본문내용
1. 기본간호학 - 산소화 해부, 생리 요약
1.1. 서론
산소화는 간단히 말해 호흡의 과정을 통틀어서 말하는 개념을 뜻한다. 호흡은 인간에게 여러 가지 영향을 준다. 생리적 요인으로는 인체에 산소를 운반해 주고, 정서적 요인으로는 고른 영양 상태와 등과 같은 영역에서 관여한다. 이러한 산소화가 결핍된다면, 기도의 개방성이 낮아지면서 인체에 부정적인 영향을 끼치게 된다. 더 심하게는 혈액 내 산소가 감소하는 저산소혈증, 산소 포화도의 저하로 인한 피부, 손톱, 점막이 푸르스름하게 변색되는 청색증 등의 증상이 나타날 수도 있다. 그러므로 나는 이번 과제를 시작함과 동시에 인체의 큰 역할을 담당하고 있는 호흡에 대해 자세히 알아보고자 한다.
1.2. 개념
1.2.1. 산소
산소(Oxygen)는 지구 표면에 있는 원소 중 무게로 양이 가장 많은 원소이다. 무게 비로 대기의 23%, 암석권의 46%, 수권의 85% 이상(바닷물은 약 85.8%, 순수한 물은 88.8%)이 산소이다. 산소는 거의 모든 원소와 결합하여 기체 또는 고체의 산화물을 만든다. 또한 생물체의 구조를 이루는 대부분의 분자에 포함되어 있으며, 호흡에 필수적이다. 산소는 인간을 비롯한 생물의 생명 활동에 필수적인 물질로, 호흡과정을 통해 세포에 공급되어 에너지 대사에 이용된다. 이처럼 산소는 생명체의 생존에 필수적인 역할을 하고 있다."
1.2.2. 호흡기계
호흡기계는 공기 중의 산소를 흡입하고 에너지 대사의 결과로 발생한 이산화탄소를 배출하는 기능을 하는 계통이다. 해부학적으로 호흡기계는 기도, 허파, 호흡근, 가슴우리로 이루어져 있다.
호흡기계는 공기를 들여보내는 상부 호흡기계와 공기가 이동하는 하부 호흡기계로 나뉜다. 상부 호흡기계는 입, 코, 인두, 후두로 구성되며, 하부 호흡기계는 기관, 기관지, 세기관지, 폐포, 폐모세혈관망, 흉막, 폐로 이루어져 있다.
입은 음식을 담아 잘게 씹고 침과 섞는 역할을 하며, 소리를 내고 호흡에 관여한다. 코는 호흡기의 일부이며 동시에 후각을 담당하는 감각기관이다. 인두는 호흡기계와 소화기계에 공통으로 관여하는 근육성 관이다. 후두는 음성 기관으로서 기능을 하며 기도 반사로 인해 호흡기 내에 유입되는 것을 방지한다.
기관은 호흡 시 들어오고 나가는 공기의 이동 통로 역할을 하며, 점막의 섬모 운동과 점액에 의해 이물질이 제거된다. 기관지는 호흡 시 공기가 이동하는 통로이자 면역작용을 수행한다. 폐는 호흡을 담당하는 필수적인 기관으로, 늑골을 외늑간근에 의해 위로 올리고 횡격막을 아래로 내리면서 공기가 들어오고 나간다. 폐포는 모세혈관으로 둘러싸여 있으며, 폐포 세포에서 표면활성제가 분비되어 폐포의 팽창과 수축을 돕는다.
따라서 호흡기계는 주된 기능인 산소 섭취와 이산화탄소 배출 외에도 다양한 역할을 수행하며, 그 해부학적 구조와 기능이 매우 복잡하고 정교하게 이루어져 있다고 할 수 있다.
1.3. 구조와 기능
1.3.1. 상부 호흡기계
상부 호흡기계는 입, 코, 인두, 후두로 구성되며 호흡과 연관된 주요 기능을 담당한다.
입은 음식물 섭취와 발성 등의 기능을 하는 구강(oral cavity)으로, 입술부터 목구멍인 인두 시작 부위까지를 말한다. 코는 호흡기의 일부이자 후각을 담당하는 감각기관으로, 안면에서 돌출한 코와 그 내부인 비강으로 이루어져 있다. 코의 모양은 동물의 종류와 인종 및 개인차에 따라 다양하다. 인두는 호흡기계와 소화기계에 모두 관여하는 약 13cm의 근육성 관으로, 위쪽으로 비강, 앞쪽으로 구강, 아래쪽으로 식도와 후두로 통한다. 후두는 인두 바로 아래에 위치하며 성대가 있어 발성기관으로 기능한다.
이처럼 상부 호흡기계는 공기의 이동 통로이자 발성과 후각 등의 다양한 기능을 수행하는 중요한 기관들로 구성되어 있다. 이들은 아래의 하부 호흡기계와 연결되어 전체 호흡 과정에 관여하게 된다."
1.3.2. 하부 호흡기계
하부 호흡기계는 기관, 기관지, 세기관지, 폐포, 폐모세혈관망, 흉막, 폐로 구성되어 있다.
기관은 길이가 10~12cm, 지름이 2.5cm 정도이며 후두에서 기관지 사이를 이어주는 기도의 역할을 한다. 기관은 점막과 섬모의 작용으로 이물질을 제거하는 기능을 한다.
기관지는 호흡 시 공기가 이동하는 통로이며, 점막과 섬모의 작용으로 이물질을 제거하고 면역작용을 수행한다. 폐는 전체적으로 볼 때 반원추형으로 좌우 1쌍이 있으며, 심장과 함께 호흡기능의 핵심 기관이다. 폐의 흡기와 호기 운동은 늑골을 움직이는 근육의 수축과 이완에 의해 이루어진다.
폐포는 약 3~5억 개로 구성되어 있으며, 모세혈관으로 둘러싸여 있어 산소와 이산화탄소의 가스교환이 이루어진다. 폐포 세포 중 Ⅰ형 세포는 가스교환 기능을, Ⅱ형 세포는 표면활성물질을 분비하여 폐포 허탈 방지 기능을 한다.
이처럼 하부 호흡기계는 기관지와 폐를 통해 공기의 유출입과 가스교환을 담당하여 호흡 기능을 수행하는 핵심적인 부위라 할 수 있다"이다.
1.4. 호흡과정
1.4.1. 흡식
정상적인 흡식은 근육수축에 의하여 일어난다. 공기의 흡입은 흉곽확장과 횡격막 수축에 의해 흉강용적이 확대되어 폐포내압이 대기압보다 낮아 폐 내로 공기가 수동적으로 유입되기 때문에 일어난다. 안정 시 흡식이 일어날 때 폐내압력이 대기압보다 3mmHg 정도 낮아 매 흡식 때마다 500mL의 공기가 폐 내로 들어온다. 공기의 흡입은 근육의 수축으로 인해 흉강이 확대되면서 폐포압력이 낮아져 공기가 흡입되는 것이다. 즉, 흡식은 흉곽의 확장과 횡격막의 수축에 의해 이루어지는데, 이로 인해 폐포 내의 압력이 대기압보다 낮아지면서 공기가 폐 내부로 들어오게 된다. 이는 능동적인 운동 과정으로 볼 수 있다.
1.4.2. 호식
정상적인 호식은 근육 이완과 탄성반동에 의하여 일어난다. 안정 시 호식은 횡격막과 폐가 본래의 위치로 되돌아오고, 폐용적의 감소는 폐포 내 압력을 대기압 이상으로 높이면서 공기를 내보내게 된다. 흡입한 공기의 최후의 150ml는 가스 교환 능력이 없는 기관이나 기관지에 남기 때문에 폐포에 도달해서 가스 교환에 참가하는 것은 1회 환기량 150ml이며, 이것을 폐포 환기량이라고 한다. 얕은 호흡을 많이 하면 기관지에 남는 부분이 상대적으로 증가해서 폐포 환기량이 적어지며 가스 교환의 효율이 낮아진다.
1.4.3. 폐환기
폐환기는 횡격막과 늑간근의 수축과 이완에 의해 공기가 폐의 외부와 내부로 이동하는 것을 말한다. 이렇듯 호흡 운동에 의하여 폐에 공기가 드나드는 것을 폐환기라고 하며, 1분간의 양을 환기량이라고 한다. 성인은 안정 시에 1회 500~700ml, 1분간에 6~8L를 환기한다. 운동 때에는 운동량에 거의 비례해서 증대하고 최고치는 100ℓ 이상에 달한다. 훈련을 받지 않은 사람은 최고치가 작으나 트레이닝에 의해 증대된다. 흡입한 공기의 최후의 150ml는 가스 교환 능력이 없는 기관이나 기관지에 남기 때문에 폐포에 도달해서 가스 교환에 참가하는 것은 1회 환기량 150ml이며, 이것을 폐포 환기량이라고 한다. 얕은 호흡을 많이 하면 기관지에 남는 부분이 상대적으로 증가해서 폐포 환기량이 적어지며 가스 교환의 효율이 낮아진다.
1.4.4. 폐탄성
폐탄성은 폐 조직의 확장력과 신장력을 말한다. 폐의 압력-체적 관계에서 얻어지는 수치로 체적변화/압력변화로 계산된다. 이 관계는 압이 작은 범위에서는 폐포내면피막의 표면장력에 지배되나, 이후는 폐 그 자체의 탄성에 의해서 결정된다.
한쪽의 비공에 압력계를 연결하고, 성대를 연 채로 수동적으로 폐의 체적을 변화시키면 폐와 흉곽이 종합된 압력체적관계가 얻어진다. 이 곡선에서는 총탄성이 얻어지나 흉강내압의 변화를 뺀 곡선을 그리면 탄성을 구할 수 있다. 정상 수치로 남자는 0.181/cmH2O, 여자는 0.141/cmH2O라고 한다.
폐는 음압의 흉곽 내에서 끊임없이 수축ㆍ팽창을 되풀이하여 환기하고 있다. 따라서 폐의 탄성수축력의 저하나 흉곽의 탄력성의 변화는 직접 환기기능의 장애를 초래한다. 폐탄성은 폐, 흉곽계의 이와 같은 역학적특성을 측정하여 환기운동이 적정하게 실시되고 있는지 어떤지를 객관적으로 평가하는 방법이다.
1.4.5. 가스교환
가스교환은 폐포와 모세혈관 사이에서 일어나는 산소와 탄산가스의 기체교환을 말한다. 폐포 내의 산소분압은 100mmHg이고, 정맥혈의 산소분압은 40mmHg이므로 60mmHg의 분압차에 의해 산소가 폐포에서 정맥혈 속으로 확산하여 들어간다. 정맥혈의 이산화탄소분압은 46mmHg이고, 폐포의 이산화탄소분압은 40mmHg이므로 이산화탄소는 혈액으로부터 폐포로 확산할 수 있다. 이때, 이산화탄소의 배출은 헤모글로빈에 의하여 촉진된다. 환원헤모글로빈이 산화헤모글로빈으로 변하면 산성이 되기 때문에 적혈구 내의 중탄산염으로부터 염기를 얻는다. 그리고 탄산수소이탈효소의 작용에 의하여 탄산은 물과 이산화탄소로 분해되므로, 이산화탄소의 분압이 증가하여 혈액에서 폐포로의 확산이 증대된다. 한편 조직에서의 가스교환은 조직의 활동에 따라 산소의 분압이 여러 가지로 변동하고 또한 장소에 따라 크게 차이가 있으나 평균 30mmHg로 가정하면 조직에 도달한 동맥혈의 산소분압 100mmHg와의 분압차 70mmHg에 의하여 산소는 조직 쪽으로 확산하여 나가고, 정맥혈의 산소분압은 40mmHg로 낮게 된다. 탄산가스의 분압도 조직에 따라 다르므로 평균 50mmHg로 가정하면 동맥혈의 탄산가스의 분압인 40mmHg보다는 10mmHg만큼 높으므로 이 압력경사에 따라서 조직으로부터 혈액 내 확산하여 들어와서 정맥혈에서는 탄산가스 분압이 46mmHg로 증가한다. 이와 같이 가스교환은 필요에 따라 조절되는 메커니즘이 있다고 할 수 있다.
2. 산소요법과 ABGA
2.1. 산소요법
2.1.1. 산소요법 적응증
산소요법 적응증은 다음과 같다.
저산소증의 치료를 위해 산소요법이 필요한 경우는 호흡기계 장애, 심혈관 장애, 중추신경계 장애, 호흡 활동 감소 등의 문제가 있을 때이다. 구체적으로는 COPD, 폐렴, 폐고혈압, 심부전 등의 호흡기계 질환과 협심증, 심근경색, 부정맥, 심인성 쇼크 등의 심혈관 질환, 그리고 아편성 진정제 중독, 뇌손상 등의 중추신경계 질환으로 인한 저산소증이 발생할 경우 산소요법이 필요하다."
산소요법의 목표는 동맥혈 산소분압(PaO2)을 유지하고, 심장의 부하를 감소시키며, 휴식이나 수면 및 활동 시 산소포화도(SaO2)를 90% 이상 유지하는 것이다."
2.1.2. 산소투여방법
산소투여방법은 환자의 상태와 증상, 그리고 투여해야 하는 산소의 농도와 유량을 고려하여 결정된다. 환자에게 적절한 산소를 공급하기 위해서는 다음과 같은 방법이 사용된다.
먼저 산소공급경로는 환자의 기도 상태에 따라 결정된다. 비강을 통해 산소를 공급할 수도 있고, 인공기도인 기관내관이나 기관절개관을 통해 공급할 수도 있다. 흡입산소농도(FiO2)는 환자가 흡입하는 공기 중 산소의 농도를 백분율로 나타낸 것으로, 투여해야 할 산소의 농도를 결정한다. 환자의 움직임, 협조도, 안위 및 비용 등도 산소공급방법을 선택할 때 고려된다.
산소공급전달체계에는 저유량장치와 고유량장치가 있다. 저유량장치는 대기 중의 산소가 많이 혼합되므로 낮은 농도의 산소를 제공하며, 환자의 호흡양상에 따라 실제 공급되는 산소량이 변화할 수 있다. 이에 비해 고유량장치는 산소를 농축하여 정확한 농도로 공급할 수 있고, 환자의 호흡 패턴과 상관없이 일정한 양의 산소를 제공할 수 있다.
저유량장치에는 비강캐뉼라, 단순마스크, 부분 재호흡 마스크, 비재호흡 마스크 등이 있다. 이 중 비강캐뉼라는 가장 흔히 사용되는 방법으로, 편안하고 적용하기 쉬우며 환자의 활동이 가능하다는 장점이 있다. 단순마스크와 부분 재호흡 마스크, 비재호흡 마스크는 산소의 농도를 높일 수 있지만 환자의 불편감이 클 수 있다.
고유량장치에는 산소 보유 캐뉼러, 경기관 카테터, 안면 텐트, 벤츄리 마스크, 인공호흡기 등이 있다. 이들은 낮은 유량에서도 높은 농도의 산소를 공급할 수 있지만, 가습이 잘 되지 않는다는 단점이 있다.
이와 같이 산소투여방법은 환자의 상태와 필요한 산소의 농도에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 간호사는 환자에게 가장 적절한 산소공급방법을 선택하여 적용해야 한다.
2.1.3. 산소공급전달체계
산소공급전달체계는 산소를 필요한 곳으로 전달하는 다양한 방법들을 말한다. 환자의 호흡 패턴, 산소요구량, 편안함 등을 고려하여 적절한 산소공급방법을 선택해야 한다.
저유량 장치는 대기 중의 산소가 많이 혼합되므로 낮은 농도의 산소를 제공한다. 비강캐뉼라, 단순마스크, 부분재호흡마스크 등이 이에 해당한다. 비강캐뉼라는 2-6L/min의 저속도로 24-44%의 낮은 농도 산소를 공급하는 가장 흔한 방법이다. 단순마스크는 6-12L/min으로 35-50%의 산소를 제공하며, 부분재호흡마스크는 6-10L/min으로 60-90%의 산소를 공급한다. 이들 저유량 장치는 간단하고 편안하지만 정확한 산소농도를 제공하기 어려운 단점이 있다.
이와 달리 고유량 장치는 산소를 농축하여 정확한 농도로 공급한다. 비재호흡마스크, 산소보유캐뉼라, 경기관카테터 등이 이에 해당한다. 비재호흡마스크는 5-15L/min으로 60-100%의 산소를 제공하고, 산소보유캐뉼라는 최대 8L/min으로 30-50%의 산소를 공급한다. 경기관카테터는 낮은 유량에서도 높은 농도의 산소를 전달할 수 있다. 고유량 장치는 정확한 농도의 산소를 공급할 수 있지만 환자의 활동과 편안함을 방해할 수 있다는 단점이 있다.
산소공급전달체계를 선택할 때는 환자의 산소요구량, 호흡패턴, 편안함 등을 종합적으로 고려해야 한다. 저유량 장치는 간단하고 편안하지만 정확성이 떨어지고, 고유량 장치는 정확한 농도를 유지할 수 있지만 활동에 제약을 줄 수 있다. 따라서 환자의 상태와 필요에 맞는 적절한 산소공급전달체계를 선택하는 것이 중요하다.
2.1.4. 합병증
산소요법의 합병증은 다음과 같다.
첫째, 연소(combustion)이다. 산소는 화재의 위험성을 증가시키므로 흡연을 금지시켜야 한다.
둘째, 이산화탄소 혼수(CO narcosis)이다. 정상적으로 이산화탄소의 축적은 호흡중추의 자극원이 되는데, COPD 환자들은 만성적으로 높은 수준의 이산화탄소에 내성을 지니게 되어, 산소투여를 하게 되면 COPD 환자들의 호흡 유발 능력을 감소시킨다. 산소요법 시 저유량으로 시작해 ABGA에서 적절한 결과를 얻을 때까지 유속을 천천히 조절해야 하며, 호흡억제가 발생하는지 주의 깊게 관찰해야 한다.
셋째, 산소 독성(O toxicity)이다. 고농도의 산소에 지속적으로 노출됨으로써 발생한다. 폐포 모세혈관막에 손상을 입히고, 폐 유순도(compliance)를 감소시켜 급성 호흡곤란 증후군(ARDS)이 발생할 수 있다. 50% 이상의 농도와 24시간 이상 산소 공급은 잠재적으로 산소 독성이 있다고 보며, ABGA를 통해 산소분압(PaO)을 유지시킬 정도로만 산소를 투여해야 한다.
넷째, 흡수성 무기폐(absorption atelectasis)이다. 정상적으로는 질소는 호흡하는 공기의 79%를 차지하며 혈류 내로 흡수되지 않고 폐포 허탈을 예방한다. 고농축 산소 공급 시 질소는 폐포 밖으로 빠져나가고 산소로 대체되는데, 이 때 기도가 폐쇄되면 산소는 혈류 내로 흡수되고 이로 인해 폐포가 허탈되어 무기폐가 발생할 수 있다.
다섯째, 감염(infection)이다. 가습기 지속 사용 시 pseudomonas aeruginosa 같은 감염 미생물인 세균이 성장하기 쉬우므로, 폐쇄 시스템으로 작동할 수 있는 일회용 기구 사용을 통해 예방할 수 있다.
이처럼 산소요법에는 다양한 합병증이 발생할 수 있으므로, 적절한 산소농도와 투여량을 유지하고 부작용을 모니터링하는 것이 중요하다.
2.2. ABGA(arterial blood gas analysis)
2.2.1. ABGA의 정의
동맥혈 가스분석(ABGA)의 정의는 다음과 같다.
동맥혈 가스분석은 폐의 가스 교환 능력을 알아보는 가장 주된 방법이며 중환자를 평가하고 관리하는데 가장 기본적으로 이용하는 검사이다. 폐의 O2와 CO2 운반기능을 알아보기 위한 검사로 폐가 O2를 조직으로 얼마나 ...
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