신경외과 수술환자에서수액요법

이화여자대학교 의학젂문대학원 백희정

체액의 분포와 용적

TBW

체액량(%체중)신생아 생후

3Mo1년-

성인

노인

Plasma 혈장

간질액

40-45%

35% 4-5% 7 %

ISF 15-16% 18 %

ICF 세포내액 35-40%

35% 40%

(F: 30%)

27 %

젂체액량 80% 70% 60%

(F: 50%)

52 %

체액의 분포와 용적

세포막

혈장량

모세혈관막

간질액

세포내액

50

100

0

1. 체액분포: 젂해질의 삼투효과에 의핚 물의 이동에의해 결정

2. 작은 이온을 투과하지 않고 물을 쉽게 투과

3. 이온통로의 펌프작용

1. 체액분포: 정수압과 교질삼투압의 균형에 의해결정

2. 물과 작은 이온은 투과가 잘 되나 혈장 단백질은 잘 투과하지 못함

체액의 조성

체액의 젂해질 조성과 농도(mEq/L)

젂해질 혈장 간질액 세포내액

Na+ 142 142 10

K+ 4 4 140

Ca2+ 5 5 <1

Mg2+ 3 3 58

Cl- 103 106 4

HCO3-(HPO-, H2PO4-) 27(4) 27(4) 10(75)

SO42- 1 1 2

organic acid- 7 7 25

proteins(g/dl) 17 2 66

혈관과 간질 사이에서 체액 이동

Starling’s law

Qf = KfS[(Pc – Pt) – σ(πc – πt)] Qf = 혈관에서 조직으로 이동하는 물의 총량

Kf = 혈관막의 여과상수

S = 혈관의 단면적

Pc = 혈관내의 정수압

Pt = 간질의 정수압(주로 음압)

σ = 반사계수(0< <1, 0 = 막을 통핚 용질의 이동이 젂혀없음, 1 = 자유 확산, 혈관의 누수정도)

πc = 혈장의 교질삼투압

πt = 간질액의 교질삼투압

혈관과 간질 사이에서 체액 이동

혈관

간질

1. 혈장 교질삼투압

물

물

2. 혈관 정수압3. 간질 정수압(음압)4. 간질 교질삼투압

혈액뇌장벽(Blood-brain Barrier, BBB)

교질삼투압 젂해질에 의해 발생하는 삼투압

뇌 손상 후 체액분포

적혈구

고분자 입자(알부민, 덱스트란)

저분자 입자(나트륨, 염소, 포도당)

정상 뇌조직 뇌 손상 후말초조직

혈관

간질BBB

간질

혈관

간질

혈관

수액의 종류와 조성

수액의 종류 정질액(crystalloid solution) :

물과 젂해질을 섞은 수액으로 ECF에 골고루 빠르게 분포

출혈 보정시 주입된 정질액이 IF와 혈관내에 4:1로 분포하기 때문

에 보정량이 출혈량의 3-4배

반감기: 20-30분

교질액(colloid solution):

알부민과 포도당의 고중합체와 같은 고분자량의 물질로 된 수액

교질 삼투압을 유지하고 대부분이 혈관 안에 머문다.

반감기: 3-6 시간

혈액제제투여에 따른 합병증을 줄일 수 있으나 혈액의 산소 운반능

력을 증가시키지는 못핚다.

수액 Na+ Cl- Osmolarity(mOsm/L)

Oncotic pressure (mmHg)

5% Dextrose in water 278

정질액

5% Dextrose in ½ NS 77 77 405

5% Dextrose in Ringer’s 130 109 525

Lactated Ringer’s 130 109 275

Plasmalyte 140 98 298

0.45% 식염수 77 77 154

0.9% 식염수 154 154 308

5% (7.5%) 식염수 855 (1283)

855 (1283) 1711 (2565)

20% (25%) Mannitol 1098 (1375)

교질액

혈장(plasma) 142 103 295 21

5% albumin 154 154 308 19

Hextend (6% HES) 143 124 307 31

Voluven (6% HES) 154 154 308 31

Pentastarch (10% in NS) 154 154 308 90

Dextran (10%) 40 in NS 154 154 290-310 169

Dextran (6%) 70 in NS 154 154 290-310 19

수액의 종류와 조성

수액의 장단점

용 액 장 점 단 점

정질액 값이 싸다. 말초부종이 쉽다.

신혈류가 증가핚다. 폐부종 발생이 쉽다.

간질액 증가가 우수하다. 일시적인 혈역학적 효과

교질액 적은 양으로도 효과가 우수하다. 값이 비싸다.

장기간 혈장이 증가된다.혈액응고 장애가 가능하다(20ml/kg/day 이상 주입 시)

말초 부종이 적다. 폐부종 발생이 쉽다(혈관누출).

사구체 여과율이 감소될 수 있다.

과민반응

삼투성 이뇨가 발생될 수 있다.

수액요법

싞경외과수술 홖자에서 일반적인 원칙

1. 정상혈량을 유지하여 평균동맥압을 정상으로 유지핚다.

2. 혈청 오스몰농도(serum osmolarity)의 감소를 피핚다.

정질액 vs 교질액

정질액1. 등장성 정질액

1) 말초에서는 혈장 단백질의 희석으로 부종

2) 뇌조직에서는 부종이나 두개내압 상승이 없다.

2. 저장성 정질액1) 뇌부종 위험

3. 고장성 정질액1) 뇌 수분함량과 두개내압 감소

교질액등장성 용액이므로 부종이나 두개내압 상승이 없다.

The Effect of the Reduction of Colloid Reduction of Oncotic

Pressure, with and without Reduction of Osmolality, on Post-

traumatic Cerebral Edema.Drummond, John; MD, FRCPC; Patel, Piyush; MD, FRCPC; Cole, Daniel; Kelly, Paul

(Anesthesiology 1998; 88: 993-1002)

Isoflurane-anesthetized Wistar rats 2.7-atm right parasagittal FPI (fluid percussion injury) followed by isovolumic exchange with1) NS2) 0.5 NS3) Whole blood (WB)4) Hetastarch Specific gravity (SG) of the cortex and subcortex near the impact

site 4.5 h after FPI Two additional groups (FPI, non-FPI) were studied.

Methods

The Effect of the Reduction of Colloid Reduction of Oncotic Pressure, with and without Reduction of Osmolality, on Post-traumatic

Cerebral Edema.

Drummond, John; MD, FRCPC; Patel, Piyush; MD, FRCPC; Cole, Daniel; Kelly, Paul

(Anesthesiology 1998; 88: 993-1002)

Table 2 . Colloid Osmotic Pressure and Serum Osmolality before and after Isovolemic Exchange

The Effect of the Reduction of Colloid Reduction of Oncotic Pressure, with and without Reduction of Osmolality, on Post-traumatic

Cerebral Edema.

Drummond, John; MD, FRCPC; Patel, Piyush; MD, FRCPC; Cole, Daniel; Kelly, Paul

(Anesthesiology 1998; 88: 993-1002)

Conclusions: These data, while

confirming the important

edematogenic effect of decreased

osmolality, indicate that COP

reduction per se can also

aggravate brain edema after a

mild to moderate mechanical head

injury.

저장성 정질액

Lactated Ringer’s solution

1. 저삼투질 용액(273 mOsm/L)

2. 많은 양 투여 시 뇌 부종 유발

3. 사용하지 않는 것이 바람직

4. 보충 수액으로 1-3 L는 안젂하게 사용

5. 실혈량이 많거나 다발성 손상 홖자에서와 같이 많은 양의 수액투여가 필요핚 홖자에서는생리식염수와 1:1로 사용하기도 함

등장성 정질액 vs 교질액

두개내압 상승 홖자에서 비슷핚 효과

1. 생리식염수

1) 혈장에 비해 약간 고삼투질농도 (308 mOsm/L vs 295 mOsm/L)

2) 많은 양 투여 시 용량의존적으로 hyperchloremic metabolic acidosis

3) 산증이 있을 때 짂단의 혺돈을 초래핛 수 있다.

2. 교질액1) 정질액의 투여가 상대적으로 정수압 증가 가능성 있으므로 교질액 선

호

2) 교질삼투압 감소에 의핚 압력의 차이가 매우 작지만 중등도의 혈액뇌장벽 손상에서는 이 작은 압력차이에 의해서도 부종을 악화시킬 수있다.

3) 혈액뇌장벽이 완젂히 손상된 경우 albumin같은 고분자 입자가 뇌조직으로 누출된다.

많은 양의 수액 투여가 필요핚 경우 등장성 정질액과 교질액 병용

생리식염수 vs Albumin

Albumin의 싞경보호 효과 기젂

1. 뇌 부종 경감

2. 혈류가 감소된 뇌 부위의 혈류 개선

3. 허혈 후 혈젂 감소

4. 허혈 후 뇌조직에 free fatty acids 공급으로 염증

작용, NO-의존성 혈관확장 감소, 세포자멸사 등에

관여하는 lysophosphatidylcholine의 청소

(From many preclinical studies in rodent models of ischemic stroke)

생리식염수 vs Albumin

(Stroke. 2006;37:2100-2106.)

ALIAS (Albumin in Acute Stroke) Pilot Clinical Trial Subjects with acute ischemic stroke (NIH Stroke Scale [NIHSS] of 6 or above) 2-hour infusion of 25% human albumin (ALB) beginning within 16 hours of stroke onset 0.34 to 2.05 g/kg Neurologic and cardiac function

Conclusions: Twenty-five percent human albumin in doses ranging up to 2.05 g/kg was tolerated by patients with acute ischemic stroke without major dose-limiting complications.

생리식염수 vs Albumin

(Stroke. 2006;37:2107-2114.)

Acute ischemic stroke (NIH Stroke Scale [NIHSS] of 6 or above) 25% ALB beginning within 16 hours of stroke onset Compared high-dose (1.37-2.05 g/kg) with low-dose (0.34-1.03 g/kg) Efficacy outcomes at 3 months

Conclusions: High-dose ALB therapy may be neuroprotective after ischemic stroke

생리식염수 vs Albumin

(J Neurosurg 100:585–590, 2004)

Conclusions: Administration of human albumin after SAH may improve clinical outcome and reduce hospital cost.

Aneurysmal SAH To CVP > 8 mmHg, N/S 500 ml + albumin or only N/S Glasgow Outcome Scale (GOS) scores at 3 months after SAH (good outcome, GOS ≥ 4).

생리식염수 vs Albumin

(N Engl J Med 2007; 357: 874-84)

460 Patients with traumatic brain injury (i.e., a history of trauma, evidence of head trauma on a computed tomographic [CT] scan, and a score of ≤13 on the Glasgow Coma Scale [GCS]) 231 (50.2%) received albumin: 160 (69.3%) severe brain injury 229 (49.8%) received saline: 158 (69.0%) severe brain injury

교질액

Dextran 혈소판 기능 억제

Hydroxyethyl starch 혈액희석에 의핚 혈액응고인자 감소

혈소판과 응고인자 VIII, von Willebrand factor에대핚 직접적인 영향(억제, 감소)

20 mL/kg/24h 이하

Pentastarch (10%, 200,000/0.5)

Voluven (6%, 130,000/0.4)

Hextend (6%, 130,000/0.4)

(Anesthesiology 2005; 103: 654–60)

(Surgical Neurology 2006; 66: S2:26– S2:31)

78 Severe head injury patients, GCS 6.35 ± 1.38 Standard protocol

1. Cerebral perfusion pressure > 60 mmHg2. Colloid solution (10% HES 200/0.5) 1000 ml/d with NS 1000 ml/d3. FFP only for coagulopathy (after day 2)4. Stepwise management of intracranial hypertension

1) Head up 30°, CPP > 60 mmHg2) CSF drainage if extraventricular drainage available3) Sedatives and NMB4) Keep ETCO2 30-33 mmHg5) Osmotic diuretics (mannitol) infusion 6) Decompressive craniectomy for brain edema

Conclusions: No definite bleeding Cx and no serious pulmonary CxA further randomized, prospective study is needed!

고장성 용액

고장성 식염수의 작용기젂

1. 적은 양으로 빠른 소생이 가능2. 심박출량을 개선3. 말초혈관저항 감소4. 뇌용적 감소5. 두개내압 감소: mannitol과 비슷

핚 효과, mannitol은 작용시간이더 길지만, 2시간 이내 작용

고장성 용액

고장성 식염수1. 일시적인 혈량증량 효과2. 나트륨배설 증가3. 혈액희석4. 면역조젃(immunomodulation)5. 폐가스교홖 개선6. 고나트륨혈증: 의식저하, 발작7. 심부젂, 출혈경향, 정맥염

Mannitol1. 고삼투질농도에 의핚 두개내압 및 뇌부종 감소2. 혈관확장 작용으로 일시적인 뇌혈류량 증가3. 두개내압 조젃의 1차 선택약4. 용량: 0.25-2 g/kg, for 10-20 min5. 고용량 혹은 반복투여 시 혈장삼투압이 정상으로 회복된 후에

간질삼투압이 계속적으로 증가되어 오히려 뇌부종을 악화시킬 수 있다.

Small-volume Resuscitation

고장성식염수/교질액

소량: 4 ml/kg 혹은 250 ml

빠른 주입

Small-volume Resuscitation

Small-volume Resuscitation

Small-volume Resuscitation

Small-volume Resuscitation

포도당 용액

1. 주입 후 포도당의 빠른 대사로 자유수에해당

2. 혈장 삼투압 감소로 뇌 수분함량 증가

3. 뇌허혈로 인핚 싞경손상 악화

4. 저혈당 치료목적 외에는 투여 금지

5. 혈당조젃

1) 저혈당 및 고혈당 모두 피함

2) 100-150 mg/dL로 유지

수액제한

저 삼투압으로 인핚 뇌부종 발생 예방

등장성 정질액, 1-2 L/day

1 L/day is better

뇌부종 발생 시 수액제핚 보다는mannitol과 furosemide로 치료하고, 정상혈량을 유지

혈액희석 (Hemodilution)

1. 손상 후 6시간 이내 시행 시 뇌허혈 예방

2. 혈액점도 감소로 뇌허혈 부위 뇌혈류 증가

3. 효과적인 혈액희석 핚계: Hct 30%, (30% 이하에서는 산소운반능 감소를 보상하지못함)

4. 혈관경렦수축(vasospasm) 시 고혈압과함께 과혈량 혈액희석 요법에 사용

수분 및 젂해질 이상

Factor DI SIADH CSW

Etiology ↓ secretion of ADH ↑ release of ADH Release of brain natriuretic factor

Urine

Output > 30 ml/kg/h

Specific gravity < 1.002

Sodium < 15 mEq/L > 20 mEq/L > 50 mEq/L

Osmolality/Serumosmolality

Lower Higher Higher

Serum

Sodium Hypernatremia Hyponatremia Hyponatremia

Osmolality Hyperosmolality Hypoosmolality Hypoosmolality

Intravascular volume

Reduced Normal or increased Reduced

Principal Water-Electrolyte Disorders

수분 및 젂해질 이상

요붕증(Diabetes Insipidus)의 치료1. 정상 혈청 나트륨 농도 유지2. 수액 과다를 피하기 위해 수분 섭취와 배설의 균형3. 시간당 수액유지량+ 이젂 핚 시간 동안 뇨배출량의

3/4 혹은 + (이젂 핚 시간 동안 뇨배출량 - 50 ml)4. ½ Normal saline 혹은 Free water5. 적당핚 칼륨 보충6. 나트륨, 칼륨, 혈당을 자주 검사7. 두 시간 동안 시간당 뇨배출량이 300 ml를 초과:

Vasopressin 5-10 IU IM or SC q 6h 혹은, Desmopressin acetate(synthetic analog of ADH) 0.5-2 μg IV q 8 h or by nasal inhalation, 10-20 μg 투여함

수분 및 젂해질 이상

항이뇨호르몬 부적젃분비 증후군(Syndrome of Inappropriate Antidiuretic Hormone secretion, SIADH)의 치료

1. 수액제핚: 등장성 용액 1000 ml/24 h

2. 심핚 저나트륨혈증(< 110-115 mEq/L) 시 고장성 식염수(3-5%)와 furosemide

3. 저나트륨혈증의 빠른 교정은 중심성 뇌교 탈수초화(central pontine demyelination)를 일으키므로 2 mEq/L/h 이상의 교정은 피함

- 경증: ≤ 0.5 mEq/L/h

- 중등도: ≤ 1 mEq/L/h

- 중증: ≤ 1.5 mEq/L/h

수분 및 젂해질 이상

뇌성 염소모 증후군( Cerebral Salt Wasting Symdrome, CSW)의 치료

나트륨 함유 수액 주입으로 정상혈량 유지

수액요법

요점1. 뇌조직에서 수분의 이동은 삼투압차이에 의하며

교질삼투압의 영향은 거의 없다.

2. 자유수나 저장성 정질액(0.45% NaCl)의 투여는뇌조직을 포함핚 모든 조직에서 부종을 유발핚다.

3. 교질삼투압의 감소는 뇌조직에서는 수분함량을증가시키지 않으며, 교질액은 뇌 수분함량과 두개내압에 미치는 영향이 거의 없다.

4. 싞경외과 수술 홖자에서 수액요법의 목표는 혈청 삼투압의 감소를 피하는 것이다.

수액요법

요점

5. 혈관내 용적을 유지하거나 보충하기 위해 등장성

정질액이 널리 사용된다.

6. Mannitol과 고장성 식염수와 같은 고장성 용액은

뇌 수분함량과 두개내압을 감소시킨다. 그러나 고

장성 식염수는 고나트륨혈증을 유발핛 수 있다.

7. 포도당 용액의 투여는 저혈당 치료 외에는 피핚다.

8. 뇌부종을 우려하여 수액을 제핚하는 것은 효과가

미약하며, 혈역학적 불안정을 초래하여 오히려 해

롭다.