Korean J Med > Volume 96(1); 2021 > Article
코로나19 중환자의 치료

Abstract

Clinical manifestations of coronavirus disease 2019 (COVID-19) is diverse ranging from asymptomatic or mild respiratory symptoms to severe acute respiratory distress syndrome (ARDS) and respiratory failure. As the pandemic progresses, the number of critically ill COVID-19 patients continues to increase. Whether or not COVID-19 ARDS patients are distinct from conventional ARDS is not settled, and there is no definite evidence that they should be treated differently from ARDS of other origins. The use of oxygen treatment with high flow nasal cannula has been increased. Invasive mechanical ventilation should be applied with lung protective strategy in mind. Prone positioning should be actively considered. Since the primary cause of death of COVID-19 patients is respiratory failure, understanding the characteristics of COVID-19 ARDS and its treatment is necessary for optimal outcome.

서 론

코로나바이러스감염증-19 (coronavirus disease 2019, COVID-19, 이하 코로나19)는 2019년 말 중국 우한 지역에서 처음 확인된 이후 빠르게 진행하여 지금 전 세계를 위협하고 있다[1]. 코로나19는 급성호흡기증후군 코로나바이러스-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus-2, SARS-CoV-2)에 의한 호흡기 질환[2,3]으로 무증상에서부터 생명을 위협하는 급성호흡곤란증후군(acute respiratory distress syndrome, ARDS) 및 사망까지 임상상이 매우 다양하게 나타날 수 있다[4]. 특히, 중환자실 치료가 필요한 코로나19 환자들은 대부분 ARDS에 의한 호흡 부전을 동반한다[5]. 본고에서는 유행이 지속되고 있는 코로나19 환자 중 중환자실 치료가 필요한 중증 환자들의 특성 및 이들에 대한 치료에 대해 고찰해 보고자 한다.

본 론

코로나19 중환자의 역학

코로나19 환자들 중 얼마나 많은 중환자들이 발생하는지는 시기별, 지역별로 차이가 있다. 초기 중국의 코로나19 유행에서는 코로나19 진단된 환자 중 약 20% 정도는 심각한 경과를 보여 입원 치료가 필요한 상황이 되고, 입원 환자 중 1/4은 중환자실 치료가 필요하다고 보고되었다[6]. Richardson 등[7]은 미국 뉴욕시의 병원에 입원한 5,700명 환자 중 14.2%가 중환자실 치료를 받았고, 12.2%는 침습적 기계환기 치료를 받았다고 보고하였다. 일반적으로 환자들이 중환자실로 이송되는 시점은 증상 발현일로부터 약 10일 후였다[8].
표 1은 지금까지 발표된 코로나19 중환자들의 특징을 보여주고 있다[9-18]. 코로나19 중환자들의 상당수는 동반 질환을 갖고 있고, 그중 고혈압(36-63%) [12,13], 당뇨병(20-58%) [11,12], 비만(38.5-46%) [13,14]이 대표적이다. 또한 코로나중환자는 남자(52-84%)에서 더 많이 발생하며[9,18], 중환자들의 평균 연령은 62-70세 사이로 노년층이 많다[9,13]. 중환자실 입실 시 PaO2/FiO2비(PF 비)는 연구에 따라 조금씩 다르지만 평균값이 103-182 mmHg 사이였고[17,18], 거의 대부분의 환자에서 기계환기가 시행되었으며, 평균 9-18일동안 시행되었다[10,13,17]. 사망률은 보고별로 차이가 있었고, 13-52.4%로 나타났다[9,16].

코로나19 환자에서 나타나는 ARDS는 전형적인 ARDS와 다르게 생각해야 하는가?

유행 초기부터 대두된 “코로나19에 의한 ARDS가 전형적인 ARDS와 같은 질환군이냐 아니냐”의 논란은 현재까지 이어지고 있다. 이 논란은 Gattioni 등이 이태리 초기 유행 때 진료하였던 16명의 환자에 대한 자료 분석을 시작으로 촉발되었다. 이 연구에서 연구자들은 코로나19 ARDS 환자들은 있어 호흡기계 유순도는 유지되면서(50.2 ± 14.3 mL/cmH2O) 저산소증이 심하여, 지금까지 봐왔던 ARDS 환자와는 전혀 다른 양상을 보인다고 주장하였다[19]. 이 저자들은 한 걸음 더 나아가 코로나19 ARDS 환자들은 질환의 시기에 따라 다른 양상을 보일 수 있고, 초기의 L-유형에서 병이 진행함에 따라 전형적인 ARDS와 가까운 H-유형으로 바뀔 수 있다고 하였다[20]. L-유형이라는 용어의 L은 low의 첫 글자로 이 환자들은 낮은 탄성도, 낮은 환기/관류비, 가벼운 폐, 폐모집 가능성이 낮다는 특징을 가지고 있다고 하였다. 이에 반해서 전형적인 ARDS의 특징에 가까운 H-유형(여기서 H는 high를 상징)은 높은 탄성도, 높은 션트, 무거운 폐, 폐모집 가능성이 높은 유형이라고 주장을 하면서 H-유형과 L-유형에 있어서 치료의 접근 방법을 달리할 필요가 있다고 제안하였다[20,21].
그러나 또 다른 연구에서는 코로나19 중환자들의 유순도가 기존에 발표된 다른 ARDS 환자들에 비해서 크게 다르지 않았으며[18,22], 또한, LUNG-SAFE 연구 자료를 재분석 하였더니, 이 자료에 포함된 초기 ARDS 환자들에서도 “L-유형”의 특징이라고 주장한 유순도와 저산소증의 해리(dissociation)가 관찰되었기에 이런 현상이 코로나19 환자에서만 보이는 특이한 현상이 아님을 보여주었다[23]. 특히, Graselli 등은 301명의 코로나19 ARDS 환자에서 생리학적 지표들과 일부 환자들의 CT를 분석하여 이를 과거 자료가 있었던 다른 ARDS 환자들과 비교를 하였는데 기존의 ARDS 환자의 유순도 분포의 95% 이상을 벗어난 유순도를 갖는 코로나19 환자가 극히 소수(6%)였고, 폐 전산화단층촬영(computed tomography, CT)에서 측정된 폐의 무게가 기존의 다른 ARDS 환자의 그것에 비해 큰 차이가 없어서 코로나19 ARDS 환자들이 기존의 ARDS 환자들과 크게 다를 바가 없다고 하였다[15].
그렇지만 최근에 발표된 초기 코로나19 중환자에서 시행한 병태생리 연구에서는 또 다른 흥미로운 결과들을 보여주고 있다[24]. 이 연구에는 32명의 초기 코로나19 ARDS 환자들을 이미 동일한 방법으로 CT를 찍고 역학을 측정한 비 코로나19 기존 ARDS 환자들의 자료와 비교를 하였다. 저자들은 두 가지 방법으로 대조군을 만들어서 비교를 하였는데, 첫 번째는 동일한 호흡기계의 유순도로 짝을 지어 대조군을 만들었고(유순도-대조군), 두 번째는 동일한 저산소증의 정도를 가지고 짝을 지어 대조군을 만들었다(저산소증-대조군). 코로나19 ARDS 환자들은 동일한 유순도의 기존 ARDS 환자들에 비교하여 저산소증이 심하였으며, 같은 정도의 저산소증에서는 유순도가 상대적으로 높았다. 그리고 두 가지 대조군에 포함된 ARDS 환자들은 유순도가 감소할수록 저산소증이 심하였지만, 코로나19 ARDS에서는 이런 경향을 볼 수 없었다. 이와 더불어, CT 분석에서 전체적인 폐의 무게는 세 군 다 유사하였지만 코로나19 ARDS 환자에서 폐의 공기가 차 있는 용적은 유의하게 많았다. 대조군들에서의 션트량은 CT상 무기(non-aerated) 용적과 유의한 상관관계가 있었지만, 코로나19 환자들에서는 션트량이 무기 용적과 상관 관계가 없었다. 이 연구는 코로나19 ARDS 환자는 다른 ARDS에 비해 저산소증의 기전이 다를 수 있음을 시사한다.
어쩌면 코로나19 ARDS 환자가 기존의 ARDS 환자와 같은가, 다른가에 대한 논란은 불필요할 수도 있다. 왜냐하면 ARDS라는 질환 군은 어떤 특정 원인이 특정한 기전으로 폐가 손상되는 병(disease)이 아니라, 여러 가지 다양한 원인으로 여러 가지 손상 기전을 거쳐서 임상적으로 유사한 표현형으로 나타나는 증후군(syndrome)이기 때문이다[25]. 따라서 코로나19 ARDS와 같이 어떤 특정한 원인이 특정한 기전으로 폐 손상을 일으키는 경우에는 그 원인에 따른 특이점이 충분히 있을 수 있다. 그렇지만 기존에 권고되고 있는 ARDS의 치료 방법에서 벗어나야 될 만큼 코로나19 ARDS 환자가 특이한 특징을 가지고 있는지는 알려진 바가 없다.
그렇다면 초기 코로나19 ARDS 환자들에서 보이는 심한 저산소증의 원인이, 기존에 ARDS 환자에서 저산소증의 기전으로 알려진 심한 폐부종과 폐허탈에 의한 션트의 증가가 아니라면 무엇일까? 현재 가장 많이 논의되고 있는 것은 혈관 수축의 기능 상실인 혈관마비(vasoplegia)와 광범위한 혈전증에 의한 환기-관류 불균형의 악화이다. 특히, 많은 환자들이 저산소증이 심한데도 불구하고 호흡곤란 정도가 심하지 않아 이를 “침묵의 저산소증(silent hypoxia)”이라고 부르기도 한다[26].
Ackermann 등[27]은 코로나19로 사망한 7명의 환자들의 폐 부검 결과를 보고하면서 심한 혈관내피세포 손상이 특징적이며 혈전증과 미세혈관 손상이 광범위하게 보이며 독감환자에 비해서도 미세혈전의 빈도가 9배나 높다고 하였다. 또한 코로나19 폐렴으로 중환자실에서 치료받는 환자에서 혈전증의 빈도가 타 중환자들에 매우 높고[28,29], 예방적 항응고요법을 하는 환자에서도 흔히 나타날 수 있다는 보고도 있다[30]. 이러한 혈관에 대한 손상 및 혈전의 형성은 저산소증의 원인이 될 뿐만 아니라 환자의 예후와도 연관성이 있다[31]. 따라서 모든 코로나19 중환자 치료에 있어서는 적어도 예방적 항응고요법은 적극적으로 고려해야 하며[32], 현재 최적의 항응고제 종류와 용법에 대한 연구들이 진행되고 있다.

감염전파 차단 측면에서 본 중환자 치료

코로나19는 전파가 매우 잘 일어나는 감염병이기 때문에 코로나19 중환자를 보는 의료인은 적절한 개인보호용구를 사용해야 하며, 이를 착용하고 벗는 데 익숙해져야 한다. 현재 많은 병원들은 헤파 필터와 읍압 시설이 적용된, 즉 감염의 위험성을 최소화하는 환경에서 환자를 진료하는 경우가 대부분이다. 감염력이 있는 환자를 볼 때는 N95 호흡기 이상의 호흡기 보호 용구와 전신 보호복 그리고 눈 점막을 보호하는 보호 용구를 권고하고 있다[33,34]. 그렇지만 이런 환경에서의 진료는 진료 공간으로 들어가는 절차가 복잡하고 보호 용구를 갖추는 데 시간이 걸리기 때문에 돌발상황에 대해서 빠른 대응이 어렵고, 물품의 조달도 여의치 않으며, 소통도 어려운 경우가 많다. 따라서, 코로나19 중환자를 돌보는 병동을 준비할 때에는 이런 문제점들에 적절하게 대응할 수 있을 정도의 인력과 일을 처리하는 방식을 미리 강구해 놓는 것이 좋다. 특히 기관삽관과 기관지 내시경 등 에어로졸이 발생할 수 있는 술기 등은 감염 전파의 위험성을 높일 수 있어 가능한 자제하는 것을 권고하고 있으며, 이를 시행할 때는 N95 호흡기 이상의 호흡기 보호 용구를 반드시 갖추어야 한다[35,36].
코로나19 중환자를 보는 데에 있어서 또 하나의 도전이자 어려움은 ABCDEF 묶음치료[37]로 대변되는 최적의 보존적 치료의 적용 가능성에 대한 이슈이다. 중환자 치료 후 증후군(post intensive care syndrome, PICS)을 최소화하기 위해서 환자의 통증에 대한 주기적 평가 및 조절, 환자를 매일 깨우거나 얕은 진정 상태를 유지, 자가 호흡 가능성 평가, 약제에 대한 고민, 섬망의 평가 및 조절, 중환자 재활 그리고 환자치료에 가족들의 적극적 참여가 이뤄지는데, 이는 현대 중환자실 치료의 커다란 흐름이다. 그러나 코로나19 중환자는 전파력이 강한 균을 가지고 있다는 제한점에 더하여 격리공간이라는 제약이 많은 진료 환경이기에 이 묶음치료를 어디까지 실천하고 어디까지 포기해야 하는가에 대한 결정을 해야하고, 이는 개별 팀 입장에서는 큰 고민거리가 된다.

호흡부전에 대한 치료

위에서도 논의가 되었지만 현재까지는 코로나19 ARDS 환자들이 전형적인 ARDS 환자와 다른 치료 전략이 필요하는 증거가 없기 때문에 현재로는 다른 ARDS 환자들과 동일한 방법으로 근거중심 치료 전략을 가지고 가는 것이 중요하다[38].

고유량비강캐뉼라 및 비침습적양압환기

고유량비강캐뉼라(high flow nasal cannula, HFNC)는 호흡부전 환자에서 기관지삽관의 필요성을 감소시킬 수 있는 치료방법으로[39], 특히 중환자실이 부족할 수 있는 대유행 상황에서는 가온, 가습한 고농도의 산소를 안정적으로 공급할 수 있어 그 사용이 증가하고 있다. 초기에는 비말 확산과 에로솔 생산에 우려가 있었지만 실제로는 다른 산소 투여방법에 비해 특별히 이런 위험성이 더 크지 않다[40]. 따라서 HFNC는 저유량 산소투여로 저산소증이 개선되지 않는 환자에서 우선적으로 고려할 수 있는 산소투여 방법으로 권고되고 있다[41]. 그렇지만 환자 자체의 과도한 호흡노력과 이에 따른 압력 변화가 폐손상(patient self-inflicted lung injury, P-SILI)의 가능성이 존재하고[42], 장기간의 고농도 산소 투여 자체도 폐손상을 악화시킬 수 있기에[43] 조심해야 한다. 또한 HFNC는 환기를 도와주는 장치는 아니며 소량의 양압이 기도내에 형성될 수 있으나 호기말양압 처럼 션트를 의미있게 줄을 정도는 아니라는 점을 이해를 하고 있어야 한다.
코로나19 중환자에서의 비침습적양압환기(noninvasive positive-pressure ventilation, NIPPV)의 역할에 대해서는 아직 잘 알려진 바 없다. NIPPV는 산소화 측면에서는 HFNC에 비해 우월한 면이 없고, 환기를 보조해 줄 수 있지만 장기적으로 사용하기도 힘들다는 단점이 있다. 그렇지만 기계환기기가 부족한 상황이거나 만성 폐쇄성 폐질환 환자에서 고탄산 혈성 호흡부전 등 기존의 NIPPV가 성공적인 환자군에서는 충분히 사용을 고려해 볼 수 있다[38].

기계환기

전술한 바와 같이 기관내 삽관은 에어로졸을 생성할 수 있는 술기로 여기에 대비하여 호흡기계 보호장구를 갖추고 가능하다면 음압 격리시설 내에서 시행하는 것이 좋다. 특히 동원 가능한 의료진 중 가장 경험이 많고 시술에 능숙한 의사가 시행하는 것을 권고한다[44]. 기계환기기 설정은 다른 ARDS 환자와 동일하게 기계환기기에 의한 폐손상을 최소화하는 방향인 폐 보호 환기(lung protective ventilation)의 원칙을 따르는 것을 원칙이다[41,45]. 폐 보호 환기란 기계환기기를 적용하는 동안 폐를 손상시킬 수 있는 스트레스와 장력(strain)을 최소화하자는 전략으로 1회 환기량은 예측 체중의 6 mL/kg 내외, 적절한 호기말양압, 폐포의 과팽창을 막기 위해 고부원압(plateau pressure)은 30 cm H2O 미만 유지 그리고 과도한 구동 압력(driving pressure)을 피할 것을 권고한다[46]. 이 중 호기말양압을 설정은 가장 논란이 있을 수 있는 부분인데, 다른 ARDS보다 유순도가 높고, CT상 무기(non-aerated) 용적이 적은 코로나19 환자인 경우 과도한 호기말양압은 오히려 과팽창을 유발할 수 있기 때문이다[47].
기계환기 요법을 적용함에도 산소포화도가 유지되지 않는다면 제외기준에 해당되지 않는다면 복와위(prone position)를 고려해야 한다[41,44]. 복와위는 ARDS 환자들의 산소화를 향상시킬 뿐만 아니라 기계환기기에 의한 폐손상을 유발할 수 있는 기계적인 힘을 감소시켜 ARDS 환자들의 사망률을 감소시킬 수 있음이 밝혀졌다[48]. 코로나19 ARDS 환자들에서도 복와위는 산소화의 개선이 흔히 관찰된다고 알려져 있으며, 한 보고에서는 기계환기를 적용한 환자들의 3/4에서 이 방법을 적용하기도 하였다(Table 1). 이러한 연구를 바탕으로 미국 국립보건원 가이드라인에서는 중증의 코로나19 ARDS 환자에서, 하루 12-16시간 복와위 기계환기(prone ventilation)를 권고하고 있다[41]. 최근 기계환기를 적용하지 않은 코로나19 환자들도 복와위 자세를 하면 도움이 될 수 있다는 보고가 있으며 복와위 자세를 취한 후 1시간만에 산소화와 호흡 일량(work of breathing)의 개선이 함께 보고되었다[49]. NIH 가이드라인에서도 코로나19 환자에 있어 지속해서 산소 요구량이 올라갈 경우, 각성하 복와위(awake prone position)를 고려해 볼 수 있다고 언급하고 있다[41].

체외막 산소요법

체외막 산소요법(extracorporeal membrane oxygenation, ECMO)은 상기 방법으로도 가스교환이 유지되지 않고 환자의 회복가능성이 높다고 생각되는 경우 적용해 볼 수 있는 치료방법이다[50]. 초기에 중국 등에서 치료 성적 보고는 결과가 좋지 않았지만 최근 나온 치료 성적은 다른 ARDS 환자들에 비행 치료성적이 유사하다고 알려져 있다[51].

약물치료

약물치료는 항바이러스 제제와 바이러스에 의한 염증성 반응을 감소시키는 제제들이다. 항바이러스제들은 여러 가지 제제들이 연구되었지만 대부분 효과를 입증하지 못하였고, 현재 미국 식품의약청에서 허가를 받은 약물은 remdesivir가 유일하지만 이 약물도 산소요구량은 있지만 기관 삽관은 하지 않은 환자에게서 가장 효과가 컸고, HFNC, 비침습적/침습적 기계환기를 하고 있는 사람에서는 그 효과가 크지 않았다[52]. 회복기 혈청이나 항제치료제들이 시도되고 있지만 중환자에서 도움이 되었다는 결과는 아직 없다[53,54].
스테로이드는 과거로부터 다른 ARDS에서 많이 시도되었던 약물로 시기에 따라 연구 결과의 차이가 있었으나, 작년 초 덱사메타손(dexamethasone) 치료가 ARDS 환자에서 긍정적인 효과를 보인 논문이 발표되면서 다시 주목을 받기 시작하였다[55]. 또한, 코로나19 중환자에서는 영국 옥스포드 대학이 주도한 RECOVERY 시험에서 덱사메타손 투여가 코로나19 환자의 30일 사망률을 17% 감소시켰다는 결과가 보고되어, 이를 바탕으로 현재 중환자 치료에 권고되고 있다[56]. 그리고 최근 Janus kinase 억제제인 baricitinib을 remdesivir와 같이 투여하면 remdesivir만 투여한 경우보다 회복이 빠르다는 결과가 보고가 되었지만 기계환기 치료를 받는 환자에서는 효과가 없었고, 주로 효과가 HFNC와 비침습적 양압환기군에서 회복이 빨랐다[57]. 그 외에도 interleukin-6 수용체에 대한 항체도 치료도 시도되고 있지만 코로나19 중환자에 도움이 된다는 근거는 부족하다[58,59].

결 론

코로나19의 극복은 크게 3가지가 중요할 것이다. 첫 번째가 철저한 방역으로 환자의 수를 최소화해야 하고, 두 번째로 환자들에 대한 적절한 치료를 하여 빠른 시간 내에 건강한 삶으로 돌아가게 해주고, 마지막으로 백신을 이용하여 집단면역을 유도하는 것일 것이다. 특히, 이들 환자들이 대부분 ARDS에 의한 호흡부전으로 사망하기 때문에 코로나19 중환자, 특히 ARDS의 특성과 그 치료 방법에 대해서 잘 이해를 하고 있어야 가장 적절한 치료를 할 수 있을 것이다.

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Table 1.
Treatment characteristics of critically ill patients with coronavirus disease 2019
Cohort Location Single/multi centers Subjected patients Patients (number) Age (median) MV MV days (median) Mortality Co-morbidity P/F ratio (median) RRT Vasopr essor EC MO Prone
Arentz et al. [9] (2020) Kirkland, WA, USA Single center ICU admission 21 70 71% - 52% CKD (48%) 169 - 67% - 38%
HF (43%)
DM (33%)
Auld et al. [10] (2020) Atlanta, GA, USA Multi centers (3) ICU admission 217 64 76% 9 31% HTN (62%) 132 29% 66% 2% -
DM (45.6%)
CKD (27%)
Bhatraju et al. [11] (2020) Seattle, WA, USA Multi centers (9) ICU admission 24 64 75% 10 50% DM (58%) 140 - 71% 0 28%
Apnea (21%)
CKD (21%)
Botta et al. [12] (2020) Netherlands Multi centers (18) Mechanical ventilation 553 67 100% 13.5 35% HTN (36%) 158.8 17% 78% <1% 25%
DM (20%)
COPD (9%)
Cummings et al. [13] (2020) New York City, NY, USA Multi centers (2) Acute hypoxemic respiratory failure 257 62 79% 18 39% HTN (63%) 129 31% 66% 3% 17%
Obesity (46%)
DM (36%)
Ferrando et al. [14] (2020) Spain, Andora Multi centers (36) Mechanical ventilation 742 64 100% - 32% HTN (49%) 120 - - 3% 76%
Obesity (39%)
DM (24%)
Grassell et al. [15] (2020) Italy Multi centers (7) Mechanical ventilation 301 63 100% - 36% - 124 - - - -
Mitra et al. [16] (2020) Vancouver, BC, Canada Multi centers (6) ICU admission 117 69 63% 13.5 13% HTN (46%) 180 14% 56% 3% 18%
Dyslipidemia (37%)
DM (31%)
Schenck et al. [17] (2020) New York City, NY, USA Single center Mechanical ventilation 267 66 100% 18 18% HTN (63%) 103 20% 95% - 40%
DM (32%)
Pul. ds. (24%)
Yang et al. [8] (2020) Wuhan, China Single center ICU admission 52 60 71% - 62% DM (17%) 100 (survivors) 17% 35% 12% 12%
CVA(14%) 62.5 (non-survivors)
Chronic heart ds. (10%)
Ziehr et al. [18] (2020) Boston, MA, USA Multi centers (2) Mechanical ventilation 66 58 100% 16 17% HTN (44%) 182 20% 95% 5% 47%
DM (26%)
Pul. ds. (12%)

-, not mentioned; MV, mechanical ventilator; P/F ratio, PaO2/FiO2 ratio; RRT, renal replacement therapy; ECMO, extracorporeal membrane oxygenation; ICU, intensive care unit; CKD, chronic kidney disease; HF, heart failure; DM, diabetes; COPD, chronic obstructive pulmonary disease; Pul, pulmonary; ds, disease; CVA, cerebrovascular disease;

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