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의료 기술 분야에서 ECMO(체외막산소화)는 중증 호흡 또는 심부전 환자를 지원하는 데 중요한 역할을 합니다. ECMO는 심장과 폐가 기능을 제대로 수행할 수 없는 개인의 산소 공급과 순환을 보장하는 생명을 구하는 절차입니다. ECMO의 중요성과 기능을 이해하려면 해부학과 심폐 생리학에 대한 기초적인 이해가 필수적입니다. 이 블로그에서는 해부학 및 심폐 생리학의 주요 측면을 살펴보고 ECMO에 대한 상세적인 정보를 제공합니다.
Anatomy & cardiopulmonary physiology Anatomy
심장, 혈관 및 혈액으로 구성된 심혈관계는 몸 전체에 산소가 공급된 혈액을 공급하고 산소가 제거된 혈액을 다시 폐로 운반하는 역할을 합니다. 근육 기관인 심장은 좌심방과 우심방, 좌심실과 우심실의 네 개의 방으로 구성되어 있습니다. 이 순환체계는 혈액 순환을 보장하여 다양한 장기와 조직에 필수 산소와 영양분을 전달합니다.
왜 VBGA를 봐야 할까?
- 산소 운반량(DO2)
대사가 이루어지는 조직에 운반되는 산소 운반량 - 산소 소모량(VO2)
분당 대사 과정에서 소모되는 산소량 대사 과정에서 전체 산소의 20-25% 소모
• 혼합정맥혈산소포화도(SvO2) 75%이상
• Normal [DO2:VO2=5:1]
If) DO2:VO2 < 2:1
저산소증 → 전신산증(systemic acidosis) → organ failure → ECMO 필요
Hemodynamic
Preload
전부하는 수축하기 직전에 심근(심장 근육)에 가해지는 신장 또는 장력의 양을 말합니다. 그것은 주로 이완기말 부피로 알려진 심장으로 돌아가는 혈액의 부피에 의해 결정됩니다. 확장기 동안 심장이 혈액으로 채워지면 심근 섬유가 늘어나 예하중이 증가합니다. 예압이 클수록 근육 섬유가 더 많이 늘어나 수축기(심장 주기의 수축 단계) 동안 더 강한 수축이 가능합니다.
전부하에 영향을 미치는 요인에는 정맥 환류, 혈액량, 심실의 순응도(탄성)가 포함됩니다. 임상 용어에서 사전 부하 측정에는 종종 중심 정맥압(CVP) 또는 폐동맥 쐐기압(PAWP)를 평가하여 심장의 혈액량을 추정하는 것이 포함됩니다
Afrerload
후부하는 좌심실에서 체순환으로(또는 우심실에서 폐순환으로) 혈액을 분출하기 위해 심장이 극복해야 하는 저항을 말합니다. 수축기 동안 심장이 작동해야 하는 압력을 나타냅니다. 후부하의 주요 결정 요인은 좌심실의 전신 혈관 저항(SVR) 또는 우심실의 폐혈관 저항(PVR)입니다.
후부하가 증가하면 심장은 저항을 극복하고 혈액을 효과적으로 분출하기 위해 수축 중에 더 많은 힘을 생성해야 합니다. 고혈압(고혈압) 또는 혈관을 좁히는 상태는 후부하를 증가시켜 심장이 혈액을 효율적으로 펌핑하는 것을 더욱 어렵게 만듭니다.
Normal Hemodynamic Values
| Parameter | Abbreviation | Normal values |
| Cardiac index | CI | 2.5-4.0 L/min/m2 |
| Cardiac output | CO | 4-8 L/min |
| Stroke volume | SV | 60-120 ml/min |
| Stroke volume index | SVI | 30-65 mL/beat/m2 |
| Mean arterial pressure | MAP | 70-100 mmHg |
| Systemic vascular resistance | SVR | 800-1200 dynes/sec/cm5 |
| Pulmonary vascular resistance | PVR | 50-250 dynes/sec/cm5 |
| Pulmonary artery systolic | PAS | 15-30mmHg |
| Pulmonary artery diastolic | PAD | 5-15mmHg |
| Pulmonary artery wedge pressure (pulmonary capillary wedge pressure) (Pulmonary artery occlusion pressure) | PAWP (PCWP) (PAOP) | 8-12mmHg |
| Central venous pressure (Right arterial pressure) | CVP (RAP) | 2-6mmHg |
Cardiac output (pump flow 계산)
C.I x BSA=Cardiac output
ex) 2.4×1.49=3.57L/min
ECMO Definition
• ECLS (Extracorporeal Life Support)
모든 형태의 심폐기능을 보조하는 장치를 뜻하는 포괄적인 개념
• ECMO (Extracorporeal Membrane Oxygenation)
체외막형 산소공급 장치, 인공폐와 혈액펌프를 이용한 심폐기능 보조
• PCPS (Percutaneous Cardiopulmonary Support) 경피적 심폐 보조장치
• VAD (Ventricular Assist Device)
인공폐없이 혈액펌프를 이용한 심실 기능 보조
• ECPR (Extracorporeal Cardiopulmonary Resuscitation)
심폐소생술로 ROSC(return of spontaneous circulation)가 되지 않거나 20분 이상 지속되지 못하고 반복적으로 심정지가 올 경우 ECMO를 삽입
ECMO
- 우리 몸에서 나온 혈액을 산소화하고 이산화탄소 를 배출하여 온몸으로 순환시켜주는 심장과 폐의 기능을 대신할 수 있는 의료장비
즉, 문제가 발생한 organ(심장, 폐)을 쉬게 하고 인공폐와 인공펌프를 이용하여 산소를 공급하고 이산화탄소를 제거하여 Systemic metabolism을 정상으로 유지하는 것!!
CPB vs ECMO
| CPB | ECMO | |
| 의미 | 심폐 바이패스를 의미함 | Extracorporeal Membrane Oxygenation(체외 막 산소 공급) |
| 사용 | 심장 절개 수술 중에 사용함 | 중증 호흡 또는 심부전 환자에게 장기적인 심장/호흡 지원 제공 |
| 동작 | 혈액을 심폐 바이패스 기계를 통해 순환/신체로 되돌림 | 환자의 혈액을 체외로 펌핑하고 산소를 공급하여 치유 유도 |
| 목적 | 혈류와 산소 공급을 유지하면서 심장 수술 수행 | 생명 유지 및 회복 지원 |
| 사용처 | 심장 외과에서 사용됨 | 중환자실(ICU)에서 사용됨 |
Indications/Contraindications
Indications
- 심인성 쇼크, 심정지(Cardiac arrest)
- Severe acute respiratory failure. 1회 호흡량, I:E ratio, PEEP 및 ventilator setting의 최적화 에도 불구하고 PaO2/FiO2 가 100mmHg 미 만의 저산소성 호흡부전
- ABGA상 pH 7.20 이하의 고탄산성 호흡 부전 증(hypercapnic respiratoy failure)
- 심장(Cardiac Transplantation) 또는 폐이식 (Lung Transplantation), 심실보조장치(VAD) 수술을 시행하기 전 가교역할(bridge)
- 심한 폐색전증(massive pulmonary embolism)
- 심장수술 후 심폐기 이탈을 하지 못한 경우
Contraindications
- VAD치료나 이식의 대상이 될 수 없는 회복이 불가능하다고 판단 되는 심장
- 전이된 악성종양
- 심각한 뇌손상
- 목격되지 않은 심장마비
- 충분한 조직 관류가 유지되지 않은 지연된 CPCR(cardiopulmonary cerebral resuscitation)
- 치료되지 않은 대동맥 박리
- 중증의 대동맥 판막부전
- 중증의 만성 장기 부전 (폐기종, 간경화, 신부전 등)
- 순응도(재정, 인지, 정신적, 사회적 지지 등)
- 말초혈관 질환
- VV ECMO의 경우 심부전, 중증의 만성 폐고혈압>50mmHg
- 항응고질환, 고령, 비만 등
ECMO Equipment
CAPIOX EBS(Emergency bypass system) – Terumo
QUADROX PLS(Permanent Life Support) (MAQUET)
BIO pump (Medtronic)
EBS Composition
Artery, venous line의 색깔 차이가 확연하다
PLS Composition
Oxygenator (산화기) + Gas blender
EBS vs PLS
EBS (Emergency bypass system)-Terumo
- Setup이 간단
- Auto priming가능
- 산화기 5일간 사용가능
- 장기간 사용시 빈번한 산화기 교체
- 응급상황에 적용
PLS (Permanent life support)-Maquet
- Set up이 간단하지 않음
- Auto priming 기능 없음
- 준비하는데 시간 필요.
- 산화기 (plasma leakage이 없어) 2주 사용가능
- 장기간 사용시 적합
다음 ECMO 글에 계속
Cannulation
Types of ECMO
Circuit related management
Patient related Management
Complications/ Troubleshooting
Weaning from ECMO
