토콜 중 매우 유용한 방법 중의 하나인 FATE (focus assessed transthoracic echocardiography) 프로토콜은 97%의 중환자실 환자에게 성공적으로 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 심폐상태를 평가하기 위하여 70초면 이 프로토콜의 모두를 수행할 수 있을 정도로 간단하며, 특히 좌우 심방 심실의 박동 모두를 한눈에 볼 수 있는 심첨부 4방도의 경우 영상을 얻기 위하여 10초면 충분한 것으로 알려지고 있다[3]. 어떤 환자의 경우는 그냥 탐촉자를 갖다 대는 순간 심장박동이 매우 선명하게 보이는 경우도 허다하다. 또한, TTE는 경식도심장초음파(transesophageal echocardiography, TEE)와는 달리 금식이나, 진정제 투여 없이, bedside에서 즉시 시행할 수 있는 비침습적 검사이다. 따라서 TTE는 매일 저혈압에 직면하는 마취통증의학과 의사에게 저혈압 감별진단을 위해 매우 유용하며 반드시 숙지해야 할 검사법이라 할 수 있겠다.
더욱이 TTE 탐촉자(probe)를 심장부위에서 폐 쪽으로 이동하면 폐 초음파와 흉막 초음파를 볼 수 있다. 폐 초음파는 특히 기흉이나 폐부종의 진단에 매우 유용하며 일부 signs의 경우 진단정확도는 90–100%에 이른다. 따라서 심장초음파와 폐초음파를 동시에 관찰하면 심부전이 심화되어 폐부종까지 동반했는지, 심장기능은 정상이고 폐부종만 발생했는지를 감별진단 할 수 있다[4,5].
기본적인 TTE 창(window)
일반적으로 환자를 좌측으로 눕혀서 왼팔을 머리 뒤로 돌리고 검사하는 것이 원칙이다. 이는 좌측 폐로 인한 초음파 투과 방해를 막고 늑간을 벌어지게 하기 위함이다. 그러나 주술기에는 위치 변경이 불가능한 경우가 많아서 supine 위치에서 검사해야 하는 경우가 많다.
1. 흉골연창(parasternal window)
흉골 좌측의 2–4번째 늑간사이에서 탐촉자의 방향에 따라 장축단면도(long axis view), 단축단면도(short axis view)를 볼 수 있는 TTE의 가장 기본적 검사법이다. 단축단면도는 장축단면도에서 탐촉자의 방향표지가 피검사자의 왼쪽을 향하도록 90도 외측 회전시키면 얻을 수 있다. 이때 탐촉자를 피검자의 머리에서 심첨부(apex) 쪽으로 서서히 향하면, 4가지 중요한 영상, 즉 대동맥판 단면(aortic plane), 심실 기저부 단면(basal ventricular plane), 심실 중간 단면(mid-ventricular plane), 심실 첨부 단면(apical ventricular plane)이 보인다. 인공호흡기 사용 중에는 비록 정확한 영상을 얻었다 하더라도, 흡기시에 영상이 사라졌다가 호기시에 다시 나타나므로 처음 영상을 찾을 때 주의를 요하며 영상이 사라지더라고 탐촉자를 옮기지 말로 참고 기다려야 한다.
2. 심첨부창(apical window)
심첨4방도(apical 4 chamber view)는 심첨박동를 확인한 후 탐촉자를 대면 더 잘 찾을 수 있다. 탐촉자를 환자의 앞쪽으로 기울이면 심첨5방도(apical 5 chamber view)를 볼 수 있다. 탐촉자를 반시계 방향으로 60도 정도 회전하면 심첨2방도(apical 2 chamber view), 120도 정도 회전하면 심첨3방도 (apical 3 chamber view)를 볼 수 있으며, 이들 심첨2방도 심첨3방도 view는 심첨4방도 보다 비교적 인공호흡의 영향을 덜 받는다. 심첨4방도에서 우심실을 평가할 때는 우심실이 가장 크게 보일 수 있도록 심첨부의 탐촉자를 더욱 좌측으로 이동시켜 영상을 얻어야 한다.
3. 늑골하부창(subcostal window)
이 view는 마취통증의학과 의사에게 매우 유용하므로 반드시 숙지해야 한다. 피검사자를 바로 눕힌 상태에서 무릎을 굽혀 복부 근육을 이완 시키면 더 잘 보인다. 잘 안보이면 약간 상체를 세울 수 있다. 대개 심장이 수직으로 위치하여 심첨박동이 확실하지 않은 경우 apical window가 잘 안 보이고 subcostal view에서 잘 보이는 경우가 많다. 개복술시에는 불가능한 창이지만, 인공호흡기의 영향을 받지 않으며, 심정지시 심장 압박을 하면서 심장 초음파검사를 시도해 볼 수 있는 매우 유용한 검사 창이다. 의식이 있는 환자는 명치 끝을 누르게 되므로 불편할 수 있지만 전신마취 중에는 근육이완이 되어 있어서 부담이 없으며 잘 눌러지고 대부분 잘 보인다(Video 1).
늑골하 장축 단면도(subcostal long axis view): 심첨4방도와 유사한 단면이며 심방중격이 잘 보이므로, 심방중격결손 (atrial septal defect)이 의심될 때 유용하다.
늑골하 단축 단면도(subcostal short axis view): Subcostal long axis view에서 탐촉자를 반시계 방향으로 회전하여 얻을 수 있다. 이는 parasternal short axis view와 유사하며 특히 aortic plane에서 우심실 유출로 전체를 잘 볼 수 있다. 컬러 도플러를 이용하면 주폐동맥이 좌측 폐동맥과 우측 폐동맥으로 분지하는 곳까지 잘 볼 수 있는 경우가 많다. 탐촉자를 심장의 apex쪽이나 base 쪽으로 서서히 향하면 aortic plane, basal ventricular plane, mid-ventricular plane, apical ventricular plane도 볼 수 있다(Fig. 1).
Fig. 1
Subcostal long and short axis view, Color Doppler shows red-color inflow of superior vena cava (SVC). IVC: inferior vena cava, L: liver, RA: right atrium, RV: right ventricle, LA: left atrium, LV: left ventricle, AO: aorta, TV: tricuspid valve, PA: pulmonary artery.
늑골하 우심방, 하대정맥, 상대정맥, 간정맥: Subcostal short axis view에서 탐촉자를 회전시켜 방향을 환자의 머리 쪽으로 향하면 간과 함께 하대정맥(inferior vena cava)을 볼 수 있다. 우심방과 하대정맥 연결부위를 잘 관찰할 수 있으며, 상대정맥(superior vena cava)과 하대정맥은 컬러도플러 이용 시 혈류 유입을 볼 수 있다(Fig. 1). 상대정맥은 중심정맥 삽관시 카테터가 깊게 진입하면 이를 직접 관찰할 수 있다. 도플러 빔과 어느정도 각도를 맞출 수 있어 우심방압을 평가하는데도 유용하다. 간정맥은 하대정맥 혈류와 비슷하지만, 도플러 빔과 각도가 맞으므로 우심방압을 평가 할 수 있고 심한 삼첨판 역류도 평가할 수 있다[6].
저혈압의 감별진단과 심장초음파
저혈압의 정확한 치료는 가장 먼저 원인을 알아야 한다. 주술기에 발생하는 shock의 원인은 크게 4가지로 나눌 수 있다. 즉, 저혈량증과 전신혈관저항의 감소, 심부전, 폐쇄성심장이다[13]. 이중 심부전은 구체적으로 우심부전과 좌심부전으로 나눌 수 있으며 각각의 발생원인은 다양하다. 폐쇄성 심장의 원인은 심장내 폐쇄와 심장외 폐쇄이다. 심장내 폐쇄는 다시 우측과 좌측으로 나눌 수 있으며 우측폐쇄는 폐동맥색전(pulmonary embolism), 좌측폐쇄는 대개 승모판의 수축기 전방이동(SAM, systolic anterior motion of mitral anterior leaflet) 때문에 대부분 발생한다. 심장외 폐쇄의 원인은 대부분 심막이나 흉막에 다량의 공기나 혈액 등에 의해 발생하는 cardiac tamponade와 긴장성 기흉(tension pneumothorax) 때문이다.
1. 저혈량증과 심장초음파
저혈량증의 원인은 수술 중에는 출혈이 가장 큰 원인이지만 폐혈증이나 심한 전신부종 시에도 발생할 수 있다. 특히 anaphylaxis 같은 경우 출혈 없이도 갑자기 저혈압과 저혈량증을 동반하므로 염두에 두어야 한다. 초음파 소견은 확장기 수축기 모두 크기가 감소하여 전체적 심장크기가 감소하며(small heart) 빈맥과 함께 과역동 증세를 보인다. 승모판에서 도플러 검사를 하면 대부분 E/A ratio < 1이다. E/A ratio를 이용한 preload 평가는 나이, 빈맥, 서맥, 부정맥, 그리고 승모판 협착과 역류에 따라 영향을 받으므로 이를 고려하여야 한다. 대개 E/A ratio > 1이면 저혈량증은 드물다. E velocity는 저혈량증에 민감하며, 저혈량증에 의해 E/A ratio < 1 이하인 경우 수액부하를 하면 E/A ratio는 > 1로 변한다[14,15] (Fig. 2). 조직도플러의 E/e’ ratio도 preload 평가에 이용할 수 있다. E/A ratio > 0.95가 E/e’ ratio > 8.5을 동반하면 심장수술 시 저혈량증에서 회복하여 폐동맥쐐기압의 상승을 의미한다는 보고가 있다(민감도 82%, 특이도 91%)[14]. 저혈량증에서는 하대정맥 크기가 20 mm 미만이거나 호흡에 의한 직경의 변화가 50% 이상 나타난다.
Fig. 2
The mid-papillary view of left ventricle shows hypovolemia. Upper panel: (A) end-diastolic diameter, 3 cm, (B) end-systolic mid-cavity obliteration and kissing ventricle, (C) E/A ratio shows < 1. Lower panel: transmitral E/A ratio as a guidance of fluid administration: fluid challenge shows increase of E/A ratio from < 1 to > 1.
2. 전신혈관저항의 감소와 심장초음파
심장초음파는 심장을 보는 것이므로 저혈압의 원인 중 전신혈관저항의 직접적인 평가는 할 수 없고 간접적인 sign만 판단 가능하다. 혈관저항이 감소하므로 수축기말기 용적이 감소하는 과역동 현상을 보인다. 저혈량증 심장초음파 소견과 비교하면 수축기말기 용적이 감소하는 것은 같지만 확장기말 용적의 감소는 드물다. 저혈량증과 달리 혈관수축제를 사용하면 혈압이 상승하면서 수축기말 용적은 다소 증가한다.
3. 심부전과 심장초음파
좌심부전: 좌심장의 수축기능 평가는 저혈압의 평가에서 가장 중요하다. 임상적으로는 급성 심근허혈/경색 등에 의한 cardiogenic shock인지, septic shock 등에 의한 심장수축력 억제인지 감별해야 한다. 하지만 좌심장 기능평가 만으로는 잘못된 판단을 내릴 수 있으므로 다른 혈역학 지수와 같이 평가하는 것이 좋다. Swan-Ganz 카테터에서 측정할 수 있는 거의 대부분의 혈역학 지수는 TTE로 평가할 수 있으므로 비침습적 Swan-Ganz 라고 할 수 있다.
Cardiogenic shock의 경우 심근 수축력이 감소하면서 심박출량의 감소와 심실확장, 심장충만압 증가가 동반한다. 심근 수축기능은 수축기와 이완기 시의 좌심실 길이(length), 면적(area), 용적(volume)의 변화에 따라 shortening fraction (SF), fractional area change (FAC), ejection fraction (EF) 등으로 평가한다(Fig. 3). 심근 수축력은 누구든지 어느 정도 연습하면 눈대중(eyeballing)으로 평가해도 실제로 측정한 ejection fraction과 일치율이 매우 높다고 보고 되어 있다[16]. 저혈압의 원인 평가에서 ejection fraction 값이 정확히 31%인지 37%인지를 아는 것은 중요한 것이 아니다. 정확한 ejection fraction 값을 제시해야 하는 것도 좋지만 정상, 증가, 감소, 심한 감소 정도로만 평가해도 응급상황에 대처하고 원인 규명하는데 있어서는 충분하다고 할 수 있다.
Septic shock의 경우 심근수축력은 감소하지만 대개 심박출량은 증가되어 있고 심장충만압은 정상이므로 cardiogenic shock과 감별된다.
Fig. 3
Measurements of left ventricular systolic function, shortening fraction=(LVEDD-LVSD)/LVEDD; fractional area change=(LVEDA-LVSA)/LVEDA; ejection fraction=(LVEDV-LVESV)/LVEDV. LVEDD: left ventricular end-diastolic diameter, LVSD: left ventricular systolic diameter, LVEDA: left ventricular end-diastolic area, LVSA: left ventricular systolic area, LVEDV: left ventricular end-diastolic volume, LVSV: left ventricular systolic volume.
우심부전: 우심부전의 가장 큰 원인은 좌심부전이지만 갑작스런 저혈압 발생시 우심 부전을 동반하면 우심실기능을 평가해 보아야 한다. 우심실은 좌심실과 달리 폐로 volume transition을 위해 디자인된 구조이므로 평소에 높은 압력에 노출되지 않는다. 따라서 갑작스런 afterload 증가에 의한 급성 폐동맥 고혈압이 발생하면 우심실 부전에 빠지고 중심정맥압 상승, 간울혈 등이 발생한다. 우심실 기능저하는 TAPSE (tricuspid annular plane systolic excursion) < 16 mm, RV tissue Doppler (S’) < 10 cm/s, fractional area change, (end-diastolic area [EDA]-end-systolic area [ESA]/EDA) < 35% 등으로 평가한다. 만약 갑자기 RVEDA/LVEDA > 1이면 우측심부전과 폐동맥색전을 의심해야 한다(Fig. 4).
4. 폐쇄성 심장-심장내 폐쇄
우측 심장 폐쇄-폐동맥 색전: 매우 큰 색전은 직접 보는 경우도 있다. 그러나 대개 직접 보기는 힘들고 매우 특징적인 간접 증상을 볼 수 있는 경우가 많다. 정상적으로 우심 직경은 좌심 직경의 60% 이내인데, 폐색전에서는 60% 이상 이거나 심한 경우 좌심직경보다 클 수 있다. 우심첨부(apex)와 기저부(basal)의 수축력은 대개 보존되어 있으며 심한 폐동맥 고혈압을 동반하면 interventricular septum이 좌심 쪽으로 밀려서 특징적인 D-shape 좌심심을 short axis view에서 보인다[17,18] (Fig. 5).
폐고혈압을 시사하는 이차적 심초음파 소견은 D-shape 좌심실과 우심실 비후, 우심실 확장, 우심실 수축기능의 감소, 삼첨판 폐쇄부전과 우심방의 확장, 폐동맥혈류의 mid-systolic notch, 폐동맥 확장이다.
Fig. 5
Upper panel: The right ventricle (RV) was enlarged as compared with the left ventricle (LV) and the ratio between end-diastolic RV to LV diameter > 0.6. Short axis view of LV shows D-shaped LV, which implies severe pulmonary hypertension due to pulmonary embolism. Lower panel: systolic anterior motion (SAM, arrow) of anterior mitral leaflet obstructs LV outflow track, which shows dagger-shape blood flow in Doppler-echocardiography examination.
좌측 심장 폐쇄-SAM: Hypertrophic cardiomyopathy가 있거나 노인환자에서 S형 interventricular septum을 가지고 있으면 좌심실 유출로 폐쇄여부를 확인해야 하는데 SAM (systolic anterior motion of mitral leaflet)이 발생할 수 있기 때문이다[19]. 특히 이 질환은 평소에는 문제 없이 잘 지낼 수 있으나 수술이나 출혈 등에 의해 저혈량증이 발생하면 이에 대단히 예민하여 심한 저혈압이 발생할 수 있다. 이때 이를 간과하고 ephedrine, epinephrine 등 심근 수축제를 사용하면 혈압 상승 반응은 없고 오히려 좌심실 유출로 폐쇄가 더 심해져서 저혈압이 더욱 악화될 수 있으므로 반드시 이런 환자는 심장초음파를 이용하여 확진을 하여야 한다(Fig. 5). 또한 SAM이 심해지면 승모판 교합이 어긋나서 심한 승모판 역류가 발생할 수 있다. 이런 경우 심하면 저산조증을 동반한 폐부종까지 발생할 수도 있다. 즉 출혈로 인한 저혈량증이 과혈량증에서 보일 수 있는 폐부종을 동반하는 경우로 매우 상반된 이해하기 힘든 혈역학을 보일 수 있다. 예를 들어 77세 환자가 출혈이 심하게 발생한 후 저혈압과 폐부종을 동반한 저산소증 증세를 보여 심장 초음파를 하였더니 심한 승모판 역류를 동반한 SAM을 확진한 증례 등이 다수 보고되고 있다[20,21].
폐쇄성 심장-심장외 폐쇄: 수술 전후 acute cardiac tamponade가 발생가능성은 낮지만, 중심정맥 카테터나 폐동맥 카테터 삽입시 손상으로 발생할 수도 있다. 심장내부와 심낭 내 압력차이로 우심방과 우심실 free wall이 위축되며 호흡주기에 따라 심장내 혈류량이 변화하고, 심낭내압이 매우 높은 경우 우측심장은 매우 압박되어 저혈압이 발생한다. 급격한 심낭내 출혈의 매우 특징적이며 우심실은 확장기 위축, 우심방은 수축기 위축(수축기의 1/3 이상 지속)되어 swinging heart의 특징적인 소견을 볼 수 있다.
폐 초음파
폐 초음파는 최근 각광받고 있다. 급성 호흡부전 평가를 위한 BLUE (bedside lung ultrasound in emergency) 프로토콜과 급성순환부전의 치료 및 관리를 위한 FALLS (fluid administration limited by lung sonography) 프로토콜이 유명하다[4,5]. 초음파는 공기-조직 interface를 투과하지 못하므로 까맣게 보여서 그 동안 간과되어 되어 왔으나 최근 초음파 “artifact”를 좀더 유심히 관찰하면서 발전하게 되었다. 폐 탐촉자는 3.5–7.0 MHz가 좋지만 흔하지 않고 중심정맥 탐색용 고해상도 linear probe와 심초음파 탐촉자을 혼용하여 쓸 수 있다. linear probe는 흉막 초음파로 적절하지 않다.
결론
심장초음파 특히 TTE는 마취통증의학과 의사가 처음 사용하기에는 부담스럽고 또한 실제로 몇 번 해본다 하더라도 어느 정도 숙달될 때까지 시간이 필요하므로 진입 장벽이 있는 것은 사실이다. 또한 학습하기도 쉽지 않다. 그러나 이미 중환자의학과 응급의학과에서는 저혈압의 감별진단 등의 목적으로 심장내과의사의 도움 없이도 임상에서 광범위하게 이용되고 있다. 오히려 마취통증의학과에서는 늦은 감이 있다. TTE는 TEE보다 저가이며 금식도 진정도 필요 없고 오히려 익히기도 쉽다. 일단 조금 친숙해지면 흥미롭고 비침습적인 매우 유용한 진단 기구이다. 따라서 저혈압과 저산소혈증에 자주 직면하는 마취통증의학과 의사의 일상적인 심폐 진단 도구가 되어야 할 것이다.
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