Vol.12, No.1, January, 1999
서 론
지방색전증은오래전부터잘알려진질환이나진 단 및 치료의 어려움으로 인해 그 연구에 소홀해 왔 던감이있다 . 그러나 이는 다발성외상 환자의 사망 및 급성 호흡 부전 증후군의 주요 원인의 하나이며 수술의합병증으로서도무시할수없을것이다. 또한 최근 교통사고 및고공 추락 사고, 골절에대한 골수 강내 고정법, 인공 관절 치환술 등의증가에 따라 지
방색전증이증가일로에있어한번쯤주의를환기할 필요가 있겠다. 1862년 Z e n k e r5 5 )가 기차 왜곤의 사이 에끼인기관사의폐모세혈관에서지방의존재를기 술한[SMC1] 이후몇가지보고들이있었으나 1 8 7 3년 에이르러 B e r g m a n7 )이대퇴골분쇄골절환자에서무 증상 시기에 이어 임상적 증후기 및 사망을 기술한 것이 전형적인 지방 색전증의 첫 보고라 하겠다. 이 때로부터많은사람들이동물에지방 용액을주사하 거나골절을만드는등다양한원인분석이시도되었
지방 색전증
정병오・오원환・서재곤・심종섭・이종서
성균관 대학교 의과대학 삼성서울병원 정형외과
= Abstract =
Fat Embolism Syndrome
- Current Concept -
Byung-Oh Chung, M.D., Won-Hwan Oh, M.D., Jae-Gon Seo, M.D., Jong-Suh Lee, M.D., Jong-Sup Shim, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University, School of Medicine
※통신저자: 오원환
서울시강남구일원동 5 0번지
성균관대학교의과대학삼성서울병원정형외과 Tel: 02-3410-3500, 3509
으나아직까지명쾌하게밝혀지지않고있다. 치료에 있어서도집중적인관찰과조기발견에의한지지요 법으로 이환율과 치사율을 감소시키기는 하였으나 여전히답보상태에있는실정이다.
발생율
지방 색전증은외상 외에도당뇨, 화상, 중증 감염, 흡입마취, 만성췌장염, 만성알콜중독증, 골수염, 수 혈, 겸상 적혈구 빈혈증, 신장 이식, 감압병, 지방간, 정맥 영양, 골수강내 금속정 삽입, 인공 고관절 치환 술, 슬관절 치환술의 경우에도 발생할 수 있다3 2 ). 심 지어는 임의의환자에서시행한부검의전례에서지 방색전이있었다고도하고2 5 )주요외상으로인해사 망한 환자들의 부검에서는 대부분의 저자들이 7 0 ~ 1 0 0 %의지방 색전을발견했다. 그러나이는 지방 색전 자체를의미할뿐이고임상적으로극심한증세 를 보일 경우 지방 색전증이라 하며 이 진단에는 G u r d2 3 )의기준 (Table 1)이쓰인다.
역시 이 중 우리의 관심 대상은 지방 색전증과 외
상및정형외과적수술과의관련성일것이다. 외상의 정도 및 골절의 수의 증가에 따라 그 발생률이 증가 한다는것은일반적으로인정되는듯하다. 단일골절 의 경우 0.5~3%, 복합 외상의 경우 3 0 %까지 보고 하
였다4 6 ). 또한 특히 대퇴골 및 골반의 골절시 위험도
가더높은 것으로알려졌는데 D u i s1 5 )에의하면 편측 대퇴 골절의 경우 3%, 대퇴골 및 경골 골절의 경우 10%, 양측대퇴골절의경우 3 3 %에서발생했다고 한 다. 개방성골절에서는골수와혈종이빠져나감으로 하여 감압 효과가 있어 폐쇄성 골절때 더 많이 발생 한다는 주장도 있으나1 3 )B u l g e r1 0 )는 차이가 없다고 하였다. 개방성 골절의 경우 외상의 중증도가 더 크 기 때문에 폐쇄성 및 개방성 골절의 단순 비교는 큰 의미가 없으리라 생각된다. 다만 동반 손상중 특히 흉부 손상의경우 더 많은 연관성이 있다. 발생 빈도 의 남녀 차이는 없어 보이나 소아의 경우 극히 드물 다는 것은주지의사실이며 D e l a n d1 4 )는 성인의 1 / 1 0 0 의 빈도를 보인다 하였다. 그 이유로는 첫째, 소아의 골수는조혈조직이차지하는비율이높아지방이적 으며 둘째, 그지방조직은 구성 성분도 성인은 주로 o l e i n인데 비해 소아는 palmitin, stearin이 많다는 것을 들고 있다1 5 ). 그외 대퇴골 근위부 골절 환자에서 인 공구조물삽입시 4 ~ 7 %에서발생한다고도하며특히 골수원성질환, 결체조직질환이있는경우증가하며 골다공증, 침상 안정도 기여한다. 고관절, 슬관절 전 치환술시시멘트를삽입할때지방색전이혈류로퍼 져나간다는것도정설로되어있다.
병인론
Z e n k e r5 5 )는 그의 첫 보고에서 위장내에 있던 지방 이파열된 간문맥을 통하여색전을일으킨다고하여 병태생리학적가설을시도하였다. 현재일반적으로 인정되고있는것은말초조직에서기원한지방에의 한다는 기계적 이론과 혈류내 지방 성분 특히 자유 지방산에의한다는생화학적이론의두가지가있다.
1. 기계적이론
골수나지방조직에서유래한지방 입자가혈류로 유입되면서직경 7 ~ 1 0㎛크기의입자들은혈류유입 Tabel 1.Gurd criteria for FES
1. Major signs
1) Hypoxia : PaO2<60mmHg and FIO2>0.4 2) Cerebral manifestations unrelated to head
injury
3) Petechial rash on the mucous membranes and skin on the anterior part of the thorax and neck 2. Minor signs
1) Tachycardia (Heart rate>120/min) 2) Pyrexia (B.T.>39°C)
3) Thrombocytopenia (Platelet count<150×
109/L)
4) Fat globules in the urine or sputum 5) Renal emboli
6) Low hematocrit unaccountable by blood loss or intravenous fluid dilution
For diagnosis, 1 major sign with 3 minor signs or 2major signs with 2minor signs
후최초로만나게 되는모세혈관인폐 모세혈관에서 색전을 일으키게 된다. Bachskaren8 ), Weisz5 3 )은 이 증 후로사망한환자의폐에서골수조각들을증명하였 고 K e r s t e l l2 8 )은지방색전증환자의폐에보이는지방 산의 성분이 골수 지방과 같음을 보였다. Hohlbeck2 4 ) 는실험적으로골수강내지방에표식을하여이표식 자가지방색전증환자의폐에서발견된다는것과골 절근위부에지혈대를하면지방색전이생기지않는 다는 것을 증명하여 이 이론을 지지하였다. 한편 폐 모세혈관을 통과한지방색전은 뇌, 신장, 망막, 피부 에 침착하여 다른 증세를 나타내게 된다. 그러나 기 계적이론은다음과같은세가지조건이필요하다.
(1) 지방이혈류내로침투할수있게손상받은혈관 이있을것
(2) 자유지방산의유리
(3) 골수강내 압력의 일시적인 증가로 정맥압보다 높아질것
이이론은고전적인지방색전을설명하는데는 별 문제가 없는 것으로 보인다. 다만 외상, 골절 환자에 서어떤 경우에는 전격적인지방색전증으로발전하 고 어떤 경우에는 일과성으로 끝나는지를 설명하지 못하고 있다. 또한 지방 입자의 근원이 골수라는 사 실은대개동의하나그역할에관하여아직해결해야 할문제들이남아있다.
2. 생화학적이론
Lehman, Moore3 1 )는 1 9 2 7년 색전을 일으킨 지방의 양이 손상받은 골수강내의 양보다 많음을 확인하고 이 지방이 혈장내 c h y l o m i c r o n에서 유래할 가능성을 제시하였다. 현재에 이르러는 혈류내에 순환하고 있 거나호흡기내에서형성된자유지방산이혈관내피 세포를손상시키고폐세포에직접 독성작용을일으 킨 다 고 한다 . 그 외 에 도 골 절 의 경우 조직 t h r o m b o p l a s t i n의 증가, 제 7 혈액 응고 인자의활성화, 외응고로의 보체계 활성화 , Fibrin Degradation P r o d u c t ( F D P )의 증가, 혈소판 응집의 증가 등이 독성 지방산에의한폐조직 손상에일조하는것으로보인 다. 자유지방산의동원은두가지기전으로설명되고 있다. 첫째는 손상된 조직에서 T r i g l y c e r i d e가 분해되 어자유지방산이생성되어정맥혈을따라폐모세혈 관으로가서직접독성작용을일으켰다고하고둘째
는 심한 손상을 받은 환자에서 c a t e c h o l a m i n e의 분비 가 증가하는데, 이것이 지방 분해를 촉진시켜 자유 지방산의 혈중 농도를 증가시킨다는 것이다1 6 ). H u l m a n2 5 )은 급성 염증기 단백질(C-reactive protein, C R P )의 증가가 T r i g l y c e r i d e의 용해성 형태인 c h y l o m i c r o n과 작용하여 지방 중합체를 형성한다고 하며 이 과정을 c r e a m i n g이라 명명하였다. 이렇게 형 성된 중합체는 지름 2 0 0㎛ 이상에 이르기도 하여 폐 에서 침착되게 된다. 이 경우 임상 증세의 호전은 급 성염증기단백질의감소가동반된다고도하였다. 더 불어다발성외상의경우처럼지방색전증의위험집 단은출혈성쇼크상태인경우가많은데이에의하여 미세 순환의 저하, 혈액 점성의 증가, 세포 용해도의 감소 등이 초래되어 혈소판의 침착이 증가한다.
P e l t i e r4 5 )의가설에따르면자유지방산은침착한혈소 판에친화력이있어결과적으로지방색전증으로 발 전할수있다고한다3 8 ). 이이론은골절, 외상없이발 생하는 지방 색전증이나 골절이 있더라도 상대적으 로심각하고전격적인증세를보이는 경우에합당한 것이다.
임상 양상과 진단
여러가지 임상증상을보이기는하나진단적인단 일증후는없으며아직까지배제적진단이필요하다 . G u r d2 3 )의 기준 (표1 . )에 대부분의 증상, 증후가 포함 되어있어이들을중심으로살펴보기로한다.
1. 호흡기계
저산소증은 초기는 아니더라도 약 70% 이상에서 나오는 증상이며 진단과 치료 감시에 절대적이다.
현상적으로 저산소증은 호흡수와 심박수의 증가를 일으키고과대사상태로이어지지만기계호흡이필 요한 경우는 전체의 10% 정도이다. 단순 흉부 방사 선상으로특징적인눈보라모양을보이지만흉부외 상이나 심혈관계 질환, 폐렴등이 동반되어 보다 복 잡한 양상을 띠는 경우가 많다. 증상 발현 기전은 보 통 지방 입자에 의한 폐혈관의 기계적 폐쇄에 의한 것으로 오해하는 경우가 많으나 그 보다는 쇼크, 과 응고성에 대한 폐조직의 반응과 유사하여 폐쇄, 조
직간질출혈, 폐포허탈이관찰된다. 이들은곧혈류- 공기 장벽이 정상 폐조직의 1 0 ~ 2 0배에 달하게 되고
3 0 )병리적사강이넓어져 P O2의감소와 P C O2의증가
로이어진다.
2. 심혈관계
빈맥은 유일하게 예외없이 전 환자에서 관찰되며 매우초기에나타나서지속되는증상이다. 치료에잘 듣지않는것이특징이며우심실긴장도의증가가원 인이다. 심전도는대개정상이나드물게심장자체에 지방 색전이 생겨 심근 경색이 오거나 국소 괴사가 되는 경우 ST depression, T flattening, AV block (Atrioventricular block), BBB(Bundle Branch Block) p a t t e r n을 보일수도 있다. 그러나매우비특이적증상 으로진단에는보조적가치가있을뿐이다3 2 ).
3. 중추신경계
중추신경계증상은 경한 지남력 상실에서부터진 성혼수상태에이르기까지그정도와종류가매우다
양하다3 7 ). 심지어 N e u g e b a u r3 9 )는 성격 변화를 보고한
적도 있다. 다행한 것은 환자가 호흡 부전 증상을 이 기고살아남는다면 거의 대부분회복된다는것이다.
손상기전은지방색전에의한순환장애와저산소증 에의한손상으로생각된다2 7 ). 다만주의할것은외상 후 수분만에 뇌색전이발견된보고도 있으며2 9 )호흡 기계 증상이 보다 먼저 나오는 경우, 또 호흡기계 증 상이없이신경증상만나올수도있다는것이다 .
두부 외상에 따른 혼수 상태와는 명료기( l u c i d i n t e r v a l )의 길이로 감별할 수 있다. 지방 색전증의 경 우 12 시간내에25%, 36 시간에75%, 48 시간에8 5 %로 상대적으로긴명료기를갖는다. 그외에도두부외상 에 비하여 혼돈이 심하며 혼수 및 제뇌 강직으로의 진행이빠르고국소화징후가없다는특징이있다.
4. 눈
신경증상을보이는환자의반정도에서관찰된다1 ). 망막혈관에서출혈이되거나지방색전에의해국소 괴사를 동반할 수 있으며 작은 회색 반점으로 보인 다. 한자는눈앞에안개가 끼인것같다고호소한다 . 대개 외상후 2주에시작된다. 결막병변은매우날카 롭고경계가확실한것이특징이다.
5. 점상출혈반
진단에매우 유용한증상으로 목, 어깨, 상흉부, 결 막등주로신체근위부에발생하나전신어디에도생 길수있다 . Aldredd2 )는지방입자가상대적으로가볍 기때문에상흉부와갑상선동맥을따라상승하는부 위에분포하게된다고하였다. 대개외상후 2~3 일째 시작되며 5 0 ~ 6 0 %에서 나타나고 2차적인 증상이다
5 , 6 ). 발생 기전은 아직도 논란이 있으나 다음의 다양
한 원인이 모두 기여하는 것으로 보인다. 단순히 모 세혈관이 기계적으로 폐쇄되어 생기는 경우도 있을 것이고지방입자에 친화력이있는혈소판이응집되 거나폐쇄에따른이차적인혈관주위반응에의하는 경우, 또 G a r n e r2 0 )의관찰에서보이는바와같이외상 이나 골절에 동반되는 모세혈관의 취약성으로 인한 경우도생각할수있다.
6. 전신발열
종종 첫 증상으로 나타나기도 하며 대개 3 9ºC 이 상의고열이유지된다. 발열기전은뇌국소출혈이나 뇌부종으로인해신진대사조절의기능이약해져온 다는것이널리받아들여지고있다. 폐렴등의합병으 로발열양상이나정도가달라지는경우도있어주의 해야한다 . 최근에는 급성 염증 매개 물질인 I L - 6 ( I n t e r l e u k i n - 6 )가 발견되어 지방 색전증과의 관계가 연구단계에있다. IL-6가 발열반응에관여한다는것 은분명해보이나21) 주요 발열유도물질인지는확실 치 않다. IL-6는 발열 유도 작용뿐 아니라 C R P ( C - reactive protein), fibrinogen, TNF(Tissue Necrosis Factor)-α,
T N F - 1β의 생성에도작용하여 그관계가 밝혀질경우
지방색전증의연구에새로운전기가될수도있다 .
7. 실험실검사
여러가지 검사치들이 거론되고 있으나 결국은 신 진대사의 증가, 혈관세포막의 손상1 7 ), 또는 혈액 응 고 지연에 수반되는 것들인데 P a O2의 감소외에 Lactate Dehydrogenase, aldolase, catecholamine, glucocorticoids, FDP(Fibrin Degradation Product), ESR(Erythrocyte Sedimentation Rate), CRP(C-reactive protein) 들이 증가하고4 )빈혈, 혈소판감소증이 동반
된다4 , 3 5 ). 혈장내 지질 성분이 증가한다고 알려져 있
으나 감소한다는 주장도 만만치않다. 혈액, 소변, 객
담에서지방구적이발견되는경우가있으나진단적 가치는없으며49) 페조직생검은 검사 자체의위험도 때문에 쓰이지 못한다. 피부 조직 검사로 혈관내 지 방색전을증명할수는있으나검사시기가지연되는 단점이있다. Gurd2 2 )는정맥혈을 1 0㎛크기의여과판 에통과시켜지방구적의존재를확인하였으나널리 쓰이지는않고있다.
지방 색전증과 수술
골절환자의골수강내고정이나인공고관절, 슬관 절 치환술시 골수강내 조작을 할 때 지방 구적이 전 신으로 퍼진다는 가설은 오래 전부터 인정되었으며
4 2 )최근에는 심초음파를 이용하여 이를 증명하기도
하였다1 2 ). 그러나이때전격적인지방색전증으로발
병하는 경우는 0 . 5 ~ 0 . 8 %로서3 4 )이들이 외상이나 여 타동반질환이아니라골수강내조작자체에기인한 다고 보기에는 어려움이 있다. Bulger1 0 )는 조기 골수 강내고정 환자에서 지방색전증이증가하지않는다 고 결론짓기도 했다. 그러나 어쨌든 지방 색전이 유 발되는것은사실인데이는골수강내압력이증가하 기 때문이다 . Stumer, Schucherdt5 1 )는 압력 감시 (Pressure monitoring)장치를 이용하여 골수강 확공때 골수강내압력이500~800mmHg, 최고1 5 0 0 m m H g까지 증가함을 발견하였다. 골수강내압력의 증가와지방 색전의증가는심초음파와골수강내 압력감시를같 이 시행하여 두 현상이 동시에 일어남이 W e n d a5 4 )에 의하여 확인되었다. Galdermans 등1 9 )은 외상 없이 발 생하였고폐조직생검으로확진된 7 6세의지방 색전 증환자의발병원인을조사하였는데, 인공고관절의 헐거워짐(Loosening) 외에는아무런위험인자도발견 하지 못하였다. Fahmy 등1 8 )은 나아가서 골수강 확공 과안내핀을삽입할때일시적으로 P a O2의감소와호 기내 P C O2의감소가초래된다고하여수술실내발병 과의인과관계는확실해보인다.
예방 및 치료
지방색전증은특히치료에있어서지지요법을벗
어나지 못하고 있다. 따라서 예방의 측면에 많은 비 중을 두고 있으며 그를 위해 일반적인 외상 관리, 즉 충분한 혈액량의 공급4 0 ), 기도의 유지, 전해질 균형 이필요하며, 특히되도록이면환자의이동을억제하 고 꼭이동해야 할 경우에는 골절또는 연부조직 손 상 부위의 고정이 꼭 유념할 사항이다. 이중 호흡기 계치료, 약물치료, 골절부위의조기고정및그효과 들에대하여상술해보기로한다.
1. 저산소증의치료
지방색전증의첫치료이자가장중요한치료이다 . 빈맥, 빈호흡, 호흡곤란등 어떠한종류의호흡, 순환 기증상이라도나타나면지체없이산소마스크를통 한 4 0 ~ 5 0 %의 산소 공급을 시작해야 한다4 4 ). 이러한 치료에도불구하고증상이악화되거나동맥산소분 압이 9 0 m m H g이상으로 유지되지 않을 경우 기관내 삽관과 기계 호흡을 시작한다 . 기계 호흡은 5 ~ 1 0 c m H2O의 호기 종말 압력을 유지하는 v o l u m e cycled ventilation이추천된다.
2. 약물치료
병인, 병태생리에관하여뚜렷하게밝혀지지않은 상태에서 여러가지 약물이 시도되었다. Meyers36) 등 은알콜을이용하여지방구적의용해를시도하기도 하였다. Heparin이 L i p a s e의 활동을 촉진한다 했었으 며자유지방산의독성이알려지면서는혈액응고억 제효과에의지하여보았으나득보다는실이많다하
겠다4 3 ). 충분한 양의 포도당을공급함으로써 신진대
사의항진으로초래되는지방의분해를막을수있고 동맥산소분압을증가시켰다는주장도 있었으나 전 격성지방색전증의발생이 줄었다고 증명하지는못 했다.
부신피질호르몬은이론상으로나실제적으로인정 받아 온 유일한 약물이다. 1966년 Ashbaugh 등3 )이 급 성 호흡 부전 증후군 환자에서 1 0 0 m g의 부신피질호 르몬을 근육주사하여호전시킨이후 많은저자들이 M e t h y l p r e d n i s o l o n e을이용한 치료 경험을 발표하였고
5 0 )Byrick 등1 1 )은 동물 실험을 통하여 이를 증명하였
다. Rokkanen 등4 7 ), Lindague 등3 3 )은 M e t h y p r e d n i s o l o n e 을 10mg/kg/8hr 또는 30mg/kg/12hr 혈관내주사로예방 적효과를보았다고하였다. 작용기전에대하여는논
란이있으나기본적으로세포막안정화를통하여혈 관내피를보호하고 l y s o s o m e작용, 보체계, 혈소판응 집등을모두감소시킬뿐아니라폐혈관수축물질의 작용을 억제하기도 한다. 또 잘 알려진 바와 같이 세 포간질부종개선효과도있다 . 무엇보다도제2형폐 포세포의 성숙을 촉진하여 폐포활성물질의 생성을 증가시킴으로써새로운폐포 투과장벽을구축한다.
이러한 기전들은 결국폐포에서의산소섭취능력을 항진시켜실제로도동맥혈 산소분압을증가시킨다.
그러나1 9 7 0 ~ 8 0년대의이러한 확신도최근에이르러 지방색전증의임상양상을 개선시키지못했다는도 전을 받고 있으며2 6 )패혈증의 위험성이 증가한다는 치명적인약점이지적되고있다. 결국어떠한약물치 료도극단적인주의와 관찰없이는사용하기어려움 을생각해야한다.
3. 골절의조기고정
골절부를 조기에 특히 2 4시간내에 고정해야 한다 는 것은 이제 부동의 사실일 것이다. 그러나 문제는 많은 환자에서내고정의일차선택방법으로각광받 고 있는 골수강 내고정의 시기일 것이다. 특히 다발 성외상환자의골절부내고정시기에관하여일치된 의견은 없다. Baltensweiler5 )를 비롯한 많은 저자들은 급성외상성쇼크의시기가지날때까지는고정의안 정성을확보하기보다는수술에수반되는위험을감 소시키기에 주력해야 한다고 하였다. 3일 이후에는 견고한 내고정으로바꾸어도무방하다는것이다. 그 러나 Talucci 등5 2 )은조기 골수강내고정이결코전격 성지방색전증을증가시키지않는다고하였다. 최근 들어 손상 정도지수 (ISS, injury severity score)를이용 하여, 또는흉부 손상이 있는 군과 없는군에서각각 조기골수강내고정을하였을때지방색전증의위험 도를비교하는연구들이있었으나이역시손상정도 지수가 높거나흉부손상이 있었던환자에서이환률 이증가했다는주장과4 1 )증가하지않았다는주장이9 ) 모두 있다. 또한 확공시 지방 색전이 발생한다고 알 려져 있으나확공형골수정과비확공형골수정의동 물실험비교에서차이가없었다는결론도찾아볼수 있다. Schemitsch4 8 )는금속판고정이골수강내고정에 비해 4배 이상 안전하다고 하였으나 골수강 금속정 의장점이널리받아들여지고 있는현실에서는수술
과정에서골수지방을철저히흡입하고지방색전증 의조기발견 및 지지 치료에힘쓰는 것이더 합리적 인방법일것이다.
후 기
지방 색전증은 분명 중증 외상 환자의 주요 사망 원인의하나이다. 그러나그병인, 진단, 치료어느것 하나 확실한 것이 없는 실정이다. 다만 집중적인 관 찰로서 조기에 의심을 하고 진단, 지지 치료를 하는 것만이이환율과사망율을줄이는방법일것이다.
그연구에있어서지금까지예외없이지방구적에 촛점을 맞추었는데 이제 오히려 지방 구적의 생성, 또는 생성된 지방 구적이 병리적 작용을 할 수 있는 환경을조성하는보다근본적인요소들에대한연구 가필요하다고생각된다. 실험적으로도골수강확공, 골절, 외상 등의 사건으로 지방 구적의 혈류내 진입 이증가함을많이보고하여왔으나그들이전격적지 방색전증을증가시키지는않는경우가많음을볼때 지방색전자체보다는지방색전이병리적요소가되 도록만드는또다른인자가있을가능성을배제할수 없다는것이다.
R E F E R E N C E S
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