중환자실에서 광범위 화상환자의 간접휴식대사량 측정기 사용

Vol. 10, No. 2, 107-111, 2007

책임저자: 조용석, 서울시 영등포구 영등포동 2가 94-200

󰂕 150-719, 한강성심병원 화상외과 Tel: 02-2639-5446, Fax: 02-2678-4386 E-mail: [email protected]

중환자실에서 광범위 화상환자의 간접휴식대사량 측정기 사용

하태순ㆍ조용석ㆍ김도헌ㆍ허 준ㆍ전 욱ㆍ김종현ㆍ이재정ㆍ박지영

한림대학교 의과대학 한강성심병원 외과학교실, ¹영양사

Indirect Calorimetry (IC) Use of Massive Burn Patients in ICU

Tae-Soon Ha, M.D., Yong-Suk Cho, M.D., Do-Hern Kim, M.D., Jun Hur, M.D., Wook Chun, M.D., Jong-Hyun Kim, M.D., Jae-Jung Lee, M.D. and Ji-Young Park, R.D.

Backgrounds: Burns are the most severe form of trauma,

Methods: Eighty-six patients with ≥20% body surface area

Results: Mean respiratory quotient was 0.88, corresponding

Milner, Milner and Xie were 1.02 (formula/REE) similar to measurement of IC. However Milner is high correlation than Xie in Pearson correlation coefficient. REE varied during hos-

pitalization, increasing on adimission and decreasing as wound healing.

Conclusion: Burn patients are variably hypermetabolic en-

Burn Society 2007;10:107-111)

Key Words: Indirect calorimetry, Milner, Xie, Zawacki, Burns

서 론

화상은 정상인보다 2배 이상의 대사율 증가를 유발하는, 알려진 외상 중 가장 심각한 형태이다.

그래서 이를 보충 하기 위한 충분한 영양공급이 필요하다. 화상 이후 초기에 적극적인 영양 지원은 사망률 및 합병증을 감소시키고, 상 처 재생을 원활하게 한다.

하지만 부족한 영양 지원은 상 처 재생의 지연, 세포의 기능 장애, 감염에 대한 저항력 감 소, 궁극적으로는 사망에 이를 수 있다.

이에 반해 과다한 영양 지원은 이산화탄소 생성 증가, 호흡 실패, 고혈당, 간 기능 장애를 유발한다.

따라서 화상환자에게 적절한 영 양 공급이 필요하며 이를 위한 영양평가 기준이 필요하다.

화상환자들의 칼로리 요구량을 충족시키기 위해 에너지 요구량을 평가하기 위한 다양한 공식들이 사용되어져 왔 다.

과거 Curreri 공식이 광범위하게 쓰였으나, 현재는 정 확성이 의심되고 있으며, 또한 과다 영양을 야기하는 문제 점이 있다.

뿐만 아니라 화상 환자에서 에너지 요구량이 전에는 160∼200% 증가 된 걸로 생각 하였지만 현재는 120

∼150% 증가한 걸로 추정되고 있다.

더구나 에너지

요구량은 나이, 성별, 화상범위 뿐 아니라 주위 환경 스트레

스(온도, 습도), 국소적 및 전신적 감염 및 항생제와 화상상

처 절제 등도 에너지 대사량에도 많은 영향을 미친다.

체중

또한 소생술, 증발에 의한 소실, 체액 이동 등에 의해 시간이

지날수록 지속적으로 변화며, 혈장 단백질 합성도 화상에

의해 억제가 되어 평가의 기준인 알부민 및 다른 단백질 측

정은 영양 평가 위한 기준으로 신뢰성이 떨어지게 된다.

따라서 정적인 기존의 변수로 지속적으로 환자의 영양상태 를 관찰하기는 매우 힘들다. 이에 반해 화상환자에게서 간 접 휴식대사량 측정기는 반복적으로 사용 가능하여 영양지 원에 대한 개개인의 반응 및 화상 치료 경과에 따른 에너지 요구량의 변화 차이의 관찰이 가능하다.

이번 연구의 목적 은 이를 바탕으로 중환자실의 광범위 화상 환자들의 간접 휴식대사량을 통한 관찰의 유용성에 대하여 논하고자 한다.

대상 및 방법

1. 환자 모집단

2004년 1월부터 2005년 1월까지 한강성심병원 화상 센터 의 화상중환자실에 입원한 성인 86명을 대상 163회 간접영 양측정기를 시행하였다. 체표면적 20% 미만의 환자, 협조 가 이루어지지 않는 영유아 및 노인 환자들은 배제하였다.

2. 영양지원

환자들은 본원에서 지속적으로 쓰이고 있는 영양프로토 콜(calory: nitrogen ratio, 100:1)을 통해서 치료하였으며 매 주 2회 영양지원 팀 모임을 통해 환자의 영양 상태를 파악 하였다. 화상직후 24시간 이내에는 금식을 하였고 이후 구 강식이(고단백고칼로리)를 시행하였다. 구강식이로 영양섭 취가 부족한 환자에서는 경장관 영양급식을 같이 시행하였 다. 장마비가 있는 환자의 경우 이학적 검사 및 단순 방사선 촬영을 통해 해소 될 때까지 비위 경관을 통해 배액하였다.

칼로리 요구량은 Curreri formula를 이용하여 구하였다.

Kcal/day (성인)=(25×W)+(40×TBSA)

Kcal/day (어린이)=(60×W)+(35×TBSA) W=몸무게(kilogram)

TBSA=화상 입은 체표면적

3. 모니터링

하루 환자가 섭취한 칼로리와 단백질은 영양지원 팀의 영양사가 매일 측정하였다. 환자의 몸무게는 1주일에 한번 bed scale을 이용하여 측정하였으며 nitrogen balance를 구 하기 위해 주 2회 24시간 요 수집 시행하였다. 영양평가를 위한 피검사(일반혈액검사, 일반화학검사, lipid battery, TIBC+iron, prealbumin, transferrin)도 일주일에 2번 시행 하였다.

Nitrogen balance=(단백질 섭취/6.25)–[(UUN×1.2)+2]

UUN=urine area nitrogen (gram/24 hrs)

4. Indirect Calorimetry

측정은 Vmax Series 29n (U.S.A)을 이용하였고 휴식 대사

량 측정을 위해 가능한 아침 화상상처 소독 전에 측정하였고 그렇지 못한 경우는 화상상처 소독 후 수 시간 뒤 또는 식 사 후 최소 3∼4시간이 경과한 되에 측정하였다. 자발호흡 이 가능한 환자는 Canopy를 이용하여 측정하였고 Ventilator 를 사용하고 있는 환자에게는 Ventilator에 직접 연결하여 측정하였다. 흡기시와 호기시의 가스를 채취하여 분당 산 소소비량(VO2)과 이산화탄소생성량(VCO2)을 구하여 컴퓨 터를 통해 호흡지수(respiratory quotient, RQ VO2/VCO2) 산출하였다. RQ 0.7 이하면 영양결핍 상태로 지방을 에너 지원으로 쓰고 있는 상태이다. RQ 0.75∼0.9 사이인 경우엔 혼합된 기질(탄수화물, 지방, 단백질)이 정상적인 대사과정 을 거치고 있는 상태이며, RQ 1.0 이상일 경우엔 과도한 영 양공급이 이루어지고 있음을 나타낸다.

휴식대사량은 Consolazio 공식을 이용하여 계산하였다.

REE=[3.796 (VO2)+1.214 (VCO2)]×1,440

REE=measured resting energy expenditure (kcal/day) VO2=oxygen consumption (ml/min)

VCO2=carbon dioxide production (ml/min)

5. 기존 공식과의 비교

기초 대사량과 휴식 대사량(Measured Resting Energy Expenditure)을 비교하기 위해 기초 대사량 측정은 Harris–

Benedict 공식을 이용하였고, 측정된 휴식 대사량의 적정성 을 평가하기 위해 2002년 Journal of Parenteral and Enteral Nutrition에서 소개한 가장 정확하며 편견이 없는 공식으로 소개한 Milner (1994), Zawacki (1970), Xie (1993) 공식과의 비교를 통해 IC의 유용성을 입증하고자 하였다.

1) Harris-Benedict equation

BEE(men)=66.47+(13.75*W)+(5.0*H)–(6.76*A) BEE(women)=655.1+(9.56*W)+(1.85*H)–(4.68*A) W=body weight in kilograms

H=height in centimeters A=age in years

2) Milner 공식

BMR*(0.274+0.0079*BSAB–0.004*PBD)+BMR BSAB=body surface area burn

PBD=post burn day

1,440 kal/m

/day

(1,000 kal/m

/day)+(25*BSAB)

영양에 대한 평가는 간접영양측정기의 RQ 값을 통해 평

Table 1. Patient Population

•Patient M F

•Age

•Burn size (%TBSA)

•Full thickness burn (%TBSA)

•Etiology of burn Flame

Scald Electrical Chemical

86 67 19

44.76 (range 21∼82) 53.27 (range 18∼95) 39.50 (range 0∼95)

77 6 2 1

Table 2. Patient Characteristic and Nutritional Assessment

Variable Result

Number M/F Weight

Body surface area (m²) BSI

Inhalation injury (n) Ventilator dependent

86 67/19

66.129 (range 44∼106) 1.74 (range 0.86∼2.2) 46.45 (range 9∼95) 33

31 Respiratory quotient

＜0.7 0.76∼0.84 0.85∼0.99

＞1.0

29/163 (17.79%) 42/163 (25.77%) 66/163 (40.49%) 26/163 (15.95%)

Table 3. Measurement of Metabolic Expenditure

Group (%TBSA) No. patient RQ REE REE/BMR Currei/REE

I (0∼20) II (21∼40) III (41∼60) IV (61∼80) V (＞81)

3 18 37 20 8

0.82 0.88 0.90 0.87 0.82

2,084.40 1,677.62 1,816.17 1,839.72 2,477.86

1.54 1.22 1.19 1.27 1.53

1.16 1.77 2.14 2.30 2.40

Total 86 0.88 1,859.55 1.26 2.11

가 하였고 통계는 SPSS를 이용하여 Student’s t‐test 및 Pearson 상관계수를 이용하였고, p‐value 값은 0.05 이하인 경우 통계적으로 유의한 것으로 평가하였다.

결 과

1. 환자 모집단

한강성심병원 화상센터에서 2004년 1월부터 2005년 1월 까지 1년간 86명을 대상으로 163회 시행하였다. 남자는 67 명(78%), 여자는 19명(22%)이었으며 평균 연령은 44.76 (21∼

82)였다. 전체 대상자의 평균 화상범위는 53.27% (18∼95)였 으며, 이중 full‐thickness burn은 39.50% (0∼95)였다(Table 1).

2. 환자 특성 및 영양적 접근

총 86명의 환자의 평균 몸무게는 66.129 (44∼106)였으며, 체표면적은 1.74 (0.86∼2.2), BSI는 46.45 (9∼95), 흡입 화상 이 있는 환자는 33명이였으며 인공호흡기를 단 환자는 31 명이였다. 간접 휴식대사량 측정기를 이용하여 호흡지수 (RQ)를 구하였으며 163회 측정 수치 중 66.26% (102/163) 는 0.76∼0.99범위에 포함되었으며 이는 환자들에게 적절한 영양 공급이 이루어 졌음을 나타내고 있다(Table 2).

3. 에너지 대사량 측정

간접 휴식대사량 측정기를 이용하여 구한 호흡지수(RQ)는 0.88이였다. 이를 바탕으로 구한 휴식대사량(REE)은 1859.55 로 기초대사량(BMR) 1482.37보다 높은 수치였다. 화상환자 들의 영양요구량을 계산할 때 쓰이던 기존의 공식들과 비교 를 시행하였다. 휴식대사량은 기초대사량(Harrison‐benedict) 보다 1.26배의 칼로리가 필요하였다. 전체 칼로리를 구하는 Curreri 공식값은 휴식대사량보다 2.11배 측정되었으며, 이 는 Curreri 공식이 과도한 영양공급을 야기한다는 문제점 을 확인할 수 있었다.

화상범위에 따라 5개의 그룹으로 구분하고 각 단계별 에

너지 대사량을 측정하여 비교하여 보았다(Table 3). 간접 휴

식대사량 측정기를 이용하여 측정한 결과 화상범위가 클수

록 휴식대사량이 증가하는 소견이 보인다. 하지만 그룹 3과

4사이에선 큰 차이가 보이지 않았고, 그룹 1이 그룹 2, 3,

4 보다 에너지 요구량이 더 컸음을 알 수 있다. 전신화상의

경우는 에너지 요구량이 급격히 증가되는 점도 특징적이

다. 전체 결과를 평균을 내보면 REE/BMR은 1.26, RQ는

0.88로 적절한 영양공급이 이루어 졌음을 알 수 있다.

Table 4. Comparison of Resting Energy Expenditure (REE) vs Calculate Formula

Group (%TBSA) No. patient REE Milner/REE Zawacki/REE Xie/REE

I (0∼20) II (21∼40) III (41∼60) IV (61∼80) V (＞81)

3 18 37 20 8

2,084.4 1,677 1,816.17 1,839.72 2,477.86

0.78 (0.266) 1.05 (0.230) 1.10 (0.284) 0.97 (0.381) 0.86 (0.740)

1.14 (0.956) 1.53 (0.254) 1.49 (0.139) 1.43 (0.770) 1.16 (0.715)

0.90 (0.433) 1.07 (0.250) 1.05 (0.143) 1.01 (0.790) 0.82 (0.732)

Total 86 1,859.55 1.02 (0.385) 1.44 (0.284) 1.02 (0.279)

Fig. 1. Value of resting energy expenditure (REE) for a 40 year-

X axis - Burn day, Y axis - Measured resting energy expenditure.

4. 기존 공식과의 비교

측정된 휴식 대사량의 적정성을 평가하기 위해 정확하며 편견이 없는 공식인 Milner (1994), Zawacki (1970), Xie (1993) 공식과의 비교하였다. 각 그룹별 수치를 비교(formula/REE) 및 평균값을 낸 결과 Zawacki보다 Milner와 Xie가 1.02로 간접 휴식대사량 측정기를 이용하여 구한 수치와 거의 유 사하다는 것을 알 수 있다. 하지만 Pearson상관계수 결과상 Xie보다 Milner가 상관관계가 더 높아 Milner가 간접휴식 대사량을 계산하는데 더 적합하다 볼 수 있다. p수치가 0.385로 상관관계의 유의성이 아주 높다고 할 수 없지만 상 관관계가 어느 정도 성립한다고 볼 수 있다(Table 4). 따라 서 간접 휴식대사량 측정기를 이용할 수 없을 경우 Milner 공식을 이용하여 환자들의 휴식대사량을 구하고 이에 따라 영양공급을 시행하는 것이 적절할 것이다.

5. 화상경과에 따른 대사량 변화

여러 명의 환자를 대상으로 간접휴식대사량 측정기를 통 해 휴식대사량을 지속적으로 관찰한 결과 화상상처가 호전 될수록 수치는 감소하였다. 전형적인 경과를 따른 케이스 를 Fig. 1에 소개하였다. 입원 시에 휴식대사량이 높게 측정 이 된 후 점차 화상부위가 줄면서 휴식대사량도 점차 감소 하였다. 화상 수술을 하거나 패혈증 상태가 될 경우 휴식대 사량이 크게 증가하는 점도 Fig. 1에서 잘 나타나고 있다.

따라서 화상경과에 따라 간접 휴식대사량 측정기를 이용하 여 환자의 영양 요구량 변화를 파악하고 그에 따른 적절한 영양공급이 이루어져야 한다.

고 찰

화상은 외상 종류 중 가장 심각한 과대사가 일어나는 분 야로 이화 호르몬인 에피네프린, 코티솔, 글루카곤의 생산 증가로 글리코겐 분해, 근육내 단백질 분해 및 당신생 등의 변화가 오며 대사율이 증가하게 된다.

그 결과 광범위 화 상의 경우에 적절한 영양 공급이 이루어 지지 않으면 빠르 고 심각한 체중 감소와 제지방량(lean body mass)의 결핍,

감염에 대한 감수성 증가 등이 몇 주 이내에 발생한다.

따라서 영양지원은 성공적인 화상환자 치료에 중요한 요소 중 하나이다.

과거부터 영양지원의 중요성을 알고 적절한 영양 모니터링 및 치료를 위해 다양한 프로토콜의 발명이 이뤄졌다. Wilmore 외 연구진은 ‘대사소비량과 화상범위와 선형 관계다’라고 결론지었다.

하지만 광범위 화상에서 화상 범위와 무관하 게 패혈증 상태에서는 실제로 대사량이 감소한다. Curreri 공식은 체중 유지를 위한 칼로리 요구량을 구하는데 바탕을 이루었고, 이는 과대사 상태인 화상환자에서 에너지 요구 량을 구하는데 폭 넓게 사용되고 있다. 이 공식은 대사율과 화상 범위가 연관성이 있으며, 이 공식을 통한 계산값으로 환자 개개인의 영양식이요법을 구하였다.

하지만 Curreri 공식은 여러 문제점을 지니고 있는데, 우

선 9명의 환자만을 대상으로 하여 산출되어 표본수가 너무

적었으며, 에너지 요구량 또한 화상 초기 범위만을 초기에

반영 할 뿐 상처 경과에 따른 에너지 요구량 감소는 적용하

지 못하며, 개개인의 대사요구량의 다양한 범위 차이를 무

시하였다.

더구나 제한 상한선이 없어 광범위 화상의 경 우엔 영양 과공급을 유발한다. 화상범위가 비슷한 환자에 서도 에너지 대사량 또한 다양하여 환자 개인조차 활동량, 상처 소독, 상처 치유정도, 습도 및 온도 같은 환경적 변화 에서도 다양한 양상을 보인다.

결국 정적인 공식들은 위 와 같은 다양성을 무시하게 되고 환자 상태 및 치료 경과에 따라 과대 또는 과소 영양공급을 유발한다.

이처럼 공식들에 정확성에 대해 의문점이 제기 됨에 따 라 간접 휴식대사량 측정기(IC)가 등장하였다. IC는 50년 전부터 개발되었으나 실험실에서 환자에게 직접 사용하기 까지는 기술적인 문제로 사용이 보류되었었다. 하지만 과 학 기술의 발달로 이동성 및 휴대성이 증가하여 90년대 들 어 직접 사용이 가능해졌다.

IC는 센서를 통해 흡기 및 호기시의 산소와 이산화탄소 의 농도를 측정하여 산소소비량(VO2)과 이산화탄소생산량 (VCO2)을 바로 계산하여 호흡지수(RQ=VO2/VCO2)를 산 출할 수 있다. 구해진 호흡지수를 바탕으로 대사적 공급 및 요구량의 정보를 얻을 수 있으며 결국 영양공급 상태의 적 절성을 평가 할 수 있다. IC는 다양한 형태로 환자에게 적용 할 수 있는데, 계산식보다 더 많은 에너지 요구량이 측정되 는 중증의 초기 화상 환자를 24시간 지속적인 관찰을 시행 하여 적극적인 영양공급을 시행할 수 있다.

또한 가피 절 제술 또는 피부 이식술 등 외과적 수술을 시행 또는 패혈증 같은 환자의 급격한 상태 변화로 인한 에너지 요구량 변화 량도 IC 측정을 통해 확인 후 영양 공급량에 변화를 줄 수 있다. 뿐만 아니라 한 환자를 주기적으로 지속적인 관찬을 시행한 결과 화상 상처의 호전에 따라 에너지 요구량이 감 소되며, 이에 맞춰 환자 개개인의 영양프로토콜을 변화시 켜 공급이 가능하다.

측정된 휴식대사량의 적정성 평가 및 상황에 따라 IC를 사용하지 못할 경우를 예상하여 정확하고 편견이 없다고 하는 Milner, Xie, Zawacki 공식들과 비교를 하였다. 화상 범위에 따라 나눈 그룹별로 각 공식과 휴식대사량의 비를 구한 결과 통계적으로 유의성은 없지만 Milner가 가장 상 관관계가 높게 나왔다(p=0.385). 하지만 그룹별로 세분화 하면, 20% 미만의 화상의 경우 Xie 공식이 가장 적합하고 (p=0.95), 20∼60% 화상 범위에서는 모두 유의성이 높지 않 았으며, 80% 이상의 범위에서는 모두 유의성이 있었다(p＞

0.715). 앞으로 남은 숙제는 20∼60% 구간의 화상범위에 적 합한 공식을 개발하는 추가적인 연구가 필요하다.

결 론

광범위 화상은 오랜 기간의 치료가 필요한 외상분야이 다. 그 기간 동안 적절하게 영양 공급이 이루어진다면 환자

는 과소 혹은 과대 영양공급으로 인한 합병증 없이 지낼 수 있고 이는 환자의 전반적인 이환율에도 영향을 미친다.

간접휴식대사량 측정기를 이용하여 환자의 치료에 보탬이 되야 하며, 이는 화상환자로 국한되지 않고 암환자, 큰 외과적 수술을 시행받은 사람, 중환자 등 다양한 분야로 확대가 이 루어져야 한다. 하지만 이를 위해서 간접휴식대사량 측정기 사용에 따른 고비용 문제를 해결해야 하고 이를 위한 노력 도 필요하다. 마지막으로 IC의 지속적인 측정 및 그 결과 수치를 많은 영양 공식과 비교 연구하여 화상 범위에 관계 없이 항상 정확한 공식의 개발도 앞으로 남은 숙제이다.

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