체내 수분 분포와 구획에 대한 기본 개념_The ICU Book

최초의 정맥 수액은 아편, 포도주, 맥주를 혼합한 용액이었으며, 거위 깃(quill)을 이용해 개의 정맥으로 주입되었다.
연도는 1656년이었고, 이 주입은 런던의 유명한 건축가 크리스토퍼 렌(Christopher Wren)—런던 세인트 폴 대성당(St. Paul’s Cathedral)의 설계자—에 의해 시행되었다.
이 주입에 대한 개의 반응은 다음과 같이 기록되었다.
“그는 극도로 취했으나, 곧바로 그것을 오줌으로 배출하였다”.

이 다소 희극적인 보고는 큰 주목을 받지 못했는데, 그 이유는 17–18세기 당시 질병 치료의 지배적인 접근법이 사혈(bloodletting)과 하제(purgatives)를 이용한 체액 제거였기 때문이다.
정맥으로 수액을 주입하는 치료적 이점은 19세기 초 콜레라 유행 동안 처음으로 인식되었으며, 이때 염화나트륨 용액의 주입이 예후를 일부 개선하는 데 성공하였다.
이후 위장관염 환자의 수분을 보충하는 데 정맥 수액이 점차 사용되었지만, 혈액 분획의 등장과 제2차 세계대전의 폭력성이 맞물린 1940년대에 이르러서야 정맥 수액 치료는 순환 소생의 핵심 수단으로 자리 잡게 되었다.
간단히 말해, 무혈성(asanguinous) 정맥 수액의 사용 없이는 중증 환자 치료는 불가능하다.
이러한 수액은 모세혈관 벽을 통과하는 경향에 따라 결정질 용액(crystalloid)과 교질 용액(colloid)으로 분류된다.
이 장에서는 이러한 수액들의 주요 특징을, 개별적으로 그리고 전체적으로 설명한다.

 

 

기본 개념(SOME BASICS)

체내 수분 분포(Body Water Distribution)

성인 인체에서의 체액 분포는 다음과 같이 요약할 수 있다.
1. 총 체수분(total body water, TBW)은 성인 남성의 경우 제지방체중의 약 60% (600 mL/kg), 성인 여성의 경우 제지방체중의 약 50% (500 mL/kg)를 차지한다.
2. TBW의 약 3분의 2(≈65%)는 세포내액에 존재하며, 나머지 3분의 1(≈35%)은 세포외액에 존재한다.

3. 혈장은 세포외액의 5분의 1(20%)에 불과하며, 나머지 80%는 사이질 공간에 위치한다
(뇌척수액과 흉막액에 할당된 소량의 체액은 제외).

위의 내용은 표 10.1에 평균 체격의 성인 남녀에서의 대표적인 체액 용적과 함께 제시되어 있다.
혈장 용적이 전체 체액의 6–7%에 불과하다는 점에 주목해야 하는데, 이는 수액 요법의 목표가 혈장 용적을 지지하는 데 있기 때문이다.

 

 

 

삼투압(Osmotic Forces)

세포내액과 세포외액 사이의 수분 분포는 각 구획의 상대적 삼투 활성에 의해 결정된다.
즉, 삼투 활성이 더 높은 구획이 더 낮은 구획으로부터 물을 끌어당긴다
(상대적 삼투 활성은 흔히 긴장도(tonicity)로 표현된다).
삼투 활성은 용액 내 용질 입자의 수에 의해 결정되며, 용질의 크기, 전하, 화학적 성질에 의해 결정되지는 않는다.

나트륨은 세포외액에서 가장 풍부한 용질이므로, 세포외액 용적의 주된 결정 인자이다.
삼투 활성은 삼투농도(osmolarity)—용액 부피당 삼투 활성—또는 삼투질량농도(osmolality)—물 부피당 삼투 활성—로 표현할 수 있다.
세포외액(혈장)은 93%가 물이므로, 삼투농도와 삼투질량농도는 흔히 서로 혼용되어 사용된다.

 

교질 삼투압(Colloid Osmotic Pressure)

혈관 내 구획과 혈관 외 구획 사이의 수분 분포는, 혈관 내피를 자유롭게 통과하지 못하는 혈장 내 고분자 물질의 삼투 활성에 의해 영향을 받는다.
혈장 단백질이 이러한 삼투 활성의 주된 원천이며, 이 활성은 혈관 내 구획에 물을 유지하는 역할을 한다.
이처럼 반투과성 또는 불투과성 고분자에 의해 생성되는 삼투압은 교질 삼투압(colloid osmotic pressure) 또는 종양압(oncotic pressure)이라 불린다.
Albumin(알부민)은 혈장에서 가장 풍부한 단백질이며, 혈장 교질 삼투압의 주된 원천이다.

Reference

Paul L. Marino. Chapter 10. Intravenous Fluids. The ICU book 5th ed.

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항정 상태에서 삼투압이 낮은 당질층(glycocalyx)하액이 혈장과 사이질액 사이에서 수분과 물질이동의 장벽 역할을 하며 당질층의 보존 여부는 혈장과 사이질액간 수액이동을 결정하는 가장 중요한 요소이다.
당질층에 의해 혈장단백질이 혈관내에 머무르면서 혈장 교질삼투압을 유지할 수 있고 혈관내에 수액을 붙잡아 둘 수 있지만 삼투압이 낮은 당질층하액 때문에 사이질액은 혈관내로 직접 흡수되기 어렵다.
이로써 albumin 등 colloid fluid를 투여하여 혈장의 삼투압이 증가하여도 조직의 부종이 빠르게 개선되지 않는 이유를 설명할 수 있다.
결국 혈장과 사이질액간 수액이동은 모세혈관압과 혈장삼투압의 차이에 의해서 혈관 내에서 밖으로, 한 방향으로만 일어나며 혈장 리필은 림프채널을 통해서만 이루어진다.

 

혈관내피 기능에 결정적인 역할을 하는 당질층은 허혈이나 저산소 상태에서 쉽게 손상되는데 염증, 출혈 등 허혈상태뿐 아니라 수액과다의 경우에도 당질층이 손상되어 혈관내벽의 장벽기능이 급격히 상실된다.
당질층이 손상되면 혈장삼투압이 수액이동에 힘을 발휘하지 못하게 되는 한편 혈관내벽에 혈소판 응집과 백혈구 유착이 일어나고 그로 인한 혈관내벽의 2차 손상이 더욱 가속화된다.
패혈증, 외상 등에서 당질층의 손상은 당질층 분해산물인 syndecan-1, heparan sulfate, hyaluronan 등으로 유추해 볼 수 있으며 환자의 중증도와 관계 잇는 것으로 알려져 있다.
당질층을 유지, 복원하는 것이 수액요법의 중요한 부분으로 강조된다.

Reference

중환자의학. 대한중환자의학회

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# 중환자 개별 특성에 맞춘 수액 소생술

https://blog.naver.com/dailyreview7/224135127700

중환자 개별 특성에 맞춘 수액 소생술_Personalised fluid resuscitation in the ICU: still a fluid concept?