[232호 과학학술: 심폐소생술] 우리 모두를 위한 심폐소생술

일반적으로 심정지의 발생은 예측이 어렵고, 예측되지 않은 심정지의 60~80%는 가정, 직장, 길거리 등 의료시설이 아닌 장소에서 발생된다. 심정지가 발생된 후 4~5분이 경과되면 뇌가 비가역적 손상을 받기 때문에 심정지를 목격한 사람이 즉시 심폐소생술을 시작하여야 정상 상태로 소생이 가능하다. 그러나 이를 제대로 시행할 수 있는 사람은 많지 않다. 이에 본보는 심폐소생에 대해 제대로 인지하고, 행동할 수 있도록 심폐소생술에 대해 알리고자 한다.

우리 모두를 위한 심폐소생술

현대의학은 질병의 예방과 치료, 노화의 억제를 통한 건강한 삶의 영위에 주안점을 두고 발전하여 죽음의 예방과 지연이라는 실질적인 성과를 이루어냈다. 하지만 정작 이 단계를 넘어 죽음을 맞이한 인간을 다시 삶의 영역으로 되돌리는 것은 근래까지도 인간의 능력을 초월한 분야로 생각되어 이 분야에 관한 의학적 연구는 많이 부족하였다. 죽은 사람을 다시 살리고자 하는 인간의 노력은 불과 50여 년 전에 의학의 한 분야로 체계화되어 심폐소생술(cardiopulmonary resuscitation, CPR)이라는 이름으로 정립된다.

심정지 환자의 소생(蘇生)을 위해서는 빠른 시간 내에 호흡을 유지하고 혈액을 재순환시켜 조직으로 산소를 공급해주어야 한다. CPR은 인공순환·호흡을 통하여 조직으로의 산소공급을 유지하여 심정지로 인한 주요 장기의 비가역적 손상을 방지하고, 궁극적으로 환자의 심장박동을 회복시켜 심정지 환자를 소생시키는 치료술기이다. CPR은 1960년대 초에 처음 등장하였으나, 당시의 CPR은 단순히 흉부압박과 인공호흡만을 시행하는 것에 불과하였다. 하지만 의학기술이 발달하면서 현재의 CPR은 3가지 기능적 단계, 즉 기본소생술(basic life support, BLS), 약물투여, 전문 의료지식 및 의료장비를 필요로 하는 전문소생술(advance life support, ALS), 그리고 뇌손상을 최소화하기 위한 저체온요법, 심정지 재발 방지를 위한 관상동맥중재술과 같은 심정지 후 치료(post-cardiac arrest care)를 포함하는 포괄적 의술 분야로 자리매김하고 있다.

한편, 광범위해진 CPR의 표준화를 위하여 1993년에 CPR 국제연락위원회가 결성되어 2000년에 첫 국제 CPR 지침을 발표한 이래부터 5년마다 개정된 지침을 발표함으로써 모든 국가에서 사용할 수 있는 CPR의 과학적 근거를 제공하고 있다. 현재 우리나라는 2015년 발표된 국제 지침을 근거로 대한심폐소생협회가 개정한 ‘한국 심폐소생술 지침’을 사용하고 있다.

 

기본소생술

비의료인(非醫療人)에게 CPR이란 기본소생술을 의미한다. 기본소생술은 CPR의 첫 단계로, 목격한 심정지 발생의 신고부터 전문소생술이 시행되기 전까지 심정지 환자에게 시행하는 일련의 치료술기를 의미한다. 기본소생술의 중요성은 많은 연구에서 증명되었다. 대표적인 예로 병원 밖 심정지 환자 5,600여 명을 대상으로 캐나다에서 시행된 대규모 임상연구가 있다. 이 연구에서 심정지 현장에서의 기관 삽관 및 약물투여 등의 전문소생술 적용보다 기본소생술의 빠른 시행(빠른 신고, 목격자의 빠른 CPR, 8분 이내 제세동)이 환자의 생존율에 더 큰 영향을 미치는 것으로 보고되었다. 의료인과 비의료인 사이에 시행 방법의 차이가 있으나, 기본적으로 기본소생술은 의료인이 아니라도 간단한 훈련을 통하여 시행할 수 있는 행위(신고 및 응급의료체계 활성화, 흉부압박, 기도유지, 인공호흡, 제세동)로만 구성되어 있다.

▲<그림 1> 기본소생술 순서                  ⓒ대한심폐소생협회

흉부압박(Chest compression)

심장은 심근의 수축과 이완을 통해 혈액을 온몸으로 순환시키는 역할을 한다. 따라서 심정지는 혈액순환의 정지를 야기하여 조직손상을 일으키는데, 이를 극복하기 위한 인공순환의 방법이 바로 흉부압박이다. 1958년 니커보커(Knickerbocker)의사는 동물 실험을 하던 중 제세동을 위해 패들을 흉곽에 대고 힘껏 누르자 대퇴동맥의 압력이 올라가는 것을 발견하였다. 이는 흉부압박이 인공순환을 제공할 수 있음을 객관적으로 증명한 첫 발견이었다. 흉부압박을 통한 인공순환 발생기전 이론으로는 심장펌프설(cardiac pump theory)과 흉강펌프설(thoracic pump theory)이 있다. 하지만 이 이론들의 근거가 되는 대부분의 연구는 인체와 다른 동물을 대상으로 하였기에 인체의 혈류 유발 기전을 직접 설명하기에는 한계가 있다. 현재로는 어떠한 이론이 옳은지 아직 확정되지 않았다. 한 가지 이론만으로 설명하기보다는 흉부압박을 시행할 때, 심장펌프설과 흉강펌프설이 동시에 적용되어 혈류가 유발되는 것으로 본다. 다만 흉곽의 형태학적 특성, 탄성도, 심정지 경과시간, 압박 강도 및 방법에 따라 심장펌프와 흉강펌프의 작동 비율이 변화하는 것으로 추정하고 있다.
CPR의 성공은 심박출량(cardiac output, 1회 심박출량 × 맥박수)에 의해 결정된다. 특히 제세동 성공률과 자발순환회복률은 심근의 산소공급량을 결정하는 관상동맥관류압(coronary perfusion pressure, 이완기 대동맥압–이완기 우심방압)에 의해 좌우된다. 이들은 모두 흉부압박에 의해 직접적으로 영향을 받는다. 그러므로 빠른 속도로 깊고 강한 압박과 완전한 이완을 하는 정확한 흉부압박술은 심박출량과 관상동맥관류압을 상승시켜 CPR의 성공률을 올리는 매우 중요한 요소이다. 현재 CPR 지침은 흉부압박의 속도를 분당 100~120회, 압박 깊이를 5~6㎝로 제시하고 있다.
흉부압박술의 중요성은 더욱 강조되고 있으며 CPR 방법에도 변화를 가져왔다. 흉부압박과 인공호흡의 시행 비율은 초기 5:1에서 15:2로 변경되었다가 2005년 지침부터 현재의 30:2로 바뀌었다. 심근의 산소공급을 담당하는 관상동맥 관류는 정상적으로는 심장박동 이완기에 유발된다. 하지만 CPR 동안에는 흉부압박술에 의해 이루어지는데, 관상동맥관류압은 흉부압박을 시작하면 점진적으로 증가하나 중단할 경우 급격하게 감소하는 특징을 보인다. 또한, 여러 연구에서 흉부압박에 의한 관상동맥관류압이 15mmHg 이하 일 경우 자발순환회복률이 매우 낮은 것으로 나타났다. 따라서 높은 관상동맥관류압을 유지할 목적으로 흉부압박의 중요성이 더욱 강조되어 흉부압박:인공호흡의 비율이 30:2로 증가하였다. 흉부압박의 중요성은 CPR의 순서에도 영향을 미쳤는데, 초기 CPR 연구는 주로 익사자를 대상으로 하였기에 호흡유지를 우선해야 한다는 개념이 오랫동안 유지되어 ‘기도유지(A)-인공호흡(B)-인공순환(C)’ 순서의 CPR 방법이 원래 제시되었다. 하지만 다수의 구조자가 실제 CPR을 시행할 때 인공호흡을 주저하고, 때로는 이로 인해 CPR 자체를 시행하지 않는 일이 빈번하였고, 또한 일반인 구조자가 정확한 구강 대 구강 인공호흡법을 시행하기에는 어려운 점이 있어 결과적으로 CPR의 효율성이 떨어지게 된다는 지적이 제기되었다. 이와 더불어 CPR 초기에 인공호흡 없이 흉부압박만을 시행한 경우의 심정지 환자 생존율이 CPR을 전혀 시행하지 않은 경우보다 높고, 인공호흡과 흉부압박을 같이 시행한 경우와는 유사하다는 연구결과들이 다수 보고되었다. 이러한 점들이 고려되어 실제 효과적인 CPR이 심정지 환자에게 적용되도록 시행 순서가 2010년 CPR 지침을 기점으로 흉부압박을 강조한 ‘C-A-B’로 변경되었다.

▲ <그림 2> A. Aortic and right atrial pressure during CPR (30:2)
                       B. Initiation of continuous chest compression during VF                        ⓒ Berg RA et al. 2001

기도유지(airway)와 인공호흡(artificial breathing)

CPR 지침에서 제시하는 기도유지 방법으로는 머리기울임(head tilt), 턱들어올리기(chin lift), 턱밀어올리기(jaw thrust)가 있으나, 일반인 구조자에게 턱밀어올리기는 권장하지 않는다. 1959년 피터 사파(Peter Safar) 의사는 심정지와 같이 환자의 의식이 없는 상태에서도 머리기울임과 턱들어올리기만 이용해 환자의 기도를 유지할 수 있음을 증명하였다. 두 가지 방법으로 기도가 열린 상태가 유지되면 구강 대 구강 인공호흡법을 시행한다. 가슴팽창이 눈으로 확인될 정도의 1회 호흡량으로 1초씩 2회 인공호흡을 시행한다. 이 방법은 자원자를 대상으로 약물로 호흡을 마비시킨 후 구강 대 구강 인공호흡을 시행하고, 동맥혈 산소압과 이산화탄소압을 측정한 실험에서 구조 호흡으로 효과적이라는 사실이 증명되어 이후 널리 보급되었다. 이때, 흉부압박과 인공호흡을 동시에 시행하거나 호흡을 너무 세게 불어넣지 않도록 주의한다.
CPR에서 기도유지와 인공호흡의 목적은 체내의 적절한 산소화 유지와 이산화탄소 제거에 있다. 하지만 이를 위한 최적의 흡입산소농도, 1회 호흡량과 호흡수는 아직까지 정해지지 않았다. 정상인에게는 신체의 산소화와 이산화탄소 배출을 유지하기 위해 평균적으로 8-10㎖/㎏의 1회 호흡량이 필요하다고 알려져 있다. 하지만 심정지 상태에서 시행되는 CPR에 의한 심박출량은 정상의 약 30% 정도이므로 폐에서의 산소-이산화탄소 교환량이 감소할 것으로 예측된다. 연구 결과도 정상적인 1회 호흡량이나 호흡수보다 더 적은 환기를 하여도 효과적인 산소화와 이산화탄소 배출을 유지할 수 있음이 밝혀졌다. 이를 근거로 CPR 중에는 400~500㎖(6~7㎖/㎏)의 1회 호흡량을 제공하도록 권장되고 있으며, 이는 일반적으로 인공호흡을 통해 가슴팽창을 눈으로 관찰할 수 있는데 필요한 호흡량과 비슷하다.
앞서 언급한 흉부압박의 중요성과 일반인 구조자에게 있어 인공호흡 시행의 효율성 문제를 바탕으로 현재 CPR 지침에서는 일반인 구조자는 인공호흡 없이 가슴압박만 하는 ‘가슴압박 소생술(compression-only CPR)’을 시행하도록 제안하고 있다. 인공호흡이 없더라도 심장성 심정지처럼 저산소증이 없는 상태에서 심정지가 발생할 경우 초기에는 양쪽 폐에 상당한 양의 산소가 남아 있어 혈중 산소농도가 급격히 감소하지 않는다는 점과, 또한 가슴압박 소생술은 인공호흡을 하지 않아 가슴압박이 중단되는 것을 최소화함으로써 관상동맥관류압을 지속적으로 높게 유지할 수 있다라는 실험적 연구 결과들이 근거로 제시되고 있다.

 

제세동(defibrillation)

제세동이란 심실세동 환자에게 순간적으로 강한 전류를 심장에 통과시켜 대부분의 심근에서 활동전위를 유발하도록 함으로써 세동(細動)을 상쇄시키고 심장이 다시 정상적인 전기활동을 유지하도록 유도하는 것을 말한다. 우리가 흔히 영화나 드라마에서 보는 ‘전기충격’이 바로 이 제세동을 의미한다. 하지만 제세동이 모든 심정지 환자에게 적용되는 것은 아니다. 심정지가 발생한 환자에게서 관찰되는 심전도 리듬에는 제세동으로 치료될 수 있기에 ‘쇼크필요리듬(shockable rhythm)’이라 불리는 심실세동(ventricular fibrillation), 무맥성 심실빈맥(pulseless ventricular tachycardia)과 치료과정에서 제세동이 필요 없는 ‘non-shockable rhythm’인 무맥성 전기활동(pulseless electrical activity), 무수축(asystole)이 있다.
CPR에서 신속한 제세동은 매우 중요하다. 성인 심정지 환자에서 초기 심전도 리듬은 80%가 심실세동이며, 이는 수분 이내에 무수축으로 이행한다. 심실세동을 보이는 심정지 환자의 경우 전기적 제세동을 포함한 기본소생술에 의한 치료(소생) 성공률이 매우 높지만 제세동성공률은 심실세동 발생 이후 1분마다 7~10%씩 감소하며, 특히 무수축으로 이행한 이후에는 기본소생술이 적용되더라도 생존율이 매우 낮은 것으로 알려져 있다. 이처럼 심정지 환자의 초기 심전도 리듬을 파악하는 것은 환자의 소생을 위한 제세동 치료 방침을 결정하는데 필수적이다. 하지만 일반인 구조자가 심전도 리듬을 분석하여 제세동 여부를 결정할 필요는 전혀 없으며, 이 과정을 대신 수행하는 것이 바로 자동제세동기(automated external defibrillator, AED)다.

 

▲ <그림 3> Automated external defibrillator(AED) and cardiac arrest rhythm           ⓒ 필자제공

 

1979년에 현재와 같은 교류전기를 이용한 최초의 AED가 개발되고, 최근 AED의 기술의 진보와 더불어 일반인도 제세동을 시행할 수 있게 됨에 따라 자동제세동 과정이 기본소생술에 포함되었다. 제세동의 성공은 AED의 파형과 에너지 수준의 적절한 조합에 의해 결정된다. AED에 사용되는 에너지 파형은 한쪽 극의 전류(주로 +극)만을 일정 시간 동안 흐르게 하는 단상파형(monophasic)과 +극과 –극의 전류를 함께 사용하는 이상파형(biphasic)의 두 종류가 있다. 주로 사용되는 제세동 파형에는 양방향 절단지수함수형, 직선양상파형, 펄스양상파형 등이 있다. 예전에는 단상파형 AED가 주로 사용되었지만, 이상파형 AED가 1회의 적은 에너지로도 안전하고 효과적으로 제세동을 할 수 있는 것으로 보고되어 현재는 대부분 이상파형으로 교체되고 있다. 제세동 시행에 있어서 임상적으로 중요한 것은 패드의 정확한 부착위치이다. 체표면에 부착된 2개의 패드(전극)를 통해 전류가 심근까지 전달되는 과정에서 폐와 피부, 혈관 등의 인체장기가 저항요소로 작용하여 실질적으로는 AED에서 제공된 전기쇼크 전압의 10~20%만이 심장을 가로지르는 것으로 알려져 있다. 따라서 효과적인 제세동을 위해 패드를 세로로 길게 부착하여 경흉저항을 최소화 시키고, 두 패드 사이에 심장이 위치하도록 한다. 한 패드는 오른쪽 빗장뼈 아래에, 다른 패드는 왼쪽 젖꼭지 아래의 중간 겨드랑이선에 부착하는 전외위치법(antero-lateral placement)이 일반적으로 사용된다.
제세동 직후에는 즉각적인 흉부압박을 시행해야 한다. 이유는 AED를 이용하여 심실세동이 종료되더라도 종료 직후 일시적인 무수축이나 무맥성 전기활동의 리듬이 뒤따르기도 하며, 심실세동에 의해 고갈되고 남은아데노신 3인산(ATP)마저 강한 전기쇼크 충격에 의해 소진되므로 회복된 심근이 수축력을 회복·유지하는데 필요한 에너지 생성을 위해 흉부압박을 통한 심근의 산소공급이 이루어져야 하기 때문이다.

기본소생술의 중요성과 향후 변화

최근 발표된 ‘급성심장정지 의무기록’ 자료에 따르면 2017년 병원으로 이송된 심정지 환자 건수는 2만 9252건으로 2006년에 비해 50%이상 증가하였고, 생존율은 8.7%로 2006년 2.3% 대비 약 4배가량 증가하였다. 병원 밖 CPR 시행률은 21%였으며, 일반인 구조자가 CPR을 시행한 경우의 생존율은 16.9%, 반면 시행하지 않은 경우의 생존율은 7.9%였다. 이러한 결과만을 보더라도 심정지 환자의 생존의 미치는 기본소생술의 영향력은 매우 크다고 할 수 있다.
기본소생술의 지난 50년간 역사에서 가장 중요한 변화는 흉부압박:인공호흡의 비율 및 순서의 변경, AED의 사용이라고 할 수 있다. 그러나 기본소생술 과정에서 A, B, C 방법은 기본적으로 초기와 큰 차이가 없다. 다만 최근의 흉부압박의 중요성을 더욱 강조하는 경향은 주시해 볼 만 하다. 아이러니하게도 다른 술기에 비해 현재의 흉부압박술의 효용성에 관한 과학적 연구는 부족한 실정이다. 심지어 현재의 흉부압박 위치는 체순환 혈류량을 결정짓는 심장의 좌심실을 충분히 압박하지 못하고 혈액의 유출로를 협착시키는 등 재고가 필요하다는 주장도 나오고 있다. 또한, 몇몇 대규모 연구에서 초기 가슴압박 소생술이 인공호흡을 포함한 CPR과 비교해 생존율의 차이는 없지만 뇌기능 회복 가능성은 의미 있게 증가시킨다는 결과를 보여 최근 CPR의 관심사인 뇌 소생(brain resuscitation) 측면에서 적절한 흉부압박 방법에 관해서도 논란이 있다. 따라서 향후 여러 연구 결과들을 바탕으로 흉부압박 방법에 관한 변화가 있을 것으로 기대된다.
기본 소생술은 많은 연구를 통해 일반인 구조자도 쉽고 빠르게, 효율적으로 시행할 수 있는 방향으로 개선되어 왔다. 그러나 우리나라의 병원 밖 CPR 시행률은 아직까지 외국에 비하면 매우 낮고 CPR의 교육 보급률도 미미하여 결과적으로 심정지 환자의 생존율도 선진국의 15~30%에 비해 낮은 수준이다. 또한, 우리나라의 심정지 발생 장소 1위가 가정, 2위가 직장이라는 사실은 심정지 상황은 나의 가족 혹은 동료에게 언제든지 발생할 수 있는 일임을 의미한다고 할 수 있다. 기본소생술은 시행하지 않는 것보다는 하는 것이, 그리고 정확하게 시행하는 것이 훨씬 더 좋은 예후를 기대하게 하는 매우 중요한 술기이다. 급작스러운 심정지가 발생한 환자에게 시도하게 되는 유일한, 그리고 환자의 소생과 직결되는 치료술기인 기본소생술은 더 이상 의료인의 전유물이 아닌 누구나가 알아야할 ‘상식’이라고 할 수 있다.

 

정 기 영 / 경희대학교 의과대학 교수

 

작성자: khugnews

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