국내 의료진이 세계 최초로 ECMO(에크모, 체외막산소공급장치) 시행 중 사용되는 진통진정제인 수펜타닐(Sufentanil)의 투여 권고안을 제시했다.
가천대 길병원 심장내과 위진 교수, 연세대 약대 장민정 교수 연구팀은 ECMO 치료 중에 진통진정 목적으로 수펜타닐을 투여한 환자들을 대상으로 약물의 시간대별 혈중 농도, 환자 및 ECMO 관련 변수들을 분석했다. 이어 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 집단 약동학적 모델(Population pharmacokinetics model)을 구축하고 이를 토대로 ECMO 적용 시 수펜타닐의 투여 권고안을 마련해 제시했다고 12일 밝혔다.
이번 연구는 급성심근경색 등 심각한 심장성쇼크로 인해 ECMO를 적용한 성인 심장중환자 20명을 대상으로 진행됐다. 환자들의 평균연령은 55세였고 ECMO는 환자당 평균 138시간 동안 유지됐다. 환자들은 모두 기대한 진통진정수준에 도달했다.
연구 결과, 적절한 진통진정 효과를 위한 수펜타닐의 목표 혈중농도 범위를 0.3–0.6 ㎍/L(미터당 마이크로그램)로 설정했을 때 ECMO 적용 환자들에게 적절한 수펜타닐 용량은 17.5 ㎍/h(시간당 마이크로그램)로 제시됐다. 또한 환자의 체온과 총혈장단백 농도가 ECMO 적용 환자에서 수펜타닐의 혈중농도에 영향을 미치는 주요 요인임이 밝혀졌다.
환자의 체온 또는 총혈장단백 농도가 낮을수록 혈중 수펜타닐 농도가 높아지는 경향을 보였다. 그 결과 환자들의 평균 총혈장단백 농도인 4.5 g/dL에(데시미터당 그램) 서 권고용량인 17.5 ㎍/h(시간당 마이크로그램)로 수펜타닐 투여 시 약물농도가 체온 35~38°C에서는 목표농도 범위 내에서 유지됐으나 저체온 상태인 33°C에서는 목표농도 범위보다 높게, 고체온 상태인 39°C에서는 낮게 유지됐다.
또 환자들의 평균 체온인 36.9°C 상태에서 17.5 ㎍h-1로 수펜타닐 투여 시 총혈장단백 농도 6 ghL-1 이하 환자는 목표농도 범위에 도달했지만, 8 ghL-1 이상에서는 목표농도 범위보다 낮게 유지됐다.
ECMO는 심장성쇼크, 급성 심부전, 급성 심정지 등 매우 심각하고 위중한 상태의 심장중환자에게 적절한 혈액순환 및 혈압 유지를 위해 체내로 삽입하는 기계순환 보조장치이다. ECMO는 침습적으로 시술이 시행되고 환자 상태에 따라 장기간 유지될 수 있기 때문에 적절한 진통진정, 감염 예방 및 치료가 필수적이며 이를 위해 진통진정제, 항생제를 비롯해 다양한 약물들이 투여된다.
하지만 ECMO 적용 시 환자 및 장비와 관련된 다양한 변수들로 인해 각 약물마다 다양한 약동학적 변화가 발생한다. 이는 약물의 혈중농도에 영향을 미치게 된다. 만일 혈중 약물농도가 목표농도 범위보다 낮게 되면 치료효과가 떨어지고, 반대로 높게 되면 독성을 유발하게 되므로 적절한 목표농도 유지가 필수적이다.
따라서 ECMO 적용 시 각 약물별로 혈중농도 변화를 고려한 투여용량의 변화가 필요하지만 성인 심장중환자들에서 이러한 내용의 연구결과가 지금까지 제시된 적이 없었다. 위진 교수 연구팀은 이번 연구결과에 앞서 세계 최초로 성인 환자들에서 ECMO 적용 시 항생제인 테이코플라닌 및 진통진정제인 레미펜타닐에 대한 투여용량 권고안 등 다수의 관련 연구를 세계적 수준의 SCI 저널에 발표한 바 있다.
위진 교수는 “세계 최초로 에크모 적용 환자들에서 진통진정제인 수펜타닐의 합리적인 약물투여 권고안을 제시하고, 약물농도 변화와 관련된 주요 요인들을 확인한 것이 이 연구의 가장 큰 의미” 라며 “호흡저하 유발 가능성이 있는 과잉진정은 체온이 낮거나 총혈장단백 농도가 낮을 때 발생할 수 있으므로 이들에게는 각별한 관찰이 필요하며, ECMO 치료 시 수펜타닐 투여로 인한 부작용 고위험군을 예측하는데도 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
이어 위진 교수는 “이후로도 지속적인 연구를 통해 ECMO 적용시 투여되는 다양한 약물들의 투여용량 권고안을 마련해 실제 임상진료에 적용하고 이를 통해 환자들이 건강하게 회복할 수 있도록 하는 것이 우리 연구팀의 궁극적인 목표”라고 덧붙였다.
이번 연구는 최근 ‘ECMO 적용 중환자에게 정맥투여 수펜타닐의 집단약동학 연구(Population pharmacokinetics of intravenous sufentanil in critically ill patients supported with extracorporeal membrane oxygenation therapy)’라는 제목의 논문으로 중환자 관련 세계 최상위권 SCI 저널인 “Critical Care”에 매우 높은 인용 저널 영향력 지수(Impact Factor(IF)) 6.959로 게재돼 주목을 받았다.
◆ 심폐소생술 효과 없는 심정지 환자에게도 유용
ECMO는 심장성쇼크, 급성심부전 등의 환자에서 적절한 약물 치료에도 반응이 없어 생명 유지가 어려운 경우 적절한 혈액순환 및 혈압 유지를 위해 체내로 삽입하는 기계순환보조 장치이다. 최근에는 적절한 심폐소생술을 시행했음에도 불구하고 회복이 되지 않는 급성심정지 환자들에게도 유용하게 사용된다.
위진 교수는 “ECMO는 적절한 혈액순환 및 혈압 유지가 어려워 생명이 위급한 심장중환자나 급성심정지 환자들에게 매우 유용한 장치”라며 “그럼에도 불구하고 ECMO로 인한 회복 가능성은 상당히 변동적이기 때문에 이를 높이기 위한 다각적인 연구와 노력이 이어지고 있다”고 말했다.
한편, 가천대 길병원 ECMO팀은 심장내과 및 흉부외과 전문의를 중심으로 각 분야 전문의, 임상 의료진의 뛰어난 협진으로 환자 개개인에 맞춤 치료를 제공하며 매우 우수한 성공률을 보이고 있다.