수면 중 상기도가 반복적으로 폐쇄되는 질환, 즉 폐쇄성 수면 무호흡(obstructive sleep apnea, OSA)의 핵심 병태생리는 상기도를 열어두는 힘(개방압)보다 상기도를 좁히거나 막으려는 힘(폐쇄압)이 더 커지는 것입니다. 잠이 들면 인두 주변 근육의 긴장도가 떨어지고, 혀뿌리와 연구개가 뒤로 처지면서 기도가 좁아집니다. 여기에 흡기 시 생기는 음압(negative pressure)이 더해지면 좁아진 기도 벽이 서로 달라붙어 완전히 막히게 됩니다.
지속적 양압 환기(continuous positive airway pressure, CPAP)는 이렇게 막힌 기도를 위에서 아래로 밀어내는
공기 부목(pneumatic splint) 역할을 합니다. 코를 통해 기도 안으로 일정한 양압(positive pressure)을 지속적으로 걸어주면, 흡기와 호기 전체에 걸쳐 상기도 내부 압력이 주변 조직이 기도를 누르는 압력보다 높게 유지됩니다. 그 결과 인두 점막과 혀뿌리가 안쪽으로 무너져 내리지 못하고 기도가 열린 상태로 유지됩니다.
[2][3]
CPAP의 작용 기전을 이해할 때 중요한 개념이
임계 폐쇄압(critical closing pressure, Pcrit)입니다. Pcrit은 상기도가 완전히 닫히는 압력을 뜻하는데, OSA 환자는 이 값이 양수이거나 대기압에 가까워서 정상 호흡만으로도 기도가 쉽게 닫힙니다. CPAP은 기도 내부에 지속적인 양압을 걸어 이 Pcrit보다 높은 압력을 유지함으로써 기도가 닫히는 것을 막습니다.
[4]
혼동 주의! CPAP은 호흡중추를 직접 자극하는 약물이 아니며, 인두근의 수축력을 강화하는 것도 아닙니다. CPAP이 하는 일은 물리적으로 기도를 열어두는 것입니다. 따라서 보기 1번(호흡중추 직접 자극)과 4번(인두근 수축력 약물 강화)은 기전이 다릅니다.
[1][2]
혼동 주의! CPAP은 산소를 공급하는 장치가 아니라 공기 압력을 거는 장치입니다. 물론 CPAP에 산소를 연결해 산소 농도를 높일 수는 있지만, CPAP 자체의 주된 목적은 산소 농도 상승이 아니라 기도 개방입니다. 따라서 보기 5번(산소농도만 높여 폐쇄 해소)은 CPAP의 본질을 잘못 이해한 것입니다.
[2]
보기 3번(기도 저항을 높여 호기 연장)은 CPAP과 반대 개념입니다. CPAP은 기도가 좁아지지 않도록 양압을 걸어 오히려 기도 저항이 커지는 것을 막습니다. 호기를 연장시키는 것은 CPAP의 목적이 아닙니다.
실제 임상에서는 수면다원검사(polysomnography)를 하면서 무호흡과 저호흡, 코골이, 산소포화도 저하가 사라지는 최적의 압력을 찾는
적정압력 조절(titration) 과정을 거칩니다. 압력이 너무 낮으면 기도 폐쇄가 남아 있고, 너무 높으면 환자가 불편해하거나 호기 시 저항감을 느껴 순응도가 떨어질 수 있기 때문입니다.
[2][3]
기도가 좁아진 상태에서 공기가 빠르게 지나가면 연구개와 인두 점막이 떨리면서 코골이(snoring)가 생기고, 완전히 막히면 무호흡(apnea)이 발생합니다. CPAP은 기도 내경을 넓게 유지해 공기 흐름을 원활하게 만들므로 코골이와 무호흡이 함께 줄어듭니다.
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CPAP의 주된 작용은 약물이나 신경 자극이 아니라, 코를 통해 전달되는 지속적인 양압으로 상기도가 흡기와 호기 내내 열린 상태를 유지하는 것입니다. [2][3]참고 문헌 (논문 출처)
- [1]
Upper airway obstruction during midazolam sedation: modification by nasal CPAP.일반논문Nozaki-Taguchi N, Isono S, Nishino T, Numai T, Taguchi N (1995) · DOI: 10.1007/BF03012665
- [2]
Practice Parameters for the Use of Continuous and Bilevel Positive Airway Pressure Devices to Treat Adult Patients With Sleep-Related Breathing Disorders일반논문Clete A. Kushida, Michael R. Littner, Max Hirshkowitz, Timothy I. Morgenthaler, Cathy Alessi, Dennis R. Bailey (2006) · DOI: 10.1093/sleep/29.3.375
- [3]
Clinical guidelines for the manual titration of positive airway pressure in patients with obstructive sleep apnea.가이드라인Kushida CA, Chediak A, Berry RB, Brown LK, Gozal D, Iber C (2008)
- [4]
Flow-dependent positive airway pressure to maintain airway patency in sleep apnea-hypopnea syndrome.일반논문Farré R, Peslin R, Montserrat JM, Rotger M, Navajas D (1998) · DOI: 10.1164/ajrccm.157.6.9710056