1. 서 론
병원 전 심장정지 환자의 생존에는 심장정지가 발생한 현장과 이송 중에 시행되는 심폐소생술의 질이 큰 영향을 미친다(1,2). 병원 전 심장정지 환자를 대상으로 119구급대에 의해 수행된 심폐소생술은 최근 5년간 연평균 약 3만 건이었고, 2019년 4대 중증 질환(심혈관, 뇌혈관, 중증외상환자, 심장정지)의 이송 건수는 28만여 건으로 나타나 2018년 24만여 건보다 약 15%가 증가하였다(3). 이러한 환자는 이송 중 언제든지 심장정지가 발생할 수 있다. 국내 급성심장정지 환자의 발생건수는 2010년 25,909명, 2015년 30,771명, 2020년에는 31,652명으로 인구 10만 명당 61.6명으로 해마다 증가하고 있으며, 국내 심장정지 환자의 생존율은 선진국에 비해 낮은 것으로 보고되고 있다(4,5).
심장정지 환자에게 심폐소생술은 자발순환회복과 소생 후 뇌기능수행범주 저하를 예방하기 위해 효과적으로 시행되어야 한다. 성인의 가슴압박 방법은 복장뼈 전체 길이의 절반 아래쪽 부분을 5∼6 cm 미만으로 완전한 가슴압박과 이완을 하도록 하며, 압박속도는 분당 100회 이상 120회 미만으로 시행하고 가슴압박은 2 min마다 또는 압박자가 지치면 언제든지 교대할 것을 권장하고 있다(6). 심장정지 환자 발견 즉시 빠르고 효과적인 심폐소생술은 뇌 혈류량과 관상동맥관류압을 일정하게 유지하였다(7). 현장에서 스마트 전문소생술(smart advanced life support, SALS)의 시행은 환자의 자발순환회복률을 향상할 수 있지만, 이송 중 심장정지 재발률 또한 높았다(8). 이송 중 심장정지가 재발한 경우 적절한 가슴압박은 환자의 생존율을 높이기 위해서 중요하다.
그러나 구급차 내부에서 심폐소생술은 차량의 속도 변화, 회전 및 급정지에 따른 차체의 기울임과 흔들림으로 인하여 의료진의 자세는 불안정하고, 손상의 위험성이 높아짐으로 적극적인 가슴압박을 시행하는 것은 어렵다(9). 수기가슴압박의 이런 문제점들을 보완하기 위하여 개발된 자동가슴압박기는 능동압박-감압 압박방식과 흉골-흉강 압박방식이 있으며, 가슴압박과 관련된 선행연구는 구조자의 압박 위치에 따른 연구(10), 멈춰있는 상황에서 수기와 자동기기를 사용한 가슴압박 비교(11,12)가 있었으나 가상실현기반 이송 중 자동가슴압박과 수기가슴압박에 따른 비교연구는 없었다.
심폐소생술은 가슴압박과 양압환기로 구분된다. 심장정지 환자의 양압환기는 일반적으로 백 밸브마스크(bag valve mask, BVM)를 사용한다. 백 밸브마스크는 마스크와 밸브, 백으로 구성되어 있으므로 혼자서 사용할 경우 마스크와 환자의 안면 밀착이 어려워 적절한 환기량을 제공할 수 없다. 성인에서의 양압환기는 6～7 ml/kg을 전달하도록 권고하고 있으며, 과환기는 가슴내압을 증가시켜 심장으로 들어가는 혈류량을 억제하기 때문에 효과적인 가슴압박을 시행하더라도 심박출량과 뇌 혈류량 및 관상동맥관류압을 감소시켜 자발순환회복률에 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 주의해야 한다(6). 또한, 양압환기는 심장정지 환자뿐만 아니라 호흡정지 및 호흡정지가 임박한 환자에게 시행된다. 기도유지가 어려워 산소화가 불가능한 상황인 환자에서의 부적절한 호흡 방법과 호흡량은 환자 생존율과 정상적인 기능회복 및 장애 정도를 결정하는 중요한 요인이 된다(13). 성공적인 백 밸브마스크 환기는 열려 있는 기도, 적절한 마스크 밀착, 정확한 환기에 달려 있으므로 숙련도에 따라 환기량의 차이를 보일 수 있다.
이송 중 양압환기가 필요한 환자에게 전문기도기를 삽관한 후 환기 방법이나 휴대용양압환기기를 이용하면 백 밸브마스크보다 적절한 환기량을 제공할 수 있다. 움직이지 않는 고정된 상태에서 백 밸브마스크 환기량 비교와 관련된 선행연구는 있었다(14-17).
이 연구는 가상실현기반 이송 중 구급차 내에서 자동가슴압박과 수기가슴압박을 시행한 후 가슴압박 결과를 비교분석 하였고, 휴대용양압환기기에 따른 환기량과 기도내압을 측정하였다. 이를 통해 효과적인 가슴압박과 양압환기 방법을 모색하여 현장에서 적절하게 활용할 수 있도록 제시하고자 한다.
2. 연구방법
2.1 연구설계
이 연구는 가상실현기반 이송 중 구급차 내에서 가슴압박과 양압환기의 결과를 비교분석한 연구이다. 가슴압박은 자동가슴압박과 수기가슴압박을 비교하였고, 기관내삽관 상태에서 휴대용양압환기기의 환기량과 기도내압의 결과를 측정하여 비교하였다. 모든 실험은 가상실현기반의 모의 주행 구급차를 이용하였고, 2019년 2월 10일부터 5월 25일까지 수행하였다. 주행시나리오는 ‘도시형 외곽도로 시나리오’를 선택하여 적용하였고, 주행 시간 동안 시속 60∼80 km를 유지하였으며, 자동 방식으로 반복 운행하였다.
시나리오는 6 min 동안 진행하였고, 두 그룹 별 각각 4회씩 반복한 후 가슴압박과 인공호흡의 비율 30:2를 15주기 측정하여 분석에 사용하였다. 자동가슴압박은 자동가슴압박기를 사용하였고, 수기가슴압박은 응급구조사 1인이 시행하였다. 자동가슴압박기를 사용하여 가슴압박을 시행할 때 마네킨의 복장뼈 절반 아래쪽에 반창고로 압박 위치를 사전에 표시한 후 표시한 장소에 자동가슴압박기의 압착 패드를 위치시켰다. 시뮬레이션 구동은 중앙소방학교 교육훈련과 교관이 시행하였고, 실험에 참여한 응급구조사는 2년 이상의 실무경험자로 구성하였다.
실험 전 가슴압박은 30:2의 비율로 15주기를 60 min 동안 연습하였다. 1 min 동안 사전 실험을 시행한 결과 자동가슴압박은 깊이 53.62 mm, 속도는 분당 102회였으며, 수기가슴압박은 깊이 53.91 mm, 속도는 분당 116회이었다. 불완전 이완은 두 그룹에서 모두 나타나지 않았다(Figure 1).
휴대용양압환기기는 산소공급 버튼과 방아쇠를 1 s 동안 누르거나 당긴 후 RespiTrainer® software를 이용하여 폐에 전달되는 환기량과 기도내압을 수집하였다. 실험 전 양압환기는 초시계를 사용하여 1 s 동안 산소공급 버튼과 방아쇠 누르는 연습을 30 min 동안 시행하였고, 종류별로 각각 60회씩 사전 실험을 진행하였다. 사전 실험 결과 산소공급 버튼을 누르거나 당긴 시간은 평균 1.00 s가 소요되었고, 최소 0.90 s, 최대 1.09 s이었다.
2.2 실험도구
2.2.1 가상실현기반 모의 구급차 시뮬레이터
가상실현기반 모의 구급차는 다양한 도로 환경에서 구급 의료서비스 교육과 훈련을 위해서 시골, 도시형 외곽도로 등 주변 환경에 맞게 시나리오가 개발되어 있는 시뮬레이터이다.
2.2.2 자동가슴압박기
자동가슴압박기는 LUCAS™2 (Physio-control Inc, Reymond, USA)를 사용하였고, 연속 방식으로 설정하였다. 가슴압박은 깊이 53 mm, 분당 102회 속도로 설정된 값으로 진행하였다.
2.2.3 가슴압박 시뮬레이터
가슴압박은 마네킨 RA Airway QCPR® (Laerdal, Stavanger, Norway)을 사용하였고, SimPad 소프트웨어 프로그램을 활용하여 가슴압박 깊이, 속도, 위치, 불완전 이완과 이완율, 압박 중단시간의 결과를 측정하였다.
2.2.4 RespiTrainer Advance Simulator
RespiTrainer® advance simulator (version 1.1, IngMar, Pittsburgh, USA)를 이용하여 휴대용양압환기기 종류 별로 환기량과 기도내압을 측정하였다.
2.2.5 기관내삽관 및 휴대용양압환기기
기관내삽관에 사용된 튜브는 Mallinckrodt® I.D. 7.5번이고, 삽관 깊이 22 cm에 고정하였으며, 커프는 10 ml의 공기를 주입한 후 고정기(Thomas® tube holder)로 움직이거나 빠지지 않도록 고정하였다. 휴대용양압환기기는 Oxylator® EM-100 (Roswell, USA, 모델 1), MicroVenT® CSI-3000 (Chosun Instrument Inc, Korea, 모델 2), OXY-LIFE® Ⅱ (SanCheong, Korea, 모델 3)의 3가지 장비를 사용하였다.
2.3 분석방법
자료는 SPSS (v 20.0 SPSS Inc., Chicago, USA)를 이용하여 분석하였다. 가슴압박의 깊이, 속도, 불완전 이완과 이완율, 가슴압박과 압박 중단시간 측정 결과에 대한 두 그룹 간의 비교에 대해 빈도분석과 t-test를 이용하였다. 두 그룹 간 가슴압박 손의 위치 정확도 비교, 불완전 횟수 비교는 chi-square test를 실시하였다. 휴대용양압환기기 종류 별로 호흡량과 기도내압의 분석은 ANOVA를 시행하였으며, 사후검정은 Scheffe’ test를 이용하였다. 결과 기술 시 특정 상품명을 표시하지 않기 위하여 임의로 모델 1, 2, 3을 부여하였다.
3. 결 과
3.1 가슴압박 결과
3.1.1 가슴압박 깊이와 속도
가슴압박의 깊이를 측정한 결과, 자동가슴압박은 53.78 mm, 최소 47.86 mm, 최대 55.24 mm이었고, 수기가슴압박은 49.01 mm, 최소 15.75 mm, 최대 61.59 mm이었다. 자동가슴압박은 수기가슴압박보다 가슴압박의 깊이에서 유의한 차이가 있었다(p < 0.05). 가슴압박의 분당 속도는 자동가슴압박기 101.8회, 최소 97회, 최대 110회였으며, 수기가슴압박은 122.6회, 최소 54회, 최대 178회이었다(p < 0.05). 가슴압박을 시행할 때 손의 위치는 방법별로 유의한 차이가 있었다(p < 0.05, Table 1).
Table 1
Comparison of CPR Performance Between ACPR and MCPR n (%)
압박 깊이를 단계별로 분류하여 살펴본 결과, 50 mm 이상 60 mm 미만으로 가슴압박을 시행한 경우가 자동가슴압박 99.9%, 수기가슴압박 48.5%를 보였다. 수기가슴압박에서는 50 mm 미만으로 가슴압박을 시행한 경우는 50.3%에서 확인되었다(Table 2).
Table 2
Comparison of Chest Compression Level Between ACPR and MCPR n (%)
| Variables | Auto CPR (n = 2,093) | Manual CPR (n = 2,374) |
|---|---|---|
| Mean (mm) | 53.78 | 49.01 |
| < 40 | 0 (0.0) | 150 (6.3) |
| 40∼49 | 2 (0.1) | 1,049 (44.0) |
| 50∼59 | 2,091 (99.9) | 1,147 (48.5) |
| ≥ 60 | 0 (0.0) | 28 (1.2) |
자동가슴압박 방법을 이용하였을 때 가슴압박 깊이는 적절하고 일정하게 유지되었다. 반면, 수기가슴압박은 급정지, 급회전 등 흔들림에 따라서 깊이가 불규칙하였다. 15주기 동안 가슴압박에서 전체 횟수는 자동가슴압박에 비해 수기가슴압박에서 가슴압박을 더 많이 시행한 것으로 나타났다(Figure 2).
3.1.2 가슴압박 중단시간
자동가슴압박 0.68 s, 수기가슴압박 0.57 s마다 가슴압박을 시행하였고(p = 0.002), 가슴압박 중단시간은 자동가슴압박 최대 3.5 s, 수기가슴압박 최대 8.8 s이었다(Figure 3).
3.1.3 불완전 이완율
압박 후 이완 깊이는 5 mm 이내까지의 오차범위를 정상적 이완으로 판단하기 때문에 5 mm 이상은 불완전 이완으로 간주하고 비교하였다. 이완의 깊이는 자동가슴압박 0.30 mm, 최대 이완 깊이 9.17 mm이었고, 수기가슴압박 2.96 mm, 최대 이완 깊이는 27.25 mm이었다(p < 0.05). 불완전 이완의 오차범위 5 mm를 기준으로 불완전 이완율을 살펴보면, 자동가슴압박의 불완전 이완 횟수는 34회, 불완전 이완율 1.6%이었고, 수기가슴압박의 불완전 이완 횟수는 700회, 불완전 이완율 29.5%이었다(Table 3).
3.1.4 압박과 압박사이의 최소 깊이
현재 가슴압박과 다음 가슴압박 사이의 최소 깊이는 균등한 가슴압박이 이루어지고 있는지를 측정하는 지표이다. 최소 깊이 차이는 자동가슴압박에서 가슴압박 횟수 464회 중 0.02 mm, 수기가슴압박에서는 가슴압박 횟수 612회 중 3.27 mm이었다(p < 0.05, Figure 4).
3.1.5 가슴압박 위치
가슴압박은 복장뼈 중간 아래쪽을 압박해야 하며, 부적절한 가슴압박은 칼돌기에서 시행되었다. 자동가슴압박은 100.0%의 정확한 위치에서 시행되었고, 수기가슴압박은 99.5%에서 적절한 가슴압박이 시행되었음을 확인하였다(p < 0.05, Table 4).
3.2 휴대용양압환기 종류 별 환기량
3.2.1 환기량
환기량을 측정한 결과, 휴대용양압환기기 모델 1은 427.01 ml, 최소 375 ml, 최대 490 ml, 모델 2는 302.87 ml, 최소 267 ml, 최대 353 ml, 모델 3은 455.67 ml, 최소 372 ml, 최대 503 ml였으며, 모델 간 유의한 차이가 있었다(p < 0.05, Figure 5).
3.2.2 기도내압
모델 1은 10.61 cmH2O, 모델 2는 6.91 cmH2O, 모델 3은 11.26 cmH2O였으며, 모델 간 유의한 차이가 있었다(p < 0.05, Figure 6).
4. 고 찰
이 연구에서 이송 중 가슴압박의 깊이는 자동가슴압박 방법이 수기가슴압박을 시행했을 때 보다 적절한 가슴압박 결과가 나타났다. 두 집단에서 압박 깊이의 성공률은 자동가슴압박이 약 100%를 보인 반면, 수기가슴압박에서는 약 50%의 성공률을 보였다. 이송 중 수기가슴압박은 일정한 깊이를 유지할 수 없었고, 얕은 압박과 깊은 압박이 다양하고 반복적으로 나타나는 것이 확인되어 자동가슴압박 방법을 적용하는 것이 가슴압박의 깊이를 유지하기 위하여 더 효과적임을 확인하였다.
가슴압박의 속도는 수기가슴압박보다 자동가슴압박을 이용한 경우에서 더 적절하게 유지되었다. 수기가슴압박은 자동가슴압박에 비해 권고 기준보다 빠른 압박속도를 보였다. 특히, 수기가슴압박은 분당 178회의 속도를 보여 가슴압박이 불규칙하고 빠르게 시행되는 것을 확인할 수 있었다. 가슴압박은 좌심실에 혈류가 충분히 채워진 상태에서 압박이 이루어져야 하며, 가슴압박의 속도가 너무 빠르면 가슴압박의 깊이가 얕아질 수 있고, 심장으로 들어오는 혈액량이 줄어들어 심박출량이 감소하게 된다.
가슴압박 중단시간이 길고, 중단 횟수가 많을수록 뇌 혈류량과 관상동맥관류압은 급격히 감소하며, 심폐소생술 중 관상동맥관류압이 15 mmHg 이상 지속해서 유지되지 않으면 자발순환회복 가능성이 낮다(6). 이 연구에서는 수기가슴압박보다 자동가슴압박을 이용한 경우에서 중단시간이 짧았다. 특히, 수기가슴압박은 5 s ～ 8 s 이상 가슴압박이 중단되는 상황이 발생하였고, 급정지나 급회전 등의 상황에서는 환자의 가슴에서 손이 떨어져 지속해서 가슴압박을 시행하는 것이 어려웠다.
불완전 이완이란 압박 후에 가슴이 정상 위치로 완전히 올라오도록 이완시키는 것을 말하며, 관상동맥관류압에 큰 영향을 미친다. 이 연구에서 불완전 이완율은 자동가슴압박과 수기가슴압박의 두 그룹 간 큰 차이를 보였다. 가슴압박 이후 다음 가슴압박을 위한 혈류가 심장으로 충분히 채워지도록 각각의 가슴압박 이후 가슴의 이완을 최대로 할 것을 제안하고 있다(18,19). 특히 수기가슴압박 상황에서는 29.5%의 불완전 이완율을 보였는데, 이는 흉강 내부의 압력을 증가시키고 정맥 환류, 관상동맥관류, 심박출량, 뇌동맥으로 가는 관류를 감소시켜 자발순환회복에 부정적인 영향을 미친다(20).
가슴압박자는 심장정지 환자에게 가슴압박을 시행할 때 압박과 압박 사이 환자의 가슴에 기대는 것을 피함으로써 심장정지 환자의 가슴이 완전히 이완될 수 있도록 하여야 한다. 이는 심장정지 환자의 가슴이 완전히 이완되지 못하면 흉강 내 압력이 증가하기 때문에 관상동맥관류압이 감소하는 것으로 알려져 있기 때문이다(19,20). 따라서 완전한 가슴 이완은 효과적인 심폐소생술에서 필수적인 부분이므로 심폐소생술을 교육할 때 그 중요성을 강조하여야 한다.
이송 중 불안정한 자세는 부적절한 가슴압박을 초래하고 압박위치가 변경될 수 있다. 일부 연구에서 복장뼈의 아래쪽 1/3 부분을 압박할 경우 기존의 아래쪽 1/2 부분을 압박하는 것에 비해 수축기 동맥압, 호기말 이산화탄소 분압 등의 생리학적 지표가 호전된다고 보고한 바 있으나 또 다른 연구에서는 일치되지 않은 결과를 보고하였고, 양쪽 젖꼭지를 연결하는 가상의 선과 복장뼈가 만나는 부위보다 아래쪽의 복장뼈를 압박할 경우 칼돌기가 눌려 복강 내 장기 손상을 초래할 가능성이 있는 것으로 확인되었다(21).
이송 중 불안정한 자세는 신체 손상을 유발할 수 있다. 심폐소생술 시행 중 약 35.0%의 사람들이 손상을 경험한 것으로 나타났으며(9), 이송 중 구급차 내에서 수기가슴압박은 구급대원의 부상과 피로 누적으로 인해 적절한 가슴압박을 시행하는 데 어려움이 있는 것으로 나타났다(22). 이송 중 가슴압박을 시행할 때 중심 유지를 위하여 차량 내부의 손잡이를 잡거나 수납장 벽을 짚거나 잡는 상황이 발생하였다. 이로 인해 가슴압박을 멈추거나 한 손을 이용하여 가슴압박을 시행할 수밖에 없었기 때문에 불완전 이완율의 증가, 가슴압박 깊이의 얕고 빠름, 압박 중단시간의 증가 등이 발생하였다.
이 연구결과 가슴압박의 깊이와 속도, 가슴압박의 위치, 불완전 이완과 이완율, 압박 중단시간에서 자동가슴압박을 이용하는 것이 수기가슴압박 보다 적절한 가슴압박의 결과임을 보여주었다. 따라서 이송 중 가슴압박은 자동가슴압박을 적용하여 시행하는 것이 고품질의 가슴압박을 유지하는 방법임을 확인하였다.
한편, 자동가슴압박은 환자 신체에 기기를 적용하여 사용하기 때문에 적용시간이 소요될 수 있으며, 수기가슴압박과 비교하여 동작 시간이 길어지고 이로 인해 최초 가슴압박의 중단시간이 길어졌다는 보고가 있다(23). 자동가슴압박기의 모델에 따라 적용 방법에서 차이를 보일 수 있으며, 기기 착용 시 가슴압박의 중단이 발생 되지 않도록 사용자와 다른 구조자와의 상호 역할 분담이 필요하다. 어떤 상황에서도 심장정지 환자의 가슴압박을 멈추거나 지연시키지 않도록 자동가슴압박 방법에 대한 교육프로그램이 활성화되어야 효과적으로 이용할 수 있다.
병원 전 단계의 호흡보조 치료의 유용성에는 많은 논란이 있지만, 환자 이송 단계의 치료에 필수적인 술기이다. 그러나 이송 중 자동차 안, 긴박한 상황에서의 심리적 압박감도 환기량에 영향을 미치며(22), 이송 중 심폐소생술을 시행한 10개 그룹 중 7개 그룹에서 양압환기를 하지 않거나 1회 미만으로 시행한 것으로 확인되었으며(23), 이송 중 효과적인 환기 공급이 어려운 것으로 나타났다.
휴대용양압환기기의 산소공급은 버튼 또는 방아쇠 방식으로 누르거나 당기는 시간만큼 환기량이 전달되기 때문에 현장뿐만 아니라 이송 중에서도 손쉽게 사용할 수 있다. 이 연구에서 휴대용양압환기기는 3가지 모델을 이용하였고, 모델 3과 1에서 환기량이 효과적으로 전달되었다. 이러한 기기들은 흔들리는 구급차, 불안정한 자세 등 특수한 환경에서는 다른 양압환기 기구보다 휴대용양압환기기를 이용하는 것이 더 효과적임을 알 수 있었다.
그러나 휴대용양압환기기는 환자의 호흡보조를 위해 높은 압력으로 환기가 이루어지기 때문에 사용 시 주의하여야 한다. 높은 압력에 의한 과환기는 식도 괄약근에 영향을 미치고, 이로 인해 역류성 및 흡인성 폐렴의 추가 합병증을 유발할 수 있다. 식도 괄약근이 열리지 않을 정도의 적절한 압력은 25 cmH2O 이며, 기도내압이 20～25 cmH2O를 초과할 경우 폐 손상의 가능성을 보일 수 있다(24).
이 연구에서는 휴대용양압환기기별 환기에서 20 cmH2O 미만의 기도내압을 보여 높은 압력에 의해 발생 되는 합병증을 예방할 수 있는 것으로 확인되어, 이송 중 충분히 적용 가능한 상태임을 보여주었다. 그러나 기기 사용법을 숙지하지 않고 사용하는 경우 위 내용물의 역류와 폐 합병증을 유발할 수 있으므로 사용방법을 습득하기 위한 훈련이 필요하다.
이 연구의 제한점으로는 첫째, 실제 도로상황이 아닌 가상실현기반 이송 중 구급차 내에서 진행한 실험으로 실제 운행 중인 구급차 내에서의 심폐소생술 상황과 일치하지는 않는다. 둘째, 마네킨 실험으로 가슴압박의 결과는 실제 환자와 다를 수 있다. 셋째, 환기량 실험에 사용된 시뮬레이터의 기도저항과 순응도는 건강한 성인을 기준으로 적용하였기 때문에 실제 환자에서는 다를 수 있다.
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