마취 깊이 평가를 위한 근적외선 분광법

소개

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그림 1: 마취 깊이 모니터링.

마취 깊이는 수술이나 마취가 필요한 의료 시술 중 달성된 무의식 및 통증 억제 수준을 의미합니다. 이는 단순한 온/오프 스위치가 아니라 다양한 정도의 무의식과 통증 조절을 제공하는 스펙트럼입니다.

마취 깊이의 수준:

마취 없음: 환자가 완전히 깨어 있고 통증을 느낍니다.
가벼운 마취: 환자는 졸리거나 혼란스러울 수 있지만 명령이나 통증과 같은 자극에 여전히 반응할 수 있습니다.
중등도 마취: 환자는 의식이 없고 구두 명령에 반응하지 않지만 반사적인 움직임으로 고통스러운 자극에 반응할 수 있습니다.
깊은 마취: 환자는 완전히 의식을 잃고 통증을 포함한 어떤 자극에도 반응하지 않습니다. 호흡과 반사 신경이 저하되어 모니터링과 지원이 필요해야 합니다.

마취 깊이 유지의 중요성:

적절한 마취 깊이는 안전하고 성공적인 시술을 위해 매우 중요합니다. 환자가 수술 내내 의식을 잃고 통증이 없도록 합니다. 그러나 과도하게 깊은 마취는 호흡 억제 및 회복 지연과 같은 합병증을 유발할 수 있습니다.

마취과 전문의는 시술 전반에 걸쳐 다양한 약물과 모니터링 기술을 사용하여 마취 깊이를 신중하게 관리합니다.

방법

근적외선 분광법: 마취 모니터링의 잠재적인 도구

수술 중 이상적인 마취 깊이를 유지하는 것은 환자의 안전과 편안함에 매우 중요합니다. 전통적으로 이것은 심박수 및 혈압과 같은 활력 징후를 모니터링하거나 자극에 대한 반응을 관찰하는 데 의존했습니다. 그러나 이러한 방법은 주관적이며 뇌 활동을 직접적으로 반영하지 않습니다. BIS(Bisspectral Index) 및 엔트로피와 같은 최신 도구는 더 나은 통찰력을 제공하지만 비용이 많이 들고 특수 장비가 있어야 합니다.

근적외선 분광법(NIRS)이 유망한 대안으로 떠오르고 있습니다. NIRS는 근적외선을 사용하여 뇌 내 혈류와 산소 공급의 변화를 측정하는 비침습적 기술입니다. 마취 깊이 평가에 대한 흥미로운 가능성을 제시하는 이유는 다음과 같습니다.

비침습적이고 통증이 없음: 일부 기술과 달리 NIRS는 주사나 프로브가 필요하지 않아 환자에게 편안한 옵션입니다.
비용 절약: 이 기술은 다른 모니터링 방법에 비해 상대적으로 간단하여 비용 절약 할 수 있습니다.
실시간 피드백: NIRS는 지속적인 데이터를 제공하여 마취과 전문의가 실시간으로 뇌 활동을 모니터링하고 필요에 따라 마취 수준을 조정할 수 있도록 합니다.

그림 2: fNIRS 시스템 다이어그램.

마취 깊이 모니터링을 위한 NIRS는 마취 수준을 직접 측정하는 것이 아니라 마취제가 뇌에 미치는 간접적인 영향에 집중합니다. 작동 방식은 다음과 같습니다.

NIRS는 두피와 두개골을 관통할 수 있는 근적외선(660-940nm)을 이용합니다.
뇌 활동은 혈류 및 산소 소비와 관련이 있습니다. 마취 상태에서는 뇌 활동이 감소하여 혈류와 산소 공급에 변화가 생깁니다.
NIRS는 옥시헤모글로빈(HbO2)과 디옥시헤모글로빈(HbR)을 포함한 뇌 조직의 다양한 분자에 의한 빛의 흡수를 측정합니다. HbO2는 산소를 운반하는 반면 HbR은 산소가 없는 헤모글로빈입니다.
NIRS는 HbO2 및 HbR 농도의 변화를 분석하여 뇌의 산소 공급 상태에 대한 통찰력을 제공할 수 있으며, 이는 마취 깊이와 간접적으로 연결될 수 있습니다.

NIRS 데이터와 마취 깊이 간의 연관성에 대한 분석은 다음과 같습니다.

마취 증가: 마취가 깊어질수록 뇌 활동이 감소하여 산소 소비량이 감소합니다.
NIRS는 깨어 있는 상태에 비해 HbO2(더 많은 산소 사용)의 증가와 HbR(더 적은 산소 사용)의 감소를 나타낼 수 있습니다.

그림 3: 프로포폴 유도 전후의 fNIRS 반응.

그림 3은 성인 환자에서 프로포폴 마취 유도 후 fNIRS(functional near-infrared spectroscopy)를 사용한 뇌 산소 공급의 변화를 보여줍니다. X축은 깨어 있는 상태(baseline)에서 시작하여 프로포폴 주입 후 몇 분 동안 계속되는 시간을 나타냅니다. Y축은 뇌 조직의 산소 운반 헤모글로빈(oxyhemoglobin) 농도를 나타내는 HbO2와 총 헤모글로빈 농도(HbO2 및 HbR 산소를 운반하지 않습니다)를 나타내는 HbTot의 두 선을 보여줍니다. 그 결과 프로포폴 마취가 일반적으로 깨어 있는 상태에 비해 HbO2와 HbTot를 모두 증가시킨다는 것을 보여줍니다. 따라서 그림 3은 프로포폴 유도 후 HbO2 라인의 증가를 보여주며 뇌에서 더 많은 산소을 나타냅니다. HbTot 라인은 혈류의 변화로 인해 증가할 수도 있습니다.

애플리케이션

근적외선 분광법: 마취 치료의 변화.

기술 및 데이터 분석의 발전으로 NIRS는 마취과 전문의의 툴킷에서 귀중한 도구가 될 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

환자 치료 개선: NIRS는 뇌 활동에 대한 보다 객관적이고 지속적인 그림을 제공함으로써 마취 깊이를 보다 정밀하게 제어하고 합병증 위험을 최소화하고 회복 시간을 최적화하는 데 기여할 수 있습니다.
더 넓은 접근성: NIRS의 잠재적으로 더 낮은 비용과 더 간단한 기술은 다양한 임상 환경에서 고급 마취 모니터링에 더 쉽게 접근할 수 있도록 할 수 있습니다.

결론

NIRS는 현재 마취 깊이 평가를 위한 표준 관행은 아니지만 비침습적 실시간 모니터링의 잠재력으로 인해 주목할 가치가 있는 기술입니다. 연구가 계속 응용 분야를 개선함에 따라 NIRS는 마취 상태에서 환자를 모니터링하는 방식에 혁명을 일으켜 보다 안전하고 개인화된 치료를 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.