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호흡재활이란?

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신경근육계 환자의 호흡재활(근육병, 루게릭병, 척수성 근위축증 등)
신경근육계 질환의 호흡기능 장애의 특징
  • 신경근육계 질환에서 호흡기계 합병증은 폐실질의 문제가 아니라 호흡근육의 약화로 인한 환기부전과 기도내 분비물 제거 장애로 인해 발생한다. 이들 환자에서는 호흡근육 약화로 인해 폐활량을 포함한 폐용적 감소를 동반하는 제한성 폐질환이 발생한다. 이 환자들은 빠르고 얕은 호흡을 하고 심호흡을 주기적으로 하지 못하기 때문에 인위적으로 폐를 팽창시켜 주지 않으면 무기폐가 발생한다. 1시간만 심호흡을 실시하지 않아도 미세 무기폐가 발생할 수 있다. 즉 장기간 심호흡을 하지 못하거나 만성적으로 저팽창(hypoinflation) 상태가 지속되면 영구적인 폐 제한이 발생할 수 있으며. 이로 인해 호흡시 약해진 호흡근에 가해지는 부하가 증가된다. 호흡 일량(work of breathing)의 증가는 호흡근의 대상부전(decompensation)을 야기시킬 수 있다. 즉 호흡근의 피로가 발생하여 혈액내 pH를 감소시키고, 심지어는 사망을 유발할 수도 있기 때문에 호흡근의 피로는 반드시 피해야 한다. 이를 위해서는 얕은 호흡이 가능하도록 뇌가 환기 조절기전을 재설정하여야 한다. 얕은 호흡을 함으로써 호흡근에 가해지는 부하는 줄어들지만 과이산화탄소증과 폐의 저환기(hypoventilation)가 유발된다.
  • 정상인들은 감기 등에 의해 호흡기내 분비물이 발생하면 기침을 하여 이를 외부로 배출시켜 폐렴 등의 합병증을 예방할 수 있다. 그러나 호흡근 근력이 약한 신경근육계 질환 환자들은 호기근의 약화에 의해 기침 능력이 감소하게 되고 이로 인해 기도 분비물 제거가 제대로 이루어지지 않기 때문에 폐렴이 쉽게 발생하며 무기폐가 악화될 수 있다. 이와 더불어 폐 및 흉곽의 구축을 의미하는 호흡기계 유순도(compliance) 감소는 기침의 흡입단계에 영향을 미쳐 기침 보조가 필요할 때 문제가 될 수 있다. 즉 적절한 기침을 유도하기 위해서는 기침 전 충분한 공기의 흡입이 선행되어야 하지만 호흡기계의 구축에 의해 폐의 팽창에 장애가 있으면 보조 기침을 유도하는데에도 한계가 있기 때문에 분비물 제거가 더욱 어려워지게 되는 것이다.
  • 이와 같은 신경근육계 환자의 호흡기계 병태생리를 정확히 이해하여 적절한 환자평가를 시행하고, 이를 근거로 환기를 보조해주고 기도내 분비물 제거를 효율적으로 해준다면 합병증을 최소화 할 수 있으며 이로 인한 사망을 줄일 수 있을 것이다.
환자평가
최대 흡기압 및 호기압 : Maximum inspiratory and expiratory pressure (MIP and MEP)
  • 호흡근 근력 약화가 주원인이므로 호흡근의 근력 상태를 파악할 필요가 있다. 폐용적 감소는 호흡근력의 약화가 상당히 진행된 이후에 나타나기 때문에 폐활량 측정기로 측정하는 폐용적 보다 최대 정적 압력을 측정하는 것이 호흡근 근력의 약화를 정확히 파악할 수 있다. 최대 정적 압력은 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.(그림 4)
  • 그림 4) 호흡근력 측정 모습

폐활량 : Vital capacity (VC)
  • 횡격막의 근력이 약화된 경우, 앉은 자세에서는 호흡곤란을 느끼지 못하더라도 누운 자세를 취하면 호흡곤란을 느끼는 경우가 많다. 즉 신경근육계 질환에서는 자세에 따라 폐활량이 다르게 측정될 수 있으므로 폐활량 평가 시에도 여러 자세에서의 측정이 필요하다. 또한 신경근육계 환자에서 흔히 문제가 되는 척추 측만증을 교정하기 위해 척추 보조기를 사용하면 흉곽 움직임을 제한 할 수 있으므로 보조기 착용 전후의 폐활량을 측정하여 착용 여부를 결정해야 한다.
최대 주입용량 : Maximum insufflation capacity (MIC)
  • 주입용량 : Maximum insufflation capacity (MIC) 약해진 호흡근육은 폐를 최대 용적까지 충분히 팽창시키지 못하며 최소 잔기량까지 압축시키지도 못한다. 이처럼 흉곽을 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 야기시킨다. 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.(그림5)
  • 그림 5) 최대 주입용량의 측정 모습

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. 호흡근력 약화로 인한 기침능력 감소는 기도 분비물 배출을 충분히 시키지 못하기 때문에 폐렴 등의 합병증을 유발하게 한다. 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 신경근육계 환자에서는 기침 능력을 평가하고 그에 따른 적절한 대처가 필요하다.
산화헤모글로빈 포화도 및 이산화탄소 분압 측정 : Oxyhemoglobin saturation (SaO2) End-tidal CO2
  • 호흡근력이 약한 신경근육계 질환 환자들은 만성 폐포 저환기(chronic alveolar hypoventilation) 상태인 경우가 많다. 호흡량 감소로 인하여 급성 고탄산혈증이 발생할 경우에는 체내 pH가 감소되고 이로 인해 호흡중추가 자극되어 심호흡을 함으로써 이산화탄소를 배출시킨다. 그러나 페포 저환기가 만성적으로 지속되면 고탄산혈증이 있더라도 신장의 보상 작용에 의해 자극효과가 상실된다. 이러한 상태에 있는 환자에서 산화헤모글로빈 포화도가 감소하였다고 산소만 공급할 경우 환자의 호흡은 더욱 약해져 고탄산혈증이 심화되는 이산화탄소 혼수(CO2 narcosis)를 유발할 수 있다. 따라서 신경근육계 질환 환자에서 산화헤모글로빈 불포화 현상을 보일 경우 고탄산혈증 유무를 고려하여 치료에 임해야 한다.
  • 환자의 환기 상태를 파악하기 위해 산소분압과 이산화탄소 분압을 측정할 때 일반적으로 동맥혈액 가스 검사를 시행한다. 그러나 신경근육질환에서는 여러 상황에서의 환기 상태를 파악하여야 하기 때문에 정확도는 약간 미흡하지만 맥박산소측정기(pulse oxymeter)를 이용한 산소포화도 측정과 호기말 이산화탄소분압측정기(capnometer)를 이용한 호기말 이산화탄소를 여러 상황 하에서 연속적으로 측정하여 치료에 적용하는 것이 좋다. 예를 들면 횡격막 약화가 동반된 근위축성 측삭경화증 환자의 경우 누운 상태에서의 폐활량이 앉은 상태에서의 폐활량보다 상당히 낮게 측정되며 경수 척수손상 환자와 같은 경우는 반대 현상이 일어나기 때문에 자세에 따른 환기 상태의 분석이 필요하며, 같은 환자의 경우라도 수면 시는 환기량이 감소하기 때문에 호흡부전의 경계 상에 있는 환자들은 깨어 있을 때와 수면 시의 상태 파악도 중요하다. 따라서 이러한 상황 모두를 동맥혈액 가스 검사를 시행하여 파악하는 것은 무리가 있으며, 동맥혈 검사 시는 통증을 유발하기 때문에 통증으로 인한 호흡증가도 검사 결과에 영향을 미칠 수 있으므로 비침습적인 측정을 시행하는 것이 치료를 위해서는 더욱 유익한 정보를 제공할 수 있다.
호흡 재활 치료
흉부 물리치료
  1. 1. 흡기근 저항 운동(Inspiratory resistive exercise)

    기구를 이용하여 흡기구의 구멍을 조절하거나 일정압력 이상일 때만 밸브가 열려 흡기할 수 있도록 하여 흡입시의 저항을 증가시켜 흡기근을 강화시키는 호흡운동이다. 이러한 강화운동을 통해 흡기근의 근력과 지구력을 증가시킴으로써 환자의 운동내성을 증가시킬 수 있다

  2. 2. 유순도 유지(Maintenance of pulmonary compliance) 운동

    팔다리 관절이 굳지 않게 관절 가동 운동을 시켜 주듯이, 폐도 주기적으로 팽창시켜 유순도를 유지해 주어야 한다. 이러한 목적을 위해 시행하는 운동이 공기 누적 훈련(air stacking exercise)이다. (동영상4) 시행 방법은, 환자에게 스스로 흡입할 수 있는 최대 용량을 들어 마시게 한 후 마우스피스나 비구강 마스크를 통해 공기를 최대한 추가로 주입하는 것이다. 효율적이 기침을 하기 위해서는 충분한 공기흡입이 선행되어야 한다. 자발적으로 폐를 충분히 팽창시키지 못하더라도 이러한 치료를 통해 폐 및 흉곽의 유연성이 유지되면 자가 호흡 후 공기를 수동적으로 추가 주입시킬 수 있다. 공기를 추가로 주입하면 기침 시 폐의 반동압(recoil pressure)을 증가시킬 수 있기 때문에 보조 기침을 강하게 유도할 수 있다. 또한 폐의 팽창훈련으로 인한 무기폐증의 예방은 폐 환기를 유지하여 원활한 산소공급 및 이산화탄소 배출을 도울 수 있다. 이러한 훈련은 폐활량이 정상 예측치의 70 % 이하로 감소하기 전에 시작해 주는 것이 좋다. 한번에 10회 내지 15회, 하루 2회 내지 3회 시행한다.

  3. 3, 기도 분비물 제거
    1. 1) 보조 기침

      기침은 감기 등에 의해 분비물이 생길 때 이 분비물을 외부로 배출시켜 폐렴 등의 합병증을 발생하지 않게 하는 우리 몸의 중요한 보호기능이다. 이러한 기침을 효율적으로 하기 위해서는 흡입(inspiratory phase), 압박(compression phase), 배출(expulsive phase)의 기침의 3단계가 정상적으로 이루어져야 한다.폐 질환 시는 이러한 기침 기능이 감소되어 있기 때문에 기도 분비물을 제거하기 위해 기침을 보조해 주어야 한다. 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. 최대 주입용량까지 공기를 추가로 주입하면 주입된 전체 공기량이 비록 1.5 리터 이상이 되지 않더라도 기침하기 위해 성문이 열릴 때 폐의 반동압을 상당히 증가시킬 수 있기 때문에 기침 능력을 증가시킬 수 있다(동영상 8).

      다음 2) - 7) 만성폐쇄성 폐질환 참조

    2. 2) 체위배액요법(postural drainage)
    3. 3) 두드리기(percussion) 및 진동(vibration)
    4. 4) Positive expiratory pressure (PEP) breathing
    5. 5) Flutter breathing, Acapella
    6. 6) Mechanical insuffiation-exsufflator (MI-E)/Cough Assist
    7. 7) High-frequency chest wall oscillation
신경근육계 환자에서의 호흡기 사용
개구리 호흡법(glossopharyngeal breathing, frog breathing)
  • 개구리 호흡법은 혀와 인두 근육을 이용하여 공기 덩어리를 삼키듯이 폐에 누적시키는 호흡법으로 신경근육계 환자의 환기부전 시 유용하게 이용될 수 있다. 특히 예기치 못한 호흡기 작동 장애 시 필수적인 호흡법이다. 한번에 60 ml 내지 200 ml의 공기를 누적시킬 수 있으며 1회 호흡 시 6회 내지 9회 시행하게 한다.
비침습적(Noninvasive ventilation) 인공 환기
  • 신경근육계 환자는 호흡근의 기능이 점차적으로 약해져 궁극적으로는 인공 호흡기의 도움을 받아야 생명을 유지할 수 있는 경우가 많다. 인공 호흡기 사용이 필요할 정도로 호흡 기능이 저하되더라도 알아들을 수 있을 정도의 발음이 가능하고 음식물을 삼킬 수 있을 정도의 연수근(bulbar muscle) 기능이 유지되면 기관절개를 시행하지 않고 비침습적으로 환기를 충분히 보조해 줄 수 있다. 비침습적 인공환기 방법으로 예전에는 몸통 호흡기를 많이 사용하였으나 현재는 비침습적 간헐적 양압 환기법(intermittent positive pressure ventilation: IPPV)이 주로 사용되고 있다.
  1. 1. 몸통 호흡기

    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 호흡기(동영상 5)가 음압 몸통 호흡기의 일종이다. 이러한 기구들은 호흡장애가 있는 척수손상 환자의 호흡보조 도구로 사용되며, 기관절개 상태에서 비침습적 호흡관리로 전환 시 유용하게 이용될 수 있다. 그러나 비침습적 간헐적 양압 환기법(intermittent positive pressure ventilation: IPPV)에 비해 이용이 불편하고 이동성이 떨어지기 때문에 그 이용 빈도가 많지 않다.


    몸통에 직접 작용하는 몸통 보조기는 rocking bed(동영상 6)와 간헐적 복부 압력 호흡기(intermittent abdominal pressure ventilator : pneumobelt)(그림 6)를 들 수 있다. Rocking bed는 상하로 움직이게 제작된 침대로서 복부내 장기의 이동을 이용하여 간접적으로 호흡을 유도하는 기구이다. Pneumobelt는 콜셋 혹은 벨트 형태로 된 공기 주머니를 주기적으로 부풀려 횡격막을 올려줌으로써 간접적인 호흡을 유도하는 장비이다.


    그림 6) Pneumobelt 착용 모습

  2. 2. 비침습적 간헐적 양압환기법(기관절개 없이 인공 호흡기 사용하는 법)

    폐활량이 미미하거나 자가 호흡이 없는 환자도 기도 분비물 제거만 적절히 한다면 기관절개 없이 비침습적으로 호흡기 관리를 시행할 수 있다. 기관절개술은 급성 호흡마비가 발생한 많은 환자의 생명을 구할 수 있었던 중요하고 필요한 시술이었다. 그러나 새로운 인공호흡기와 다양한 비강 마스크 및 마우스 피스의 개발, 그리고 분비물 제거 기술의 발전으로 인하여 기관절개를 시행하지 않고도 인공호흡기를 사용할 수 있는 비침습적 인공호흡기 사용이 증가하고 있는 추세이다. 기관절개 상태에서는 말하기, 먹기 등이 장애를 받게 되고, 기관절개 자체에 의해서도 분비물 증가, 감염근원 제공 등의 합병증을 유발할 수 있으며, 기관절개를 통한 기존의 흡입기를 이용한 분비물 제거는, 이 자체가 분비물 발생을 야기할 수 있으며, 높은 흡입 압력에 의해 기도가 손상될 수도 있다. 따라서 비침습적 인공호흡기 사용은 기관절개를 시행하여 인공호흡기를 사용하는 경우보다, 폐렴 발생률 및 호흡기계 합병증으로 인한 병원 입원 빈도를 줄일 수 있으며, 환자의 심리적 부담감 및 간병인의 간병 효율성, 그리고 환자의 삶에 대한 만족도 면에서 기관절개 보다 월등한 장점이 있다. 기관절개를 시행하는 경우 그 시점부터 환자는 모든 것이 의존적으로 되고 결국 식물인간같이 침상에서 제한된 삶을 살게 되는 경우가 많다. 하지만 비침습적으로 호흡기 관리를 할 경우 기관절개 없이 좀더 자유로운 환자의 활동이 가능해 지기 때문에 생명연장 뿐만 아니라 환자의 삶의 질도 향상시킬 수가 있다.


    이러한 비침습적 IPPV는 비강, 구강, 혹은 비구강으로 시행할 수 있다. 대부분의 환자는 비강 마스크를 이용한 IPPV를 선호하나 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.
    비침습적인 방법에 사용되는 이동용 호흡기는 일반 호흡기와 마찬가지로 pressure-limited 와 volume-limited 호흡기가 있다. 대표적인 이동용 pressure-limited 호흡기는 bi-level positive airway pressure (BiPAP) 호흡기이다. 그러나 이 호흡기는 무기폐증이나 기도 내 분비물에 의해 기도 저항이 증가되어 있을 경우 폐 환기에 필요한 공기를 충분히 주입하지 못할 수 있으며, 보조 기침에 필수적인 폐의 유순도 유지를 위한 공기누적 호흡운동을 시행할 수가 없다. 따라서 pressure-cycled 호흡기 보다는 volume-cycled 호흡기를 이용하는 것이 좋다.