Vol. 11, No. 1, 10-15, 2008
책임저자：우철호, 서울시 영등포구 영등포동 94-200
150-719, 한강성심병원 마취통증의학과 Tel: 02-2639-5504, Fax: 02-2631-4387 E-mail: woochmd@lycos.co.kr
중화상과 비화상 환자에서의 Desflurane의 호기 말 농도에 따른 Spectral Entropy의 비교연구
배지영ㆍ박재영ㆍ우철호ㆍ문성하1ㆍ김광민
한림대학교 의과대학 한강성심병원 마취통증의학교실, 1성균관대학교 의과대학 강북삼성병원 마취통증의학교실
Comparision of Burned Patients with Non- burned Patients in Spectral Entropy with Change in End Tidal Concentration of Desflurane
Ji Young Bae, M.D., Jae Young Park, M.D., Chul Ho Woo, M.D., Sung Ha Mun, M.D.1 and Kwang Min Kim, M.D.
Department of Anesthesiology and Pain Medicine, Hangang Sacred Heart Hospital, College of Medicine, Hallym University, 1Kang Buk Samsung Hospital, College of Medicine, Sungkyunkwan University, Seoul, Korea
Purpose: Spectral entropy is known as a good measurement of the depth of anesthesia depending on end tidal concen- tration of inhaled anesthetics. This study is aimed at the com- parison of response entropy (RE) and state entropy (SE) with the change of end tidal concentration of desflurane and intra- operative awareness in burned patients and non-burned pa- tients
Methods: Twenty-three burned patients and twenty-three non-burned patients were examined for spectral entropy dur- ing desflurane anesthesia. At the end of operation, all surgi- cal stimulations and any noxious stimuli were ceased and in- halation of desflurane was terminated. After termination of in- haled desflurane, vital signs (systolic blood pressure, dia- stolic blood pressure, heart rate), RE and SE, and end tidal concentration of desflurane were recorded every 1 minute.
Results: The patterns of the decrease in RE and SE in re- sponse to the increase in end tidal concentration of des- flurane are not different between two groups except at 2.5 vol%, 3.1 vol%, and 4.3 vol%. It was not clinically significant, because RE, SE of two groups were below 60, the clinical an- esthetic state.
Conclusion: Depth of anesthesia of burned patients can be maintained using the same end tidal concentration as non-burned patients. (Journal of Korean Burn Society 2008;11:10-15)
Key Words:Burned patients, Depth of anesthesia, Desflurane
서 론
마취 중 각성(awareness)은 수술 중에 발생한 사건에 대 한 명확하거나 불분명한 기억으로 나타나며 이로 인하여 외상 후 스트레스 증후군(post-traumatic stress disorder) 등이 발생할 수 있는 위중한 문제로 마취통증의학과 의사 는 마취 동안 적절한 마취 깊이를 유지하기 위하여 주의 하여야 한다1). 수술 중 급격한 혈역학적 변동을 겪게 되는 중화상 환자나 중환자들은 외상성 조작에 대한 스트레스를 감소시키고 인지나 기억을 방지하지 위하여 적절한 수준의 최면이 필요하며, 마취깊이의 신속 정확한 판단은 마취관 리에 있어서 중요하고 필수적이다2,3).
수술 중 각성에 대한 경각심은 마취통증의학과 의사로 하여금 신경생리학적인 연구에 대한 관심을 갖게 하였고 뇌기능을 평가해 볼 수 있는 장치들을 마취 중 환자의 감시 도구로 도입하게 하였다. 환자들의 마취나 진정 시 최면 깊 이의 측정 수단으로 뇌전도(electroencephalogram, EEG)의 빈도와 진폭에 위상각의 개념을 정량화 한 수치인 이중분 광계수(bispectral index, BIS)를 제공하는 BIS 감시기와 청 각유발전위(auditory evoked potential)로부터 계산되는 A-line ARX index (AAI)를 제공하는 AAI 감시기 등이 사 용되고 있다4).
최근 소개된 spectral entropy는 기존의 이중분광계수의 개념에 전두근에서 측정한 근 전도 지표를 추가한 것으로 정맥마취제 혹은 흡입마취제에 의한 진정 및 최면 정도의 평가에 유용한 방법으로 중추신경계의 전기적 활동의 양적 감시를 뇌와 안면근들에서 동시에 평가할 수 있기 때문에 마취의 유도, 유지, 회복을 예측하는데 유용하다고 알려져 있으며5) 그 효용성 또한 여러 연구에서 입증되어 있다6-8). 중화상 환자들은 극심한 혈역학적 변동을 겪게 되어 마
취에서 흔히 사용되는 약제들의 분포 및 이들에 대한 반응 에 커다란 변화가 유발될 수 있으며 이러한 변화들은 약제 의 종류, 화상의 정도 및 종류, 화상 후 경과한 시간 등에 따라 달라진다9). 화상으로 인한 대사기능 및 혈류의 변화, 단백질 합성의 변화, 심박출량 증가 등의 병태생리학적 변 화로 약물분포, 생화학적 변화, 단백질 결합 등과 같은 약동 학의 전반적인 영역에 영향을 미쳐 실제로 임상에서도 정 상인과 다른 특이적 약역학적 반응을 보이며10,11), 국내 여러 연구에서도 중화상 환자들의 마취 약제에 대한 저항성 등 을 보고하고 있다12-14).
중화상환자의 마취의 유도, 유지, 회복 시 약제의 사용은 일반 환자들의 그것과는 다를 것으로 예상되는 바이나 흡 입마취제에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 흡입마취 제를 사용한 마취 중, 중화상환자에서 측정되는 desflurane 의 호기 말 흡입마취제의 농도를 조절할 경우, 비화상 환자 와 비교하여 마취심도의 차이가 있다면 그 기준을 새로 마 련할 필요가 있을 것이다.
본 연구자들은 전신 마취 하에 조기 가피 제거술이나 피 부 이식술을 시행 받는 중화상 환자들과 비화상 환자를 대 상으로 spectral entropy를 이용하여 desflurane 마취 시 desflurane의 호기 말 농도에 따른 두 군 간의 RE와 SE 값 의 변화 양상을 관찰하고 마취 중 각성 방지에 필요한 흡입 마취제의 호기 말 농도 차이의 유무를 알아보고자 한다.
대상 및 방법
연구계획서는 병원 윤리위원회의 사전심사를 통과하였 으며 수술 전 방문을 통해 연구내용을 설명하고 서면으로 환자의 동의를 구하였다. 전신 마취 하에 계획수술이 예정 된 18∼65세의 남녀 성인 46명을 대상으로 하였다.
비화상 군은 미국 마취과학회 신체분류 등급 1 및 2에 해 당하고 화상을 입은 병력이 없는 대기수술을 받을 환자 23 명을 대상으로 하였다. 중화상 군은 2도 25% 이상이거나 3도 10% 이상인 화상 환자로, 조기 가피 제거술 또는 피부 이식술이 예정된 18∼65세 중화상 환자 중 미국 마취과학 회 신체등급 분류 2 및 3에 속하는 23명을 중화상 환자 군으 로 하였다. 심장, 간, 신장, 중추 신경계 질환의 기왕력이 있 거나, 화상이외의 외상 환자, 진정제나 수면제를 장기 복용 하였거나 임신 중인 여자환자, 응급수술을 받는 환자는 연 구에서 제외하였다.
전투약으로는 glycopyrrolate 0.2 mg을 마취유도 1시간 전에 근주하였다. 환자 감시 장치는 심전도, 비침습성 또는 침습성 혈압 감시 장치, 맥박 산소 계측기, 호기 말 탄산가 스 측정기, 진정 깊이의 평가를 위한 EEG-entropy
(M-EntropyTM, S/5TM Entropy Module, Datax-Ohmeda Division, Instrumentarium Corp., Filand)를 사용하였다.
EEG-entropy 감지기 부착 부위의 피부를 알코올 솜으로 잘 닦아 말린 다음, 1번은 코의 3.5 cm 상방 이마에, 3번은 왼 쪽 눈꼬리와 머리선사이의 측두 부위에 부착하였다. 수술 실의 소음을 최대한 제거한 후 간섭현상이 없이 수치가 일 정하게 유지되는 것을 확인한 후 대조치를 기록하였다. 흡 입마취제의 호기 말 가스 농도측정은 S/5TM compact ane- sthesia monitor (Datex-Ohmeda, USA)로 호기 말 desflu- rane의 농도 및 MAC (minimal alveolar concentration)을 나타내는 방식이었다.
마취유도는 propofol 2 mg/kg, rocuronium 0.6 mg/kg 로 시행하였고 적절한 근이완이 이루어지면 기관 내 삽관 을 시행하였다. 삽관 후 산소 1.5 L/min와 아산화질소 1.5 L/min로 인공환기를 시행하면서 desflurane을 0.9∼1.7 MAC의 간격으로 조정하여 혈역학적 안정성을 고려하여 유지하였다. 수술적 자극 등의 spectral entropy에 영향을 미칠 수 있는 인자를 최소화하기 위하여 수술의 종료에 이 르러 침해성 자극을 포함한 모든 자극을 배제한 채, 흡입마 취제 투여를 중지하고 1분 간격으로 흡입마취제의 호기 말 가스 농도에 따른 MAC과 entropy, 혈압, 분당 맥박수를 실 시간으로 측정하였다.
Multigas analyzer (Datex-Ohmeda, USA)을 이용해 호기 말 이산화탄소의 농도를 33∼38 mmHg로 유지하였고 비후 두 체온은 36∼37oC사이에서 조절하였다. 특히, 중화상 환 자의 경우 필요 시에는 수액 및 혈액을 적극적으로 가온하 였다. 마취 중 다른 추가적인 진정, 최면제, opioid는 사용 하지 않고 근 이완제는 필요에 따라 rocuronium을 정주하 였다. 근 이완의 역전은 glycopyrrolate 0.008 mg/kg와 pyridostigmine 0.2∼0.3 mg/kg으로 하였다. 발관은 환자 의 의식과 자발호흡이 돌아오고 근육의 강도가 충분히 회 복되었다고 판단될 때 시행하였다.
SE와 RE 수치로 수집된 통계자료는 평균±표준편차로 표 시하였으며 자료의 분석은 SPSS 13.0 (SPSS Inc., USA)을 사용하였다. 군간 성별 분석은 Chi-Square test, 나이, 신장, 몸무게의 분석은 independent t-test, desflurane의 호기 말 농도에 따른 SE와 RE 변화는 repeated measures ANOVA test로 검증하였다. p값이 0.05 미만인 경우를 통계적으로 의의가 있다고 판정하였다.
결 과
두 군간 성별, 나이, 신장, 몸무게는 통계학적으로 차이는 없었고 중화상 환자군의 경우 화상 입은 날로부터의 평균
Table 1. Patient Characteristics
Group Burned
patients=23
Non-burned patiensts=23
Age (yr) 41±11.26 42.88±12.47
Height (cm) 169±8.10 164.4±7.63
Weight (kg) 66.13±10.64 60.8±10.55
Male/female 14/9 15/8
ASA class (I/II/III) 0/18/5 15/7/1
Values are mean±SD or number of patients. ASA = American Society of Anesthesiologist
Fig. 1. Hemodynamic changes dur- ing general anesthesia. In the range of 2.0 6.0 vol%, HR was sig- nificantly increased in burned pa- tients. *p＜0.05. SBP = systolic blood pressures, DBP = diastolic blood pressures, HR = heart rate, BPM = beat per minute.
기간은 12.4±7.1일, 화상 범위는 25.3±9.8 % body surface area (체표면적)였다(Table 1).
두 군에서 수축기 혈압, 이완기 혈압은 통계적으로 큰 차
이를 보이지 않았으나 분당 맥박수는 2.1 vol% (0.7 MAC) 에서 6.0 vol% (1.4 MAC)까지 모두 중화상 환자 군에서 유 의하게 높았다(p＜0.05). 두 군의 분당 맥박수, 수축기 혈압, 이완기 혈압을 desflurane의 호기 말 농도별로 비교한 그림 은 Fig. 1과 같다.
흡입마취제의 호기 말 농도 및 MAC과 RE와 SE의 평균 값을 Fig. 2와 Fig. 3에 간단한 추이를 살펴보았다. 두 군 모두에서 3.7 vol% (1.0 MAC) 이상에서 SE는 40보다 낮게 측정되었고, 4.3 vol% (1.1 MAC), 3.1 vol% (0.9 MAC), 2.5 vol% (0.8 MAC)의 RE와 SE, 2.1 vol% (0.7 MAC)의 SE 값 이 중화상 환자 군에서 비중화상 군과 비교하였을 통계학 적으로 유의하게 낮게 측정 되었다(p＜0.05).
중화상 환자 군에서 수술 후 기관 삽관을 유지하여 마취 중 각성 유무를 묻지 못한 환자 5명을 제외하고는 두 군 모
Fig. 2. The changes in response entropy (RE) according to the concentration of desflurane. There are no significant differences with the value between burned patients and non-burned patients. *p＜0.05.
Fig. 3. The changes in state en- tropy (SE) according to the concentration of desflurane. There are no significant differences with the value between burned patients and non-burned patients. *p＜0.05.
두에서 수술 후 1일에 수술 동안의 일어난 일에 대해 기억 하는 환자는 없었다.
고 찰
Desflurane은 분자 구조적으로 isoflurane의 alpha-ethyl carbon의 chloride ion 대신 fluorine을 대체시킨 것으로 할 로겐화 흡입 마취제 중 가장 낮은 혈액/가스 분배계수 (0.45)를 가지므로 마취유도 후 폐포 내 마취제 농도증가와 투여 중지 후 폐포 내 마취제 농도의 감소가 빠르다15,16). 그 러므로 모니터에 나타나는 호기 말 desflurane의 농도와 entropy에 영향을 미치는 효과 처 농도와의 오차가 다른 흡 입 마취제보다 적을 것으로 생각되며, desflurane은 또한 BIS관련하여 호기 말 농도와 강력한 음의 상관관계를 가지 는 것으로 보고 되고 있다17).
흡입마취제의 MAC은 50%의 환자에서 유해한 자극(수
술적 절개)에 대한 반응으로 인한 골격근의 움직임을 방지 할 수 있는 1기압 하에서 흡입마취제의 최소 폐포 농도로 정의되며 마취의 심도를 가늠하는 지표로 사용되고 있다18). 여러 연구에서 MAC이 대뇌피질이나 전뇌 부위와는 무관 하고 중간 뇌 혹은 그 이하의 뇌 줄기나 척수가 관여하는 것으로 보고하고 있으며19,20), 이는 MAC에 적용기준이 되 는 골격근의 반응은 주로 척수에서 매개한다는 것이다. 흡 입마취제의 또 다른 작용인 기억상실(amnesia)은 척수의 상위부위에서 일어나는 것으로 유해자극에 대한 부동성으 로 정의되는 MAC은 흡입마취제의 마취심도 평가지표로 쓰기에는 기준이 다를 수 있다. 그러나, 현재까지 흡입 마취 제의 마취 심도를 측정하는데 있어서 MAC은 심도의 지표 로 가장 널리 받아들여지고 있으며 심도 조절에 기준이 되 므로 본 연구에서도 흡입 마취제의 호기 말 농도와 MAC을 병기하였으며, 나이에 따른 MAC의 변화를 보정하였다.
마취심도의 평가지표로서, EEG에서 유래한 BIS나 entro-
py가 정맥마취제나 흡입마취제를 이용한 전신 마취 시에 진정 및 최면의 정도를 평가하는데 유용하고 그 중 entropy 는 전기소작술시의 간섭이 BIS보다 덜한 것으로 알려져 있 다7,8). Entropy란 물리적 개념으로, 신호의 불규칙성(irre- gularity), 비예측성(unpredictability), 복잡성(complexity) 을 나타내는 "disorder"의 정도로, 마취깊이가 깊어짐에 따 라 더 예측가능하고 "order"를 갖으며 entropy는 감소한다.
이와 같이 신호의 entropy를 산출하는 방법으로는 시간영 역(time domain)과 주파수 영역(frequency domain)에 각 기 다양한 방법이 있으며, Datex-Ohmeda entropy감시기는 대뇌 신경활동의 공간과 시간 통합치를 정량화함으로서 의 식의 소실을 평가한다21). 자료의 분석은 두 가지 측정값에 서 시행하게 되는데, State entropy (SE)와 Response entropy (RE)로 측정된다. SE는 0.8∼32 Hz, RE는 0∼47 Hz 대역대에서 측정된 값을 나타내며 RE는 facial EMG (FEMG)정보를 포함하고 SE와 BIS보다 빠른 반응을 보인 다5). FEMG는 얕은 마취나 불충분한 진정 시 작동하며 마 취가 충분치 않을 때 고강도 통증자극에 반응하고 마취종 료 후 환자의 각성이 임박하면 급격히 증가하여 RE가 갑작 스레 증가하게 하는 요인이 된다. 마취가 깊어짐에 따라 RE 는 SE와 같아지고 RE와 SE의 차이가 증가하면 FEMG활성 이 증가함을 뜻한다22). 본 연구에서 사용한 entropy는 각기 0∼91범위의 SE와 0∼100범위의 RE로 수치화 된다. BIS 값 과 비교할 때 각성 상태의 BIS 85∼100은 SE 80∼91, 전신 마취 시 요구되어지는 BIS 40∼65는 SE 30∼59, RE 45∼70 에 해당 한다5,21,23).
2.1 vol%, 2.5 vol%, 3.1 vol%, 4.3 vol% 구간에서 SE값이 2.5 vol% , 3.1 vol%, 4.3 vol% 구간에서는 RE 값이 통계적 으로 유의하게 중화상 군에서 낮게 측정되었는데, 이는 혈 역학적 불안정성에 의한 것으로 생각되는 바이다. 가장 급 격한 변동을 보인 2.0∼5.0 vol% 구간에서 수축기 혈압과 이완기 혈압은 통계적으로 의미 있는 변화는 관찰되지 않 았으나 중화상 군에서의 맥박수의 의의 있는 상승은 실혈 (blood loss)의 불완전한 보충으로 인한 저혈량증으로 대뇌 활동이 낮아지고 근 이완이 강화되었을 것으로 생각되는 바이다. 그러나, SE와 RE값이 두 군 모두에서 각성이 가능 한 60보다는 낮게 측정되어 각성의 위험성은 낮을 것으로 예상되었다.
흡입마취제의 투여가 중지되고 농도가 감소함에 따라 기 억이 가능한 각성 단계인 SE 60, RE 70이상을 보인 구간은 두 군에서 모두 0.7 vol% (0.4 MAC)이하 구간이었으며, 두 군에서 통계적으로 의미 있는 차이를 보이지 않아 최소 0.7 vol% (0.4 MAC)이상이면 중화상환자에서도 수술 중 각성 의 위험 없이 마취를 유지할 수 있을 것으로 생각되는 바이
다.
결 론
본 연구에서 저자들은 중화상환자의 마취의 회복 시 마 취심도 유지 및 각성을 위한 흡입마취제의 농도가 일반 환 자들의 그것과는 다를 것이라는 예상과는 달리, 정상인과 같다는 연구결과를 얻을 수 있었다. 이는 첫째로, 마취 심도 와 관련하여 여러 연관 인자 중 최소한 혈역학적 요소만이 라도 안정 수준으로 조절할 수 있다면 중화상 환자에서도 정상인과 마찬가지로 동일한 기준을 마취 회복 시 뿐만 아 니라 마취 유지 시에도 적용할 수 있을 가능성을 시사하는 바이며, 두 번째로는 각성이 가능한 desflurane의 호기 말 농도가 중화상 환자와 정상 환자가 동일하다는 결과를 관 찰할 수 있었는데 이는 정상인과 동일한 기준으로 흡입 마 취제의 호기말 농도와 MAC을 조절하여 각성의 위험 없이 마취의 심도를 조절할 수 있음을 알 수 있었다.
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