환기·관류 불균형: 건강의 숨겨진 위험

호흡곤란이 있는 환자에게 산소포화도나 동맥혈가스검사를 시행하는 이유가 뭔지 아시나요?

이는 혈액에 산소가 충분한지 확인하기 위해서인데, 이때, 혈액 속 산소가 정상보다 부족한 상태로 나타날 경우를 저산소혈증이라고 하죠.

저산소혈증은 폐렴, 천식, 만성폐쇄성폐질환, 폐색전증 등 다양한 질환에서 나타날 수 있으며, 그중 가장 흔한 발생 원리가 바로 환기·관류 불균형이에요.

환기와 관류는 쉽게 말해, 폐포로 들어오는 공기와 폐포 주변을 흐르는 혈액의 균형이라고 이해할 수 있어요.

저산소혈증과 저산소증

저산소혈증은 동맥혈 속 산소가 부족한 상태로 동맥혈가스검사의 PaO₂가 낮거나, 맥박산소측정기의 SpO₂가 낮게 나타날 수 있어요.

반면에 저산소증은 뇌, 심장, 근육 등 조직과 세포에 필요한 산소가 충분히 공급되지 않는 상태를 말해요.

저산소혈증이 심해지면 조직 저산소증으로 이어질 수는 있지만 두 게념이 완전히 같은 것은 아니에요.

즉, 빈혈이 심하면 산소포화도가 정상이어도 산소를 운반하는 헤모글로빈 자체가 부족해 조직에 전달되는 전체 산소량이 감소할 수 있으나, 동맥혈 산소가 조금 낮더라도 심박출량 증가와 같은 보상작용으로 조직 산소공급이 유지될 수도 있어요.

환기, 관류는 무엇일까?

환기(Ventilation)는 공기가 기도를 지나 폐포까지 들어오고 나가는 과정으로, 폐포에 산소를 가져다주는 것을 말해요.

관류(Perfusion)는 심장에서 나온 혈액이 폐혈관을 거쳐 폐포 주변 모세혈관을 흐르는 과정을 말해요. 이때 모세혈관 속 혈액은 폐포에서 산소를 받아 전신으로 운반하고, 몸에서 가져온 이산화탄소를 폐포로 내보냅니다.

산소교환이 효율적으로 이루어지려면 폐포에 공기가 충분히 들어옴과 동시에 그 주변에 혈액도 적절하게 흘러야 해요. 즉, 공기만 있고 혈액이 없거나, 혈액은 흐르는데 공기가 없다면 정상적인 산소 교환이 어렵게 되겠죠.

이렇게 폐포의 환기량과 혈류량이 서로 맞지 않는 상태를 환기·관류 불균형(V/Q 불균형) 이라고 합니다.

정상적인 환기·관류 관계

건강한 폐에서도 자세와 중력에 따라 폐의 위쪽과 아래쪽으로 이동하는 공기와 혈액의 양이 다르기 때문에 모든 폐포의 환기와 관류가 완벽하게 같을 수는 없어요.

하지만 전체적으로 공기가 잘 들어오는 부위에서 혈액도 충분히 흘러 산소와 이산화탄소가 효율적으로 교환됩니다.

폐질환이 발생하면 특정 부위의 환기 또는 관류가 지나치게 감소하면서 균형이 깨지고, 산소화되지 않은 혈액이 전신으로 섞여 나가 저산소혈증이 유발될 수 있어요.

저환기·고관류 상태

낮은 V/Q 상태는 저환기, 고관류 상태로, 폐포 주변으로 혈액은 충분히 흐르지만 공기가 제대로 들어오지 않는 상태를 의미해요.

예를 들어 폐렴이 생기면 폐포 안에 염증성 분비물이 차면서 공기가 들어갈 공간이 감소하지만 혈액은 계속 해당 부위를 통과할 수 있어요.

이 혈액은 산소를 충분히 받지 못한 채 심장으로 돌아가 산소화된 혈액과 섞이게 되므로 전체 PaO₂와 SpO₂가 낮아집니다.

폐렴과 무기폐, 폐부종, 천식, 만성폐쇄성폐질환, 기도 내 분비물이나 부분적 기도폐쇄 등과 같은 질환에서 낮은 V/Q 상태가 나타날 수 있어요.

낮은 V/Q로 발생한 저산소혈증은 폐포 산소농도를 높여주면 혈액으로 이동하는 산소량이 증가하게 됩니다.

고환기·저관류 상태

반대로 높은 V/Q 상태는 고환기, 저관류 상태로 폐포에는 공기가 잘 들어오지만 주변 혈액이 충분히 흐르지 않는 상태를 의미한답니다.

대표적인 예로 폐색전증을 들 수 있어요. 즉, 다리나 골반에서 생긴 혈전이 폐혈관을 막으면 해당 폐포에는 공기가 들어오더라도 혈액이 도달하지 못하게 됨으로서, 해당 부위의 환기는 산소교환에 효과적으로 사용될 수 없어요.

이러한 부분을 사강이라고 하는데, 사강은 공기는 들어오지만 혈류가 없거나 매우 적은 부분을 의미합니다.

환자는 부족한 산소를 보상하기 위해 호흡이 빨라지는 등의 증상이 나타날 수 있어요.

이렇게 환기·관류 불균형으로 저산소혈증을 일으키는 대표적인 질환으로 폐색전증이 있습니다.

션트란 무엇일까?

션트는 혈액이 공기가 전혀 들어오지 않는 폐포를 지나거나, 폐를 거치지 않고 동맥혈로 섞이는 매우 심한 저환기 상태에요.

폐렴으로 폐포가 분비물로 완전히 차거나 무기폐(폐의 공기가 빠져나가 쭈그러든 상태)로 폐포가 완전히 주저앉으면 환기는 거의 없지만 혈류는 계속 유지될 수 있어요.

이럴 경우 산소를 투여해도 공기가 해당 폐포에 도달하지 못하므로 저산소혈증이 교정되지 않을 수 있습니다.

이러한 션트는 대표적으로 폐부종, 심한 폐렴, 급성 호흡곤란증후군에서 발생할 수 있어요.

특히 급성 호흡곤란 증후군에서는 고농도 산소를 투여해도 혈중 산소가 낮게 유지될 수 있어요.

저산소혈증 치료를 위해 산소만 공급하면 될까?

저산소혈증 치료에서는 산소를 공급하는 동시에 근본적인 원인을 해결해야 돼요.

폐렴에는 적절한 감염치료가 필요하고, 천식이나 COPD에서는 기관지확장제와 염증 조절이 필요할 수 있어요.

또한, 폐색전증은 혈전 치료가 필요하며, 폐부종에서는 이뇨제와 심장 기능 치료 등을 진행합니다.

기도에 분비물이 많다면 효과적인 기침, 체위 변경, 흡인과 수분 공급이, 폐포가 주저앉은 환자에게는 심호흡, 조기이상, 체위 변경과 양압환기가 도움이 될 수 있습니다.

즉, 산소는 혈액의 산소를 일시적으로 높이는 치료이고, 환기·관류 불균형을 일으킨 기저질환을 교정해야 지속적으로 호전될 수 있어요.