Insulin dose for management of TPN induced hyperglycemia

회원학술보고

TPN 투여 환자에서 고혈당증 조절을 위한 Insulin 투여량

이수연, 최수안, 남궁형욱, 이병구, 한호성*, 신완균**

분당서울대학교병원 약제부, 분당서울대학교병원 일반외과*

서울대학교 약학대학**

Insulin dose for management of TPN induced hyperglycemia

S.Y. Lee, S.A. Choi, H.U. Namgung, H.S. Han*, W.G. Shin**

Department of pharmacy, Department of Surgery* Seoul National University Bundang Hospital and College of Pharmacy, Seoul National University**

Abstract : Hyperglycemia is a common complication related to TPN administration. Because uncon- trolled hyperglycemia results in electrolyte imbalance, decrease of immune function, increase of muscle protein catabolism, nonketogenic coma and increase of mortality, it is an obstacle of effective nutritional support. If stable blood sugar level maintain through appropriate adminis- tration of insulin, we can plan safe nutritional support for the critically ill patient needed to TPN administration. Objectives of this study were to yield appropriate insulin dose needed to control TPN-induced hyperglycemia and analysis the risk factor affected to hyperglycemia.

EMR of 40 patients using insulin due to TPN induced hyperglycemia was reviewed from May of 2003 to Sep. of 2004. Exclusion criteria is not NPO state, concurrent oral intake, using NPH, unstable blood sugar level. In stable blood sugar level after administration insulin, yield insulin requirement per glucose, analysis the effect of risk factor on hyperglycemia.

Insulin requirement per glucose is in total patient group, in DM patient, in non-DM patient 0.141 IU/g, 0.162 IU/g, 0.118 IU/g. In all patient group ICU patient, GIR, sepsis increase the insulin requirement. (α=0.05)

Key words : TPN, Hyperglycemia, Insulin

서론

고혈당증과 insulin 저항성은 TPN을 투여받는 환 자에서 흔하게 발생한다

. 이는 특히 중증의 hyper- metabolic stress 환자 (패혈증, organ failure), insulin 효과에 영향을 미칠 수 있는 질병 (당뇨, 급 성 췌장염)을 가진 환자

, 노인 환자

, glucose 대사 에 영향을 줄 수 있는 약물(corticosteroid, tacrolimus, catecholamine, vasopressor)를 복 용하는 환자에서 glucose의 산화속도 감소로 인해 더욱 많은 영향을 받게 된다.

고혈당증으로 인하여 수분과 전해질 불균형, hyperglycemic hyperosmolar nonketotic syn- drome

, 면역 기능 저하

, 근육 단백 이화 증가

등 의 합병증을 초래한다. 고혈당증을 조절함으로써 감 염 위험률 감소

, 사망률 감소의 효과

를 나타낸다고 최근 많은 논문들이 밝힌 바 있다.

그런데 고혈당증을 조절하는데 있어서, 혈당을 기 준으로 하는 insulin 용량에 대한 지침

은 제시되 어 있으나, 실제로 혈당에 큰 영향을 미칠 것으로 예 상되는 glucose 투여량을 기준으로 하는 속효성 insulin(이하 'insulin') 투여량에 대한 지침은 제시 되어 있지 않다. 이와 같은 배경으로 본 연구에서는 고혈당증 조절을 위한 glucose 투여량에 대한 insulin 용량을 확인하고, 고혈당증 발현에 영향을 미치는 위험인자와 insulin 투여량의 관계를 파악함 으로써 고혈당증 발현을 최소화시켜 안전한 TPN요 법을 시행하고자 한다.

연구방법

1. 연구 대상

2003년 5월부터 2004년 9월까지 분당서울대학교 병원에서 TPN투여 시 동반된 고혈당증으로 insulin 을 투여 받은 환자를 대상으로 하였다.

TPN 투여 기간이 5일 미만인 경우, TPN 투여 기 간 중 금식 상태가 아닌 경우, 중간형 insulin 또는 경구용 혈당강하제를 병용한 경우, 안정된 혈당 상태 를 보이지 않은 경우는 연구 대상에서 제외하였다.

2. 자료 수집

분당서울대학교병원 전자의무기록지(EMR)를 이용 하여 연령, 성별, 체중, 이상적 체중(IBW), 진단명, TPN 투여기간, TPN 투여 적응증, TPN과 insulin 병용 투여기간, 고혈당증 발현에 영향을 미치는 위험 인자 (비만, 나이, 당뇨, 패혈증, glucose 주입 속도, steroid 투여)

해당 유무, 안정된 혈당 상태에 있는 1일 동안 glucose 투여량과 insulin 투여량(data)을 후향적 방법으로 수집하였다.

3. 안정된 혈당상태

본 연구에서 안정된 혈당 상태란 TPN투여 시 동반 된 고혈당증에 insulin을 투여하여 1일 측정된 혈당 이 200 mg/dl

이하로 유지된 상태로 정의하였다.

단, 1일 4회 이상 혈당 측정 시 200~250 mg/dl이 1 회 이하이고, 안정된 혈당 상태에 도달한 후에 insulin 용량 변경이 없고, 저혈당증으로 인한 추가 적인 glucose 투여가 있는 경우는 제외하였다.

4. 분석 내용

- 안정된 혈당상태에서 glucose양에 대한 insulin 투여량과 단위체중당 공급된 glucose 양에 대한 insulin 투여량을 당뇨의 유무와 insulin 투여 경 로별로 나누어 산출하였다

- 위험인자군과 비위험인자군의 insulin 투여량을 비교하여 위험인자와 insulin 투여량 사이의 관계 를 파악하고자 하였다.

위험 인자

: 나이(60세 이상), 비만(PIBW＞

120%), 중환자실/일반병동, 당뇨, 패혈증, 포 도당 주입속도(＞4 mg/kg/min), steroid 투 여, 위험인자를 2개 이상 포함하는 경우 - 당뇨유무와 insulin 투여경로별로 산출된 insulin

투여량을 안정된 혈당상태에 도달하지 못한 data 의 insulin 투여량과 비교하여, 산출된 insulin 투 여량의 적절성을 평가하였다.

5. 분석 방법

위험인자군과 비위험인자군의 insulin 투여량은 t-

test로 검정하였다. 이때 p-value＜0.05인 경우를

통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 판정하였다.

연구 결과

Table 1. 환자군 특성

2003년 5월부터 2004년 9월까지 분당서울대학교 병원에서 5일 이상 TPN투여 시 동반된 고혈당증으 로 insulin을 투여 받은 환자는 121명이었고, 이 중 제외 기준에 해당하는 환자는 81명으로 최종 대상환 자는 총 40명이었다. 40명의 환자에 대하여 220건 (당뇨환자 117건/ 비당뇨환자 103건)의 data를 검토 하였다.

대상 환자 40명의 성비는 남자 28명 여자 12명, 평 균 연령은 67.1 ± 15.5세, 평균 체중 58.9 ± 14.6 kg, 평균 TPN 투여기간은 17.5 ± 16.8일, 평균 insulin 병용기간은 14.3 ± 13.1일이다. Insulin 투 여 경로별로는 TPN 혼합 19명, 그 외 경로 21명이었 다. 환자군의 진단명은 암(52%), 소화기계 질환 (17%), 감염(13%) 등이었으며(Fig. 1), TPN투여 적 응증은 장폐색증(44%), 위장폐쇄(15%), 위장출혈 (15%), 흡인성 폐렴(13%) 등이다(Fig. 2).

1일 평균 glucose 투여량은 당뇨환자에서 230.2

± 102.9 g, 비당뇨환자에서 327.9 ± 143.7 g이었 고, 고혈당증 조절을 위해 투여된 insulin양은 36.2

± 38.2 IU, 34.6 ± 26.1 IU로 산출되었다.

위험인자를 포함하는 위험인자군과 위험인자를 포 함하지 않는 비위험인자군의 환자분포는 다음과 같 다(Table 2.).

Table 2. 환자군 분포

고혈당증 조절을 위한 단위 glucose에 대한 insulin투여량

전체 환자군, 당뇨환자군, 비당뇨환자군에서 고혈 당증 조절을 위해 투여된 insulin양을 단위 glucose 양에 대하여, 단위 체중 당 glucose양에 대하여 산 출하였다(Table 3.). Glucose양에 대한 insulin 투 여량은 전체 환자군에서 0.141 IU/g, 당뇨환자군에

특성 N=40

성별 남자 28명

여자 12명

연령 67.1 ± 15.4세

체중 58.9 ± 14.6 ㎏

TPN 투여기간 17.5 ± 16.8일

Insulin 병용기간 14.3 ± 13.1일 Glucose 투여량 당뇨환자 230.2 ± 102.9 g

비당뇨환자 327.9 ± 143.7 g Glucose 투여량에 대한 당뇨환자 36.2 ± 38.2 IU/g 비당뇨환자 34.6 ± 26.1 IU/g Insulin 투여경로 TPN 혼합 19명

그 외 경로* 21명 insulin 투여량

위험인자군 비위험인자군

Age ＞ 60yr 10(125) 30(95)

Obese PIBW＞120% 8(41) 32(179)

ICU/ GW 21(133) 19(87)

DM 24(114) 16(107)

Sepsis 8(27) 32(193

GIR ＞ 4 15(69) 25(151)

Steroid 6(42) 34(178)

* Alberti's Regimen, Continuous Infusion

Fig. 1- 진단명

Fig. 2- TPN 투여 적응증

환자명수(data 수)

서 0.162 IU/g, 비당뇨환자군에서 0.118 IU/g으로 산출되었다.

투여경로별 insulin 투여량은 당뇨환자군에서 TPN에 혼합한 경우 0.132 IU/g, 그 외 경로에서 0.220 IU/g이었고, 비당뇨환자군에서 TPN에 혼합

한 경우 0.075 IU/g, 그 외 경로에서 0.157 IU/g이 었다(Table 4.).

위험인자 분석

TPN 투여로 인한 고혈당증 발현에 영향을 미칠 수 있는 위험인자를 가지고 있는 군과 가지고 있지 않은 군으로 나누어 각 군의 glucose양에 대한 insulin

투여량을 산출하였다.

전체 환자군에서 중환자실환자, 당뇨환자, 패혈증 환자에서 insulin 투여량의 유의한 차이를 보였다 (Fig. 3).

Glucose 양에 대한 insulin 투여량 (IU/g) 단위 체중당 glucose 양에 대한 insulin 투여량 (IU/g/kg) Glucose 양에 대한 insulin 투여량 (IU/g)

전체 환자 0.141 ± 0.113* 0.0025 ± 0.0020*

당뇨 환자 0.162 ± 0.129* 0.0030 ± 0.0022*

비당뇨 환자 0.118 ± 0.087* 0.0021 ± 0.0018*

Glucose 양에 대한 insulin 투여량 (IU/g) TPN에 혼합 Alberti’s Regimen

Continuous Infusion TPN에 혼합 Alberti’s Regimen Continuous Infusion 단위 체중당 Glucose 양에 대한 insulin 투여량 (IU/g/kg)

당뇨환자 0.132* ± 0.101 0.220* ± 0.159 0.0025* ± 0.0018 0.0039 * ± 0.0025 비당뇨환자 0.075* ± 0.047 0.157* ± 0.097 0.0013* ± 0.0009 0.0027 * ± 0.0020

* α= 0.05

* α= 0.05

Table 3. Insulin 투여량

Table 4. 투여경로별 insulin 투여량

위험인자군 비위험인자군

Fig. 3- 전체 환자군에서 각 위험인자별 glucose양에 대한 insulin 투여량

Obese: PIBW＞120%, GW: General Ward, GIR: Glucose Infusion Rate

* = 0.05 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05

0 Age＞60 Obese ICU/GW DM Sepsis GIR>4 Steroid Risk

factor＞2

당뇨환자군에서는 중환자실환자, 패혈증환자, GIR 4 이상인 환자, steroid투여 환자군에서 insulin 투 여량의 유의성있는 차이를 보였다(Fig. 4).

비당뇨환자군에서는 비만환자, 중환자실환자, 패혈 증환자에서 insulin 투여량의 유의한 차이를 보였 다(Fig. 5).

위험인자군 비위험인자군

Fig. 4- 당뇨환자군에서 각 위험인자별 glucose양에 대한 insulin 투여량 Obese: PIBW＞120%, GW: General Ward, GIR: Glucose Infusion Rate

* = 0.05

위험인자군 비위험인자군

Fig. 5- 비당뇨환자군에서 각 위험인자별 glucose 투여량에 대한 insulin 투여량 Obese: PIBW＞120%, GW: General Ward, GIR: Glucose Infusion Rate

* = 0.05 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

Age＞60 Obese ICU/GW Sepsis GIR＞4 Steroid Risk factor＞2

0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

Age＞60 Obese ICU/GW Sepsis GIR＞4 Steroid Risk

factor＞

Glucose, insulin, potassium을 mix하여 공급하는 Alberti's regimen과 NS에 insulin을 mix하여 cc/hr로 공급하는 continuous infusion

산출된 insulin 투여량의 적절성 평가

대상 환자 40명에서 고혈당증이 조절되지 않은 data는 190건이었다. 환자군별/insulin 투여 경로 별 산출된 insulin 투여량과 비교하였을 때, 고혈당 증이 조절되지 않은 data에서 실제로 투여된 insulin양이 산출된 insulin 용량보다 적은 data는 139건(73.1%)였고, 실제 insulin 투여량이 산출된 insulin 용량보다 많은 경우는 51건(26.9%)이었다.

결론 및 고찰

Glucose양에 대한 insulin 투여량은 당뇨환자군 에서 TPN에 혼합하여 투여한 경우 0.132 ± 0.101 IU/g, 그 외 경로로 투여한 경우 0.220 ± 0.159 IU/g이었고, 비당뇨환자군에서 TPN에 혼합하여 투 여한 경우 0.075 ± 0.047 IU/g, 그 외 경로로 투여 한 경우 0.157 ± 0.097 IU/g이었다.

여러 위험인자 중 특히 중환자실 체류, 당뇨, 패혈 증의 위험인자를 갖는 경우 insulin 투여량의 유의 성 있는 증가를 보였다.

고혈당증 조절을 위한 glucose 투여량에 대한 insulin양

고혈당증 조절을 위한 glucose양에 대한 insulin 투여량은 당뇨환자군이 비당뇨환자군에 비해 높게 나타났다. 당뇨환자 24명(114건), 비당뇨환자 16명 (107건)으로 비슷한 수로 분포하였다. 모든 환자군에 서 편차가 상당히 크게 나타나는 것을 확인하였다.

따라서 data를 재검토한 결과 당뇨의 유무뿐 아니 라 insulin의 투여경로 또한 insulin 투여량에 영향 을 미친 것으로 분석되었다. Insulin을 TPN에 직접 혼합하여 투여한 경우와 그 외 경로% 로 구분하였다.

그 외 경로로는 Alberti's regimen과 continuous infusion이 있다. 모든 환자군에서 TPN에 insulin 을 혼합하여 투여한 경우보다 그 외 경로로 insulin 을 투여한 경우에서 glucose양에 대한 insulin 투여 량이 더욱 유의한 증가를 보였다. TPN에 혼합하여 투여할 경우에 bag에 흡착되는 양을 감안할 때

insulin 투여량이 더욱 증가할 것이라고 예상하였으 나, 그 외 경로에서 insulin 투여량의 유의성 있는 증가를 보였다. 이는 그 외 경로에서 보다 엄격한 고 혈당증 조절이 가능하고, 그로 인해 insulin 투여량 이 증가된 것으로 사료된다.

위험인자 분석

위험인자 중 나이, 당뇨, glucose 주입속도, 중환 자실의 위험인자군과 비위험인자군의 환자수와 data수가 비슷하게 분포하였다. 전체환자에서 GIR 비험인자군에서 GIR 위험인자군보다 insulin 투여 량이 더 많은 것으로 나타났는데, 이는 GIR 비위험 인자군에 중환자실환자, 당뇨환자, 패혈증환자가 더 높은 비율로 분포했기 때문으로 보인다.

당뇨환자에서 steroid 위험인자군에 비해 steroid 비위험인자군에서 insulin 투여량이 더 높게 나타났 다. 이는 steroid 투여군의 steroid 투여량과 투여기 간이 고혈당증 발현에 영향을 미칠 정도로 크지 않아 각 군내의 다른 위험인자에 의한 영향에 기인하는 것 으로 보인다.

비당뇨환자에서 비만 위험군에 비해 비만 비위험군 에서 insulin 투여량이 더 높은 것으로 나타났다. 이 는 본 연구에서 사용한 비만의 정의에 기인하는 것으 로 보인다. 비만의 기준을 PIBW의 120%로 하였는 데, 최근 문헌의 경우 PIBW의 130%이상으로 하는 것과 비교하였을 때 비만 자체의 영향보다 각 군내의 다른 위험인자의 영향으로 보인다.

산출된 insulin 용량의 적절성 평가

당뇨의 유무와 투여경로별로 산출된 insulin 용량 과 고혈당증이 조절되지 않은 data에서 투여된 insulin양을 비교했을 때 고혈당증이 조절되지 않은 data에서 투여된 insulin양이 적은 경우가 73.1%

로 높은 비율을 나타냈다. 이는 산출된 insulin 용량 의 적절성을 반영한다.

본 연구의 결과는 후향적으로 검토된 것으로써

TPN투여로 인한 고혈당증 발현에 영향을 미칠 수

있는 다른 요인에 대한 미검토의 가능성이 있다. 따

라서 향후 전향적 계획하에 TPN 자문시 본 연구 결 과를 적용하여 유용성 여부를 검토할 계획이다.

참고 문헌

1. Ronald N. Dickerson Management of Hyperglycemia in Patients Receiving Specialized Nutritional Support, Hospital Pharmacy. 2003; 38; 702~708

2. Campbell IT. Limitation of nutrient intake. The effect of stressors: trauma, sepsis and multiple organ failure Eur J Clin Nutr. 1999; 53(suppl 1):S 143~7 3. Watters JM, Norris SB, Kirkpatrick SM

Endogenous glucose production following injury increases with age J Clin Endocrinol Metab. 1997; 82; 3005~10 4. Imad F. Btaiche, Nabil Khalidi Metabolic

complication of parenteral nutrition in adults Am J Health-Syst Pharm. 2004;

61; 1938~1949

5. Rassias AJ, Marrin CA, Arruda J, Whalen PK, Beach M, Yeager MP Insulin infusion improves neutrophil function in diabetic cardiac surgery patients. Anesth

Analog. 1999; 88; 1011~1016

6. Hennessey PJ, Black CT, Andrassy RJ.

Nonenzymatic glycosylation of immunoglobulin G impairs complement fixation JPEN. 1991; 15; 60~64

7. Gore DC, Chinkes DL, Hart DW, Wolf SE, Herndon DN, Sanford AP. Hyperglycemia exacerbates muscle protein catabolism in burn-injured patients. Crit Care Med.

2002; 30; 2438~2442

8. Golden SH, Peart-Vigilance C, Kao WH, Brancati FL, Perioperative glycemic con- trol and the risk of infectious complica- tions in a cohort of adults with diabetes Diabetes Care. 1999; 22; 1408~1414 9. Van den Berghe G, Wouters P, Weekers

F, Intensive insulin therapy in surgical intensive care unit N Engl J Med. 2001;

345: 1359~1367

10. Karen C. McCowen, Bruce R. Bistrian Hyperglycemia and Nutrition support : Theory and Practice NCP. 2004 June 19;

235~244

11. The ASPEN Nutrition Support Practice

Manual 1998