중환자 호흡기 치료는 오랜 시간 의학 발전으로 많은 진전을 이뤄왔다.

하지만 폐호흡을 위한 기계 환기 시 최적화하지 못한 설정은 합병증 발생은 물론 환자 예후에도 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

실제로 급성폐손상(Acute Lung Injury·ALI)은 중환자실에서 매우 흔하게 발생하는 합병증 가운데 하나로 알려져 있다.

이는 폐 질환을 앓고 있는 환자 개별 상태에 맞는 인공호흡기 설정을 통해 폐 조직을 보호하는 것이 얼마나 중요한지 보여주는 사례로 볼 수 있다.

오늘날 폐 환기 전략은 전반적인 폐 기능을 반영하는 생리적 매개 변수에 크게 의존하고 있다.

하지만 폐질환 합병증들은 폐의 전체적인 정보에만 의존해 치료를 했을 때 발생하는 경우가 많다.

따라서 폐의 각 구역별 국소적인 인공호흡 분포에 대한 정보를 확인하고 환자에게 가장 적합한 인공호흡을 설정하는 ‘폐 보호 환기’(lung protective ventilation) 프로토콜이 요구된다.

환자를 보호하는 폐 보호 환기는 폐 손상 방지는 물론 다발성 장기 부전 발병 위험도 줄일 수 있기때문이다.

수십 년 동안 임상의들이 폐포 동원(recruitment)을 최적화하고 폐의 개방 상태를 유지하며 폐포 과확장(overdistension)을 방지·제한하는 방안을 모색해온 이유다.

그러나 환자에게 맞는 최적의 호기말양압(Positive End-Expiratory Pressure·PEEP)과 일회호흡량 설정을 찾아내는 것은 임상현장에서 여전히 해결해야 할 과제로 남아있다.

현재까지 임상에서 일반적으로 많이 활용하는 정보는 CT·MRI·흉부 X-선 촬영을 통한 것이다.

물론 이러한 방법은 폐의 부위별 상세한 정보를 제공한다.

문제는 침상에서의 지속적인 실시간 모니터링이 아니기 때문에 치료 후 시간이 지남에 따라 다양한 폐 영역이 어떻게 반응하는지 확인하고 환자 맞춤치료 전략을 세우는데 한계가 있다는 점이다.

더불어 CT·흉부 X-선 촬영의 경우 방사선을 사용해야하는 단점도 있다.

독일 다국적기업 ‘드레가’(Draeger)는 환자의 폐를 보호할 수 있는 가장 적합한 인공호흡 솔루션 개발을 위해 오래 전부터 의료기관 마취과·중환자실과 함께 다양한 연구를 진행해왔다.

이를 통해 침상에서 인공호흡 치료 시 폐 국소부위의 지속적인 정보가 필요하다는 것을 파악했다.

나아가 정보를 파악하는 방법 중 ‘전기 임피던스 단층촬영’(Electrical Impedance Tomography·EIT) 모니터링 기술을 통해 이러한 요구사항 해결이 가능하다는 점 또한 확인했다.

EIT는 ‘Electrical(전기적인) Impedance(임피던스·저항 값) Tomography(단층촬영)’의 약자로 환자의 흉부 둘레에 전류를 흐르게 한 후 흉부 단면에서 발생하는 환기 관련 임피던스 변화를 측정하는 기술.

1980년대 초 최초의 EIT 장비가 개발되면서 학계 관심도 높아졌다.

하지만 당시 EIT 장비는 임상현장에서 활용하기에 많은 제한점들이 있어 소수의 전문가와 연구그룹이 연구목적 도구로만 활용할 수밖에 없었다.

드레가는 실험 및 연구목적뿐만 아니라 실제 임상에서 환자 폐 기능 모니터링 장비로 사용할 수 있도록 EIT 연구개발에 착수해 2011년 ‘PulmoVista 500’ 상용화에 성공했다.

특히 PulmoVista 500은 침상에서 환자 폐호흡을 모니터링 할 수 있는 지평을 열었다는 점에서 임상적으로 큰 의미를 가진다.

기존에는 급성 호흡곤란 증후군(Acute Respiratory Distress Syndrome·ARDS) 환자 등 폐 손상의 비균질 분포를 CT나 다중 불활성 가스 제거법(Multiple Inert Gas Elimination Technique·MIGET)과 같은 비영상 기법을 통해서만 평가·확인할 수 있었다.

반면 인공호흡기 관련 폐 손상(Ventilator Associated Lung Injury·VALI) 위험을 최소화하기 위해 EIT 기술을 이용해 개발한 PulmoVista 500은 폐쇄된 폐 부위를 폐포모집술(lung recruitment maneuver)로 개방하고 최적화된 인공호흡기 설정을 통해 개방 상태를 유지할 수 있는지 직접 확인 가능한 방법을 현실화했다.

중환자실 호흡 모니터링 장비 PulmoVista 500은 ‘Pulmonary(폐)+Vista(보다)’에서 착안한 제품명 그대로 ‘폐를 본다’라는 의미를 갖고 있다.

16개 전극이 부착된 전극벨트를 환자 흉부에 채운 후 전류를 흘려보내면 환자의 폐가 전류에 대한 임피던스(저항 값)를 방출하고, 이 저항 값을 측정해 임피던스 이미지를 만드는 원리다.

PulmoVista 500은 이러한 EIT 기술을 이용해 환자가 호흡할 때 폐의 각 부분에 공기 분포가 ‘어디로, 어떻게, 얼마만큼’ 진행되는지에 대한 다양한 정보를 제공한다.

구체적으로 살펴보면, 환자 흡기·호기 시 폐 내에서 바뀌는 전압을 측정해 이미지를 구성하고, 해당 이미지를 통해 의료진에게 ▲폐 단면 ▲폐 단면 최대 호기 상태 ▲임피던스 파형 ▲각 영역별 임피던스 비율 값 ▲트렌드 데이터 등을 실시간 보여준다.

또 ▲석션 전후 폐 상태 변화 ▲1회 호흡량(tidal volume) 세팅 ▲호기말양압(PEEP) 세팅 ▲급성폐손상(recruitment maneuvers) ▲환자 포지셔닝 등 정보를 확인할 수 있다.

이와 함께 PulmoVista 500은 환자 흡기 시 폐포에 공기가 유입되면 임피던스 값이 증가하고, 이는 모니터에서 흰색과 파란색으로 나타낸다.

반대로 호기 시 폐포에 공기가 유출되면 임피던스가 감소하고, 이는 검은색으로 표시된다.

한국드레가 관계자는 “PulmoVista 500은 의료진이 침상에서 환자의 호흡을 지속적으로 모니터링 해 가장 적합한 호흡치료 전략을 세울 수 있도록 돕는다”고 설명했다.

이어 “특히 소프트웨어 1.20 버전의 새로운 기능 ‘Diagnostics view’는 자동으로 PEEP 조절을 인식하고, 그 조절에 따른 폐의 허탈(collapse), 과확장(overdistension), 일회호흡동원(tidal recruitment) 등 상태를 보여줘 의료진이 환자에게 가장 적절한 PEEP를 찾을 수 있도록 지원한다”고 덧붙였다.

PulmoVista 500은 2018년 신의료기술 평가를 완료해 현재 한시적 비급여로 환자 청구가 가능하다.