역설적 공기 색전증

한눈에 보는 포인트

1. 기이성 공기 색전증이란

혈관 공기 색전증(Vascular Air Embolism; VAE)은 공기가 순환계로 유입될 때 발생하는 생명을 위협하는 사건이다.

기이성 공기 색전증(Paradoxical Air Embolism; PAE)은 그 한 형태로, 정맥 순환에 침입한 공기가 난원공 개존(Patent Foramen Ovale; PFO) 등의 우좌 단락을 통해 폐순환을 우회하여 동맥 순환으로 이동한 것을 말한다.

후대뇌동맥이 폐색된 경우 급성 시력 장애를 유발할 수 있다.

PFO는 일반 인구의 25~~30%에 존재한다고 알려져 있으며¹⁾, 15~~35%라는 보고도 있다²⁾. PAE의 발생 빈도는 원인이 되는 처치에 따라 다르며, CT하 경흉부 침생검(TNB)에서의 공기 색전은 약 0.23%,³⁾ 기관지경하 처치에 의한 뇌동맥 공기 색전은 0.02% 미만으로 보고되었다.⁴⁾

Q 난원공 개존(PFO)이 있으면 반드시 기이성 색전증을 발병하는가?

PFO는 일반 인구의 25~30%에 존재하지만, 대부분은 무증상이다. 기이성 색전이 발생하려면 우심방압이 좌심방압을 초과하여 PFO를 통한 우좌 단락이 개통되는 조건이 필요하며, 침습적 처치나 폐고혈압 등이 유인이 된다.

2. 주요 증상과 임상 소견

자각 증상

색전이 도달한 부위에 따라 증상이 다릅니다.

뇌색전 증상: 갑작스러운 의식 소실, 편마비, 실어증, 경련.
시각 장애: 후대뇌동맥 폐쇄로 인한 급성 시력 저하, 시야 결손 (동명반맹, 피질맹).
폐색전 증상: 호흡 곤란, 저산소혈증, 저혈압, 부정맥.
관상동맥 색전 증상: 갑작스러운 흉통, 심실 세동.
말초동맥 색전 증상: 사지의 통증, 창백, 냉감, 맥박 소실 (급성 사지 허혈). ²⁾
신경색 증상: 복통·옆구리 통증, 신기능 장애. ¹⁾

임상 소견 (의사가 확인하는 소견)

호기말 CO2 (EtCO2) 감소: VAE의 가장 초기 지표. 사강 환기 증가를 반영합니다.
동맥혈 가스 분석: 저산소혈증. 동맥 색전에서는 즉각적인 EtCO2 감소를 보이지 않을 수도 있습니다.
뇌 CT 소견: 지주막하 공간이나 뇌실질의 기포. 민감도는 시간 의존적이며, 발병 1.5시간 이내에 가장 검출하기 쉽습니다. ⁶⁾
뇌 MRI 소견: 확산 강조 영상 (DWI)에서 확산 제한, FLAIR 고신호, 세포독성 부종과 혈관원성 부종의 혼합 패턴. ⁶⁾

3. 원인과 위험 요인

공기 유입의 원인

중심정맥 카테터 조작: 상대정맥 끝의 음압 구배로 인해 공기가 유입됩니다.

유리체절제술: 주입 라인의 부적절한 배치로 인해 가압 공기가 맥락막상공간→와정맥→전신정맥으로 침투합니다.

경흉부 침생검(TNB): 폐정맥으로의 바늘 끝 오삽입 또는 기관지-폐정맥루 형성으로 인해 발생합니다.³⁾

기관지경하 소작술: 기관지혈관루 형성과 양압환기가 유발 요인이 됩니다.⁴⁾

혈액투석 카테터 제거: 역행성 정맥 공기색전증이 발생할 수 있습니다.⁶⁾

우좌단락의 원인

난원공 개존(PFO): 가장 흔합니다. 일반 인구의 25~30%에서 존재합니다.¹⁾

심방중격결손(ASD): PFO와 함께 주요 단락 원인입니다.

폐동정맥 기형: 폐순환을 우회하는 경로가 됩니다. ⁸⁾

잔존 좌상대정맥(PLSVC): 일반 인구의 0.2~3%에서 존재하며, 비피개 관상정맥동을 통해 우좌 단락을 형성합니다. ⁵⁾

위험 인자:

좌위·입위에서의 중심정맥관 조작: 흉강 내 음압이 증가하여 공기 유입 구배가 강화됩니다.
흡기 시 흉강 내압 감소: 정맥계로의 공기 유입이 증가합니다.
폐고혈압·대량 폐색전증: 우심방압 상승으로 PFO를 통한 우좌 단락이 유발됩니다. ⁸⁾
Valsalva 수기·삼첨판 역류·우심실 부전: 우심방압을 일시적으로 상승시킵니다. ⁸⁾

Q 안과 수술(유리체절제술)에서도 공기 색전증의 위험이 있는가?

유리체절제술에서는 주입 라인이 부적절하게 배치된 경우, 가압 공기가 맥락막상공간에서 와정맥을 통해 전신 정맥 순환으로 침입하는 경로가 있습니다. 액체-공기 교환 전에 주입 카테터의 위치를 확인하는 수술 중 타임아웃이 예방책으로 권장됩니다.

4. 진단 및 검사 방법

침습적 시술 중 또는 직후의 갑작스러운 상태 악화가 가장 중요한 진단의 단서가 됩니다. 우좌 단락의 유무와 시술 병력 청취가 필수적입니다.

각 검사의 특징은 다음과 같습니다.

검사	특징	주요 목적
뇌 CT	1.5시간 이내에 최적 ⁶⁾	기포·저흡수 영역 검출
뇌 MRI(DWI)	기포 흡수 후에도 경색 검출 ⁶⁾	허혈 병변 확인
경식도 심초음파(TEE)	PFO 검출의 표준 검사 ⁵⁾	우좌 단락 확인

영상 진단 시 주의사항:

뇌 CT는 공기 검출 감도가 시간 의존적이며, 16시간 후에는 기포가 사라질 수 있습니다. ⁶⁾
CT에서 공기가 검출되지 않는 증례가 25% 존재하며, MRI가 보완적으로 유용합니다. ⁶⁾
기포 직경이 1.3 cm 미만인 경우 CT에서 검출이 어려울 수 있습니다. ⁴⁾

심장초음파 검사:

경식도 심장초음파(TEE): 교반 생리식염수(버블 스터디)와 Valsalva 수기를 병용하면 PFO 검출 민감도가 최대가 됩니다. ⁵⁾
경흉부 심장초음파(TTE): PFO 민감도는 TEE보다 낮습니다. ⁸⁾

보조 지표:

EtCO2 감소: VAE의 가장 초기 지표(사강 환기 증가로 인함).
동맥혈 가스 검사: 저산소혈증을 확인하지만 민감도는 낮음.

5. 표준적인 치료법

예방 조치(가장 중요)

듀란트 수기(Durant’s maneuver): 처치 전 환자를 좌측 측와위 또는 트렌델렌부르크 자세로 함. 기포가 우심방 내에 머물러 뇌·관상동맥으로 이동하는 것을 방지.
좌위·입위에서의 중심정맥관 조작 피하기: 흉강 내 음압에 의한 공기 유입을 방지.
수술 중 타임아웃: 유리체절제술에서 액체-공기 교환 전 주입 캐뉼라의 적절한 위치를 확인.
신경외과 반좌위 수술 전 PFO 선별검사: TEE + 버블 스터디 + 발살바 수기에 의한 사전 평가가 권장됨. ⁵⁾
혈액투석 카테터 제거 시 체위 관리: 앙와위, 호기 말에 제거, 순환 혈액량 보정이 중요합니다. ⁶⁾

급성기 치료

고압산소요법(HBO2): 일차 선택. 100% 산소 투여로 혈중 PO2가 상승하고, 질소 확산이 촉진되어 기포가 축소됩니다(보일의 법칙). ³⁾ HBO2 없이 사망률 93%인 반면, HBO2 시행 시 7%로 크게 개선됩니다. ⁴⁾ 발병 후 5~~7시간 이내 시작이 이상적이나, 30~~60시간 후 지연 시작에도 효과적인 경우가 있습니다. ⁶⁾
체위 관리:
- 동맥 색전이 의심되는 경우 즉시 앙와위로 합니다(트렌델렌버그 체위는 뇌부종을 악화시킬 수 있음).
- 정맥 색전에는 듀란트 수기(좌측 측와위·트렌델렌버그 체위)를 사용합니다.
혈역학적 지지: 저혈압·심혈관 허탈 시 수액과 승압제를 투여합니다.
HBO2를 사용할 수 없는 경우: 고유량 마스크로 FiO2 100%의 상압 산소(NBO2)를 투여합니다. ⁴⁾

PFO 폐쇄

경카테터 PFO 폐쇄: 증상이 있는 PFO에 대해 고려됩니다. 내과적 치료와 비교한 재발성 뇌졸중 위험의 절대 위험 감소는 3.3%(RD −0.033, 95%CI −0.062~−0.004)로 보고되었습니다. ¹⁾
수술적 혈전 제거 및 PFO 폐쇄: 임박한 역설적 색전증(IPDE)에서 30일 사망률은 10.8%로, 혈전 용해(26.3%) 및 항응고 요법(25.6%)과 비교하여 유의하게 낮습니다. ⁹⁾
우연히 발견된 PFO에서 단일 색전 사건이 발생한 경우, 폐쇄가 필요하지 않을 수도 있습니다. ⁸⁾

Q 고압 산소 요법을 받을 수 없는 경우 어떻게 해야 합니까?

HBO2를 이용할 수 없는 경우, 고유량 마스크를 통한 FiO2 100%의 상압 산소 투여(NBO2)가 차선책이 됩니다. 체위 관리(앙와위 또는 좌측 와위)와 혈역학적 지지(수액 및 승압제)를 병행합니다. HBO2는 지연 시작(30~60시간 후)에도 효과적일 수 있으므로, 이송이 가능하다면 고압 산소 치료 시설로의 전원을 고려합니다.

6. 병태생리학·상세한 발병 기전

정맥 공기 색전의 경로: 공기→내경정맥→완두정맥→상대정맥→우심방→폐혈관계에 정체→폐동맥압·우심실압 상승→좌심실 확장기 충만 장애.

기이 색전으로의 전환: PFO/ASD를 통해 우심방의 기포가 폐순환을 우회→좌심방→좌심실→대동맥→완두동맥→척추동맥→뇌기저동맥→윌리스동맥환으로 이동.

압력 구배의 역할: 정맥계는 동맥계보다 저압이며, 환자의 40%에서 중심정맥압이 대기압 이하가 됩니다. 앉은 자세·흡기 시 흉강 내압이 더욱 낮아져 공기 유입이 증가합니다.

기포의 영향: 작은 기포는 모세혈관층에서 흡수되지만, 큰 기포는 말초 장기의 허혈을 유발합니다. 뇌순환 2mL, 관상동맥(LAD) 0.5mL에서 치명적일 수 있습니다. ⁶⁾

염증 반응: 호중구 활성화, β2 인테그린에 의한 내피 부착, 혈류 감소, 혈액뇌장벽 파괴가 발생합니다. ⁶⁾

역행성 정맥 공기 색전: 공기가 정맥류를 거슬러 상승하는 기전이며, 낮은 심박출량·낮은 순환 혈액량이 기여합니다. ⁶⁾

기관지혈관루 형성: 기관지경하 소작술에서 염증·열응고·기계적 파괴로 인해 누공이 형성되고, 내압 상승 시 공기가 순환계로 침입합니다. ⁴⁾

Q 소량의 공기도 위험한가요?

뇌순환에 도달하는 단 2mL의 공기는 치명적일 수 있습니다. 관상동맥(좌전하행지)에서는 0.5mL로 심실세동을 유발할 수 있습니다. 기포의 크기와 도달 부위에 따라 중증도가 결정되며, 모세혈관층을 넘는 큰 기포는 장기 허혈로 이어집니다.

7. 최신 연구와 향후 전망(연구 단계의 보고)

예후 데이터

HBO2 치료를 받은 정맥/동맥 가스 색전증 119예에서 생존자의 43%가 퇴원 시 신경학적 후유증을 남겼습니다. 가장 흔한 합병증은 시야 결손, 운동 장애, 인지 기능 장애, 간질 발작입니다. 사망 또는 지속적 신경학적 후유증의 위험 인자로는 공기 색전 발생 시 심정지, SAPS II 점수 33 이상, 고령, 5일 이상의 인공호흡기 관리, 급성 신부전이 있습니다.

Henmi 등(2021)은 절박 역설성 색전증(IPDE) 174예의 체계적 검토에서 30일 사망률 18.4%를 보고했습니다. 치료법별로는 수술 10.8%, 혈전용해 26.3%, 항응고 요법 25.6%로 수술이 유의하게 우수했습니다.⁹⁾ IPDE 88예 분석에서는 치료 전 40.9%(36/88예)가 전신 색전을 발생시켰으며, 가장 많은 것은 뇌 색전(26예)이었습니다.

PFO 폐쇄의 근거

Aggarwal 등(2023)의 메타 분석에서 PFO 폐쇄는 내과적 치료와 비교하여 재발 뇌졸중 위험을 절대값으로 3.3% 감소시켰습니다(RD −0.033, 95%CI −0.062~−0.004).¹⁾

영상 진단의 발전

Teifurova 등(2025)은 역행성 정맥 공기 색전증의 MRI 소견을 체계적으로 기술했습니다. DWI 확산 제한, FLAIR 고신호, 세포독성 부종과 혈관성 부종의 혼합 패턴, 연수막 조영증강이 특징적인 소견으로 제시되었습니다.⁶⁾ CT에 의한 공기 검출은 발병 1.5시간 이내가 최적이며, 16시간 후에는 소실될 수 있습니다. CT에서 공기가 검출되지 않는 증례가 25% 존재하며, MRI가 보완적으로 유용합니다.

수술 전 선별 검사의 중요성

Nikolic 등(2024)은 반좌위 신경외과 수술 전 TEE + 버블 스터디 + Valsalva 수기에 의한 PFO 선별 검사의 중요성을 논의했습니다.⁵⁾ 컬러 도플러만으로는 충분하지 않으며, 조영 버블 스터디의 추가가 권장됩니다.

8. 참고문헌

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