비침습적인 산소치료

Oxygen Delivery Systems

1. 산소 전달 시스템의 기본 원리

자발 호흡이 가능한 환자에게 산소를 공급하는 방법은 다양하며, 각 시스템은 산소 유량과 흡입 산소 농도(FIO₂)의 관계에 따라 구분된다.
산소 보조요법은 순수한 산소 가스로 공급되며, 실제 환자가 흡입하는 FIO₂는 산소 공급 속도와 환자의 흡기 유량 간의 균형으로 결정된다.
환자의 흡기 유량이 산소 공급 유량을 초과하면 부족한 부분은 실내 공기로 보충되며, 이로 인해 FIO₂는 감소한다.
안정 시 정상 성인의 흡기 유량은 약 15 L/min 정도이지만, 급성 호흡부전 환자에서는 100 L/min 이상까지 증가할 수 있다.
따라서 산소 공급 유량이 낮은 시스템은 호흡 노력이 크거나 급성 호흡부전이 있는 환자에게 충분하지 않은 경우가 많다.

 

2. 저유량 산소 공급 시스템

저유량 시스템은 산소 유량이 대체로 15 L/min 이하이며, 경도의 저산소혈증이 있고 호흡곤란이 없는 환자에게 적합하다.

저유량 비강 산소

비강 캐뉼라는 가장 흔히 사용되는 산소 공급 방식으로, 보통 1–6 L/min의 유량을 사용한다.
비교적 낮은 유량에서도 적용이 가능하며, 환자가 음식 섭취나 대화를 할 수 있다는 장점이 있다.
반면, 높은 FIO₂를 안정적으로 제공하기는 어렵다는 한계가 있다.

 

일반 안면 마스크

안면 마스크는 비강 캐뉼라보다 약간 높은 산소 농도를 제공할 수 있다.
일정 수준 이상의 유량이 유지되어야 하며, 마스크 구조상 실내 공기가 함께 흡입된다.
비강 캐뉼라에 비해 환자 불편감이 크고, 경구 섭취가 제한되는 단점이 있다.

 

 

3. 고유량 산소 공급 시스템의 개념

고유량 시스템은 높은 산소 요구량과 높은 환기 요구를 가진 환자를 대상으로 한다.
여기서 중요한 점은 산소 자체의 유량뿐 아니라, 실내 공기를 포함한 총 유량이 매우 크다는 점이다.
이를 통해 환자의 흡기 요구를 충분히 충족시켜 FIO₂를 보다 안정적으로 유지할 수 있다.

 

4. 저장백 마스크

저장백 마스크는 안면 마스크에 산소 저장백을 연결한 형태로, 충분히 팽창된 저장백을 통해 상대적으로 높은 산소 농도를 제공할 수 있다.
비재호흡 마스크는 일방향 밸브를 이용해 이산화탄소 재호흡을 최소화하도록 설계되었다.

이론적으로는 매우 높은 FIO₂ 제공이 가능하지만, 실제 임상에서는 마스크 밀착 문제나 밸브 이상 등으로 인해 기대만큼의 산소 농도가 유지되지 않는 경우가 많다.
또한 이산화탄소 재호흡이나 저장백 관리 문제로 인해 현재는 사용 빈도가 감소하는 추세다.

 

5. 공기 혼입형 마스크

공기 혼입형 마스크는 일정한 FIO₂를 제공하도록 설계된 장치다.
산소 유입부에서 고속 기류가 형성되면서 주변 공기가 함께 흡입되고, 이 혼합 비율을 통해 일정한 산소 농도가 유지된다.
산소 유량 자체는 높지 않지만, 총 유량은 매우 크기 때문에 고유량 시스템으로 분류된다.

과거에는 만성 이산화탄소 저류 환자에서 과도한 산소 공급을 피하기 위해 자주 사용되었으나, 현재는 맥박산소포화도 모니터링이 보편화되면서 사용 빈도가 줄어들었다.

 

6. OxyMask

OxyMask는 산소를 코와 입 주변으로 직접 분사하는 확산 장치를 이용해 비교적 낮은 산소 유량에서도 높은 흡입 산소 농도를 제공할 수 있도록 설계된 마스크다.
이산화탄소 배출이 용이해 재호흡 위험이 낮다는 장점이 있으며, 기존 비재호흡 마스크나 공기 혼입형 마스크보다 효율적인 산소 전달이 가능하다.
다만, 고유량 비강 산소에 비해 뚜렷한 임상적 우위는 제한적이다.

 

7. 고유량 비강 산소(High-Flow Nasal Oxygen, HFNO)

고유량 비강 산소는 최근 산소 치료에서 가장 중요한 발전으로 평가된다.
이 시스템은 가온·가습된 혼합 가스를 제공하며, 산소 농도와 유량을 독립적으로 조절할 수 있다.
높은 유량과 비강 캐뉼라 구조는 비인두 공간의 사강을 효과적으로 세척해 이산화탄소 재호흡을 줄인다.

이로 인해 환자의 흡기 요구가 증가하더라도 목표 FIO₂를 비교적 안정적으로 유지할 수 있으며, 호기말 폐 용적 증가를 통해 폐 순응도를 개선하고 호흡 일을 감소시키는 효과가 있다.
HFNO가 생성하는 낮은 수준의 양압 효과는 일부 환자에서 추가적인 폐 확장에 기여할 수 있다.

 

 

8. 임상적 효과와 의의

HFNO의 가장 중요한 임상적 장점은 단순한 산소화 개선을 넘어 호흡곤란을 완화하고 편안한 호흡을 유도한다는 점이다.
이는 환자의 과도한 자발 호흡 노력으로 인한 폐 손상 위험을 줄이는 데 기여할 수 있다.
일부 연구에서는 HFNO 사용이 기관삽관 빈도를 감소시켰다는 결과도 보고되었다.

이러한 장점으로 인해 HFNO는 기존의 전통적인 산소 치료를 대체하는 1차 치료 옵션으로 점차 권고되고 있으며, 급성 저산소성 호흡부전 환자에서 중요한 역할을 차지하고 있다.

 

정리

산소 전달 시스템의 선택은 단순히 산소 농도를 높이는 문제가 아니라, 환자의 흡기 유량과 호흡 부담을 함께 고려하는 문제다.
저유량 시스템은 경증 환자에 적합하지만, 고유량 시스템 특히 HFNO는 급성 저산소성 호흡부전 환자에서 산소화, 호흡 역학, 환자 편안함을 동시에 개선할 수 있는 핵심 치료 도구로 자리 잡고 있다.

* 본 글은 The ICU Book의 내용을 참고하여, 임상적 이해를 돕기 위해 재구성·정리한 글입니다.