수면무호흡증에서 양압기 치료의 종류와 적용 대상

양압기의 역사는 CPAP으로부터 시작되었다. 가장 보 편적으로 사용되었던 형태의 양압기이며, 수면 중 숨을 들이쉬는 흡기와 내뱉는 호기에 일정한 압력을 지속적 으로 전달한다. 양압기에 설정한 한 가지 압력만 지속적 으로 상기도 안으로 들어가 기도를 확보하기에 고정형 양압기라고도 한다.

CPAP의 압력 증가에 따르는 연조직의 변화를 살펴보 면 기도의 용적과 연구개 및 설근부의 단면적이 증가하 였으며, 전후 기도 직경보다 측부 기도 직경의 증가가 두 드러지게 나타났다. 특히 인두측벽의 두께가 감소하였 고, 인두측벽 지방체 간의 거리가 증가하여 상기도를 확 장하였다.⁷⁾ 그 외에도 CPAP은 수면으로 유도된 폐 용 적의 감소를 반대로 증가시키는 효과를 가져와 상기도 를 안정화시킨다.⁸⁾

CPAP은 중등도 이상의 폐쇄성 수면무호흡증 환자 및 경도 폐쇄성 수면무호흡 환자 중 다음 증상 또는 동반 질 환 중 하나 이상을 가진 경우에 적용된다. 불면증, 주간졸 음, 인지기능 감소, 기분장애, 고혈압, 빈혈성 심장질환, 뇌졸증의 기왕력, 산소포화도가 85% 미만이 해당 증상 또는 동반 질환이다. 울혈성 심부전을 동반한 중추성 수 면무호흡 환자에서도 일차 치료로 적용할 수 있다.⁹⁾ CPAP 에서 상기도를 유지시키기 위한 적절한 압력 값을 확인 하기 위해서는 수면다원검사 후 적정압력검사(PAP titration)를 시행해야 한다.

CPAP의 적정압력검사는 전야간 적정압력검사(full night titration) 혹은 분할 야간 적정압력검사(split night titration)가 있고 전야간 적정압력검사는 진단을 위해 수면다원검사를 진행한 날과 다른 하룻밤 동안 검사실 에서 검사자가 직접 압력을 조정해서 적정압력을 구하는 방법이고, 분할 야간 적정압력검사는 하룻밤 동안 검사 실에서 검사자가 전반기에는 진단 검사를, 후반기에는 적정압력검사를 진행하는 방법이다. 분할 야간 수면다 원검사의 조건으로는 초반 2시간의 수면다원검사에서 AHI가 이미 40 이상이거나, AHI가 20 이상 40 미만이 면서 유의한 산소포화도 감소가 동반되어 있는 경우이 며, REM 수면을 포함하여 3시간 이상의 적정압력을 위한 시간이 확보될 때이다. 두 방법 모두 적정압력검사의 과 정 및 알고리즘은 동일하고, 방법은 다음과 같다(Fig. 2).

Fig. 2. 지속형 양압기 적정압력검사 과정 및 알고리즘(12세 이상).

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CPAP의 적정 압력은 무호흡, 저호흡, 호흡노력과 관 련된 각성(respiratory effort related arousal, RERA) 및 코골이를 포함한 호흡 사건이 발생하지 않는 최소 압력 을 말한다. 권고되는 CPAP의 최저 압력값은 4 cm H₂O 이며, 12세 미만에서는 최고 압력값 15 cm H₂O, 12세 이 상에서는 최고 압력값 20 cm H₂O까지 조절할 수 있다. 압력값은 5분 이상에 걸쳐서 1 cm H₂O씩 증가시켜야 한 다. 성인에서는 최소 2개의 수면무호흡 혹은 3개의 저호 흡, 5개의 RERA, 3분 이상의 뚜렷한 코골이(12세 미만 의 소아에서는 1개의 수면무호흡, 1개의 저호흡, 3개의 RERA, 1분 이상의 코골이)가 관찰되면 압력을 증가시 켜야 한다. 15 cm H₂O의 압력에서도 무호흡 수면 사건이 발생하면 이단 양압기로 변경해야 한다. 적정 압력 측정 시에는 반드시 누운 자세와 rapid eye movement(REM) 수면을 포함하여야 하며, RDI가 5 미만으로 최소 15분 간 유지됨을 확인해야 한다.¹⁰⁾ 즉, 가장 기도 허탈이 심한 때를 조절하는 압력값이 적정압력으로 지정되며, 수면 기 간 동안 이 값을 유지하는 치료라고 할 수 있겠다.

CPAP에서는 고정된 지속 압력 값으로 공급되고 있기 때문에 흡기 시에는 큰 이상이 없을 지 모르나, 호기 시 에는 환자의 호흡과 양압기의 압력이 충돌하여 환자의 불편감을 야기할 수 있는데, 최근의 PAP 기계에서는 호 기 시에 일시적으로 압력을 낮출 수 있도록 조정하여 환 자의 기도 저항감을 낮출 수 있게끔 보완하는 기능이 있 다. 최대 3 cm H₂O까지 조정할 수 있으며, Philips Respironics (Murrysville, PA, USA)사에서는 C-Flex, C-Flex+ 혹은 A-Flex, ResMed(San Diego, CA, USA)사에서는 expiratory pressure relief(EPR)라고 부르는 기능이며, CPAP이라 하더라도 최근에는 이러한 기능들을 사용하 여 호기 시의 불편감을 상당 부분 호전시킬 수 있다.

양압기 관련 기술이 개발됨에 따라, PAP 기계 내의 컴퓨터 알고리즘에 따라 폐쇄성 호흡 사건의 발생을 인 지하여 압력을 역동적으로 증가시킬 수 있으면서, 폐쇄 성 호흡 사건이 발생하지 않으면 압력을 감소시키는 양 압기가 개발되었는데, 이를 자동형 양압기(APAP)라고 한다. 양압기 회사마다 컴퓨터 알고리즘의 방법은 차이 가 있으며, 이러한 자동 조절의 컴퓨터 알고리즘은 이단 양압기에서도 적용할 수 있다.

APAP은 동반 질환이 없는 중등도 이상의 폐쇄성 수 면무호흡 환자 및 일부 경도 폐쇄성 수면무호흡 환자에 서 권고될 수 있다. 미국 수면 학회(American Academy of Sleep Medicine, AASM) 기준에 따르면 울혈성심부 전, 만성 마약성 진통제 사용, 만성폐쇄성폐질환, 신경근 육질환, 저환기증후군, 중추성 수면무호흡이 있는 경우 에는 APAP을 추천하지 않는다.¹¹⁾

전통적으로 CPAP을 시작할 때 검사실에서 적정압력 검사를 시행받아야 하는 것과 달리, APAP의 경우, 일반 적으로 처방의에게 최소 및 최대 압력값의 범위를 처방 받고 장비를 일정 기간 사용하고 난 후 데이터를 분석하 여 적정 압력 범위를 조절하게 된다. 압력 범위 내에서 수면 사건 동안 센서에 의해서 압력의 수치가 자동 제어 되기 때문에 검사실에서의 2차 적정압력검사 없이 집에 서 바로 시작(home initiated ambulatory setting)할 수 있다는 장점이 있어 최근에는 APAP의 사용이 CPAP의 사용을 많이 대체하고 있다. 일반적으로 누운 자세 REM 수면에서 가장 높은 압력을 필요로 하며, 그렇지 않은 경 우에는 그보다 낮은 압력값을 유지하게 된다. APAP으 로 적정압력을 구하는 경우에는 압력에 따른 누적 사용 시간 비율(%)을 분석한 결과에서 보통 90% 또는 95% 압력(90th or 95th percentile pressure)을 적정압력으로 간주한다. 즉, 압력에 따른 누적 사용 시간을 100%로 가 정했을 때 누적 사용 시간의 90% 또는 95% 시점에 해당 하는 압력을 적정압력으로 보며, CPAP으로 변경 치료할 경우 이 압력을 적정압력으로 설정할 수 있다. 즉, 사용 시간의 5~10%만 적정 압력 이상이 된다고 볼 수 있으며, 처방의는 적정 압력값을 포함하는 압력 범위를 처방할 수 있다.

울혈성심부전, 만성 마약성 진통제 사용자, 만성폐쇄 성폐질환, 신경근육질환, 저환기증후군, 중추성 수면무 호흡을 제외한 환자군에서 집에서 바로 사용을 시작하는 APAP과 2차 적정압력검사를 동반한 CPAP을 비교한 연 구에서^12-14) 수면무호흡증의 중증도 조절 정도, 순응도, 졸림증, 삶의 질, 수면의 질 조절 정도를 비교하였고, 메 타분석으로 두 군을 비교했을 때 통계적으로 유의미한 차이는 없었다.⁶⁾

하지만 APAP의 컴퓨터 알고리즘 상 호흡 사건이 없 으면 압력을 낮추는 방향으로 설정이 되어 있기 때문에, CPAP과 비교하면 조절 가능한 최저 압력값으로 조절하 다가 환자의 자세 변화, 수면 단계의 변화 등에 따라 압 력을 높이는 형태로 상향 조절되어서, 이러한 부분이 수 면무호흡증의 불완전한 치료로 이어질 가능성이 있다. 또한, 최소 및 최대 압력 설정 범위를 너무 넓게 설정할 경우, 마스크의 공기 누출 시 필요 이상으로 압력이 높아 지면서 구강호흡이 발생 가능하다. 아울러 자동형 양압 기는 중추성 무호흡과 폐쇄성 무호흡을 구별하기 힘들 어 폐쇄성 수면무호흡증에 의해 가려져 있던 중추성 무 호흡증이 나타나는 경우, 자동형 양압기로는 원하는 치 료 목적을 달성할 수 없다. 즉, 처방의는 자동형 양압기의 한계를 숙지하고 반드시 정기적으로 세부적인 데이터를 확인하여, 문제점을 파악하고 좀 더 적정한 압력 범위를 설정할 수 있어야 한다.

BPAP은 좀 더 높은 흡기 시 압력이 필요할 때에 적용 가능한 장치로, CPAP으로 호기 시 환자의 호흡과 양압 기의 압력이 충돌하여 환자의 불편감을 야기하는 문제 를 해결하기 위하여 흡기 시 압력(inspiratory positive airway pressure, IPAP)과 호기 시 압력(expiratory positive airway pressure, EPAP)을 따로 설정한 장치를 말 한다. 앞서 CPAP에서 설명한 호기 시에 일시적으로 압 력을 낮추는 기능(C-flex, A-flex, EPR)이 있지만 이 기 능을 사용한다 하더라도 CPAP에서의 처방 압력이 15 cm H₂O 이상이라면 환자가 호기 시 불편감을 호소할 수 있다. 즉, 치료 시 필요한 IPAP과 상대적으로 낮은 EPAP 을 이단으로 공급함으로써 효과적으로 수면무호흡증을 치료할 수 있는 방식이다.

BPAP의 적용 대상으로는, 15 cm H₂O 이상의 높은 압력을 처방 받아야 하는 폐쇄성 수면무호흡 환자 혹은 산소 농도가 낮은 경우, 기존의 CPAP 치료에 실패한 경 우, 울혈성 심부전, 만성폐쇄성폐질환, 신경근육질환 등 이 있을 수 있다.

BPAP의 경우도 CPAP과 마찬가지로 1차 수면다원검 사 후 2차 적정압력검사(PAP titration)를 시행받아야 한 다. BPAP의 2차 적정압력검사의 방법은 다음과 같다 (Fig. 3). 권고되는 IPAP과 EPAP의 시작 압력은 각각 8 cm H₂O와 4 cm H₂O이다. IPAP은 12세 미만에서는 최 고 압력값 20 cm H₂O, 12세 이상에서는 최고 압력값 30 cm H₂O까지 조절할 수 있다. IPAP과 EPAP의 압력 차 이는 최소 4 cm H₂O에서부터 최고 10 cm H₂O까지 조 절할 수 있다.

Fig. 3. 이단 양압기 적정압력검사 과정 및 알고리즘(12세 이상).

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BPAP과 CPAP을 비교한 무작위 대조군 연구^15,16)에서, 수면무호흡증의 중증도와 주간 증상의 호전 정도에 있어서 메타분석 상 임상적으로 유의미한 차이는 없었 다.⁶⁾ 순응도에 있어서도 두 군 간의 큰 차이는 없었으나, CPAP 사용 2주 후에도 잘 적응을 못하는 환자 군에서 BPAP의 순응도가 더 뛰어나다는 보고가 있었다.¹⁷⁾

즉, 일반적인 경우라면 BPAP보다는 CPAP을 먼저 적용하는 것이 비용 대비효과 측면에서 더 유리할 것으 로 보인다. 단, CPAP에 잘 순응하지 못하는 일부 환자 의 경우 및 CPAP이 제공할 수 있는 정도보다 높은 치료 압력을 요하는 경우에는 BPAP의 적용을 권고할 수 있 겠다.

ASV는 이중형 압력이 전달되지만, 환기 보조의 정도 (IPAP-EPAP)가 BPAP처럼 일정하지 않고, 분당 환기 에 따라 조절되는 기능을 갖추고 있다.

Philips Respironics(Murrysville, PA, USA)사에서는 Bipap AutoAdvance가, ResMed(San Diego, CA, USA) 사에서는 Autoset CS 또는 Aircurve라고 하는 장치가 이 에 해당되며, Bipap AutoAdvance의 경우, 최근 4분 동 안의 목표 평균 최대 호기량을 기준으로 IPAP을 조절하 며, Autoset CS 또는 Aircurve의 경우 최근 3분 동안의 분당 환기를 측정하여 분당 환기가 감소하면 IPAP을 증 가시키며, 분당 환기가 증가하면 IPAP을 감소시킨다. 즉, ASV는 호흡하려는 노력에 따라 자동적으로 호흡되는 공기량을 조절하는데, EPAP을 통해 무호흡 사건을 조 절하고, IPAP의 변화를 통해 환기를 일정 레벨로 유지 하여 결과적으로 주기적인 호흡을 안정화시켜 호흡의 항상성을 유지시킨다.

ASV는 CPAP으로 잘 조절되지 않는 중추성 수면무 호흡 환자, Cheyne-Stokes 호흡이 있는 환자에 적용될 수 있으나,¹⁸⁾ 아직까지 장기 추적 관찰 결과 및 사망률에 대한 연구는 부족하다.¹⁹⁾ 단, 심박출량이 45% 미만인 만 성심부전 환자에서는 오히려 심혈관계 사망률을 증가시 킨다는 보고에 따라 적용을 금하고 있다.²⁰⁾

정리하면, ASV는 과환기가 요구되는 질환 및 호흡 개 시(respiratory trigger)가 불안정하여 과환기 및 PCO₂가 낮아지는 Cheyne-Stokes 호흡 혹은 심박출량이 45% 이 상의 울혈성 심부전과 동반된 중추성 수면무호흡 환자 치료 시에 선택적으로 사용할 수 있는 장치이다.

VAPS 역시 이단 압력이 전달되는 장치이며, 목표 볼 륨을 정해둔 채로 환기를 증가시키거나 유지하기 위한 압력 지원이 조절되는 장치이다. 호흡근의 하중, 호흡 개 시, 흉벽과 폐의 유순도(compliance) 차이로 인해 일호 흡량(tidal volume, TV)이 변화하게 되면, 흡기 시의 보 조를 자동적으로 조절한다.

Philips Respironics(Murrysville, PA, USA)사에서는 Average Volume Assured Pressure Support(AVAPS), ResMed(San Diego, CA, USA)사에서는 intelligent volume-assured pressured support(iVAPS)라고 하는 장 치가 이에 해당한다. AVAPS의 경우, Volume targeted BPAP로서 목표 TV를 기준으로 IPAP을 최소값에서부 터 최대값까지 조절하는 방식이고, iVAPS의 경우 압력 지원과 볼륨 보장 기능이 복합적으로 가능한 장치로, 미 리 설정된 압력 범위에 맞추어 압력 지원을 조정하여 기 준 폐포환기량을 보장한다. 호흡수 예비율(backup rate) 이 보장되는데, 만약 자발 호흡 동기가 없어지면, 설정된 호흡수가 채택되고, 자발 호흡 개시가 있을 때에는 예비 율을 설정된 호흡수의 2/3 정도로 줄인다. BPAP으로도 효 과적인 환기가 이루어지지 않는 경우 시도해 볼 수 있다.

VAPS는 BPAP으로 잘 조절되지 않는 신경근육질환, 과탄산혈증의 위험이 있는 제한성 혹은 폐쇄성폐질환, 비만저환기증후군, 즉 저환기로 인해 PCO₂가 증가하는 질환에 적용될 수 있으나, 아직까지 장기 추적 관찰 결과 및 사망률에 대한 연구는 부족하다.^21-23)