대한수면호흡학회

High flow nasal cannula treatment for obstructive sleep apnea in infants and young children

영아, 유소아의 수면무호흡에 대한 High flow nasal cannula 치료

(Pediatric Pulmonology, 2020 Oct;55(10):2791-2798)

부산성모병원 고태경

Editor’s Pick: 소아 수면무호흡(OSA:obstructive sleep apnea)의 대부분은 편도아데노이드절제 수술로 치료가 가능하다. 하지만 수술 이후에도 남아있는 OSA(약 35%)나 수술의 적응이 되지 않는 경우 성인과 마찬가지로 양압기(CPAP: continuous positive airway pressure) 치료가 시행된다. 그러나 CPAP 사용의 불편감, 안면 변형 가능성의 이유로 순응도가 낮아 소아에서 OSA 치료의 적절한 대안이 될 수 있는지는 의문이다. 대안이 될만한 다른 치료에 대해 고민하던 중 소아에서 high flow nasal cannula treatment(HFNC)에 대한 논문을 접하게 되어 소개하고자 한다.

이 연구는 후향적 연구로 유타 대학교 소아 수면 클리닉에서 moderate to severe OSA(OAHI: 4.8-89.2 events/h)로 HFNC가 권유되었던 22명의 소아들을 대상으로 하였다. HFNC 치료는 수술의 적응이 되지 않거나, 수술 후에도 남아 있는 OSA, CPAP 치료를 거부하거나 치료에 적응하지 못하는 경우 시행하였다. 진단적 수면다원검사(PSG: polysomnography)는 Salt Lake City내 Primary Children’s Hospital에서 시행되었다. 추후 수면 및 수면호흡장애(SDB: sleep disordered breathing) 에 HNFC의 효과를 평가하기 위해 HFNC titration study(진단적 PSG와 HFNC titration study 사이의 시간 간격은 평균 128일 [39,217]일)를 시행하였고 진단적 PSG 결과와 비교하였다. OSA 치료를 위해 수술을 받은 환아의 경우 수술 이후 다시 진단적 PSG를 HFNC titration 전에 시행하였다. 대상 환아들은 HFNC titration시 상기도 폐쇄(UAO: upper airway obstruction)를 호전시킨 가장 낮은 기류 속도로 Home HFNC 치료를 권고 받았다. 22명중 1명은 HFNC titration시 중추성 수면무호흡(CSA: central sleep apnea)이 의미있게 증가하여 처방하지 않았으며, 2명은 의료 장비 회사의 사용 승인이 거부되어 시행할 수 없었다. HFNC titration후 6개월, 12개월에 Home treatment 순응도(adherence) 확인을 위한 차트 리뷰가 있었으며, Home treatment 중 보고된 합병증도 평가하였다.

HFNC titration을 위해 특별한 장치를 고안하였다(Figure 1). 이 장치는 high flow rate를 nasal prongs으로 주입하면서도 환아의 airway signals을 측정할 수 있도록 고안되어, apnea 및 hypopnea event를 비교적 정확하게 scoring 할 수 있었다. Figure 2는 진단적 PSG 및 HFNS study 중의 대표적인 air flow signals 이다. HNFC titration study 중 Device flow rates는 4L/min 에서 시작해 20분 마다 1L/min씩 올려서 최고 12L/min까지 증가시켰다. Maximal flow rate는 OAHI<5 에 도달했을 때의 flow rate를 반영하였다. UAO이 호전을 보이더라도 severe(SpO2 <70%), frequent (ODI>20/h), persistent decrease in SpO2 (<90% for >5mins) 경우에는 sleep lab protocol에 따라 HNFC titration 중에 산소를 추가하였다. end-tidal CO2 signals은 high flow cannula에 의해 사라지기 때문에 CO2 level은 TCO2로 모니터링하였다. 환아 1명은 CO2 data가 제대로 측정되지 않아 연구에서 제외되었다.

Sleep study data

Table 1은 demographic data로 총 22명의 환아가 HFNC titration을 하였고, 남자 14명 여자 8명 이었으며, 평균나이는 12.8개월(7.0-18.6)이었다. 유전질환, 만성 폐질환, 조산아 등 다양한 질환을 동반하였으며 8명은 HNFC titration 전에 OSA 치료를 위한 수술을 하였다.

HFNC를 적용하자 OAHI가 28.9에서 2.6으로, OAI가 14.4에서 0.4로, OHI가 14.5에서 2.2로 감소하였다(Table 2, Figure 3). HFNC의 평균 권장 기류 속도는 6.9[5.8, 7.9] L/min (1.1 [1.4, 0.8] L/min kg)였고, 11명의 환아(50%)가 회로에 추가 산소를 투여를 받았으며, 산소 유량은 0.125~2.5 L/min(평균: 0.8 [0.3, 1.3 L/min]이었다. 산소가 추가로 필요했던 연령은 3개월에서 62개월 사이였으며, 이들 중 10명은 OSA 외에 CSA(n= 4), 조숙증(n= 4), 음식의 흡인(n= 2), 신경근육질환(n= 3) 등 야간 저산소혈증의 위험도가 높을 수 있는 다른 질환이 동반되어 있었다.

HNFC titration 동안 전체 환아의 central apnea index(CAI) 평균값은 변화가 없었으나, 5명의 환아는 CAI가 증가하였고 이들은 모두 다양한 만성적인 질환을 동반하였다.

HNFC 사용은 O2 및 CO2 level에서도 향상을 보였다. Mean SpO2, SpO2 Nadir, ODI 모두 진단적 PSG 결과에 비해 호전되었다. 산소를 추가로 준 그룹과 주지 않은 그룹간의 비교에서 mean SpO2, SpO2 Nadir의 차이는 없었지만 ODI에서는 산소를 공급한 그룹에서 약간의 감소가 확인되었다. CO2 level 에 관해서는 peak CO2와 % Time CO2>50mmHg가 진단적 PSG 결과에 비해 감소하였다. Arousal indices와 Heart rate(HR)는 차이가 없었다(Table 2).

HFNC treatment in the home setting

19명의 환아가 Home HFNC 치료를 시행하였다. 치료 시작 후 6개월에 1명(5%)은 f/u loss, 2명(11%)은 OSA가 호전되어 중단하였고, 남은 16명중에서 12명은 계속 사용(75%)하였으며, 4명은 적응하지 못하고 중단하였다(25%). 6-12개월 사이에 3명이 추가로 f/u loss 되었으며, 1명은 OSA가 호전되어 중단, 1명은 적응하지 못하고 중단하였다. 최종 12명의 환아가 12개월까지 HFNC를 사 지속적으로 사용하였다.

Home HFNC treatment 중에 upper airway surgery를 받은 8명이 있었는데 이 환아들 중 1명은 f/u loss 되었고, 1명은 6개월경 적응 못하고 그만두었고, 1명은 6-12개월사이에 증상이 호전되어 중단하였다. 남은 5명은 12개월이상 HFNC를 지속하였다.

HFNC의 가장 일반적인 합병증은 cannula dislodgement 로 12명의 환아(63%)에서 보고되었다. 치료를 지속하지 못한 5명가운데 cannula dislodgement는 1명, oxygen desaturation 1명, abnormal breathing 에 대한 걱정 때문이 1명이 있었고, 환아가 그냥 단순히 적응 못한다고 한 것이 2명이었다. 다른 합병증은 restlessness 3명, skin irrigation 2명, dry lip 1명, low Heart rate 1명이었다.

이 연구는 몇 가지 중요한 결과가 있다. 첫째, HNFC는 moderate to severe OSA 영아, 유소아의 UAO를 호전 시킨다. HFNC는 이전 연구와 비교해서 상대적으로 낮은 flow rates로 OSA 치료에 효과가 있었으며, O2, CO2 level을 향상시켰다. 특히 CO2 level의 향상은 HFNC가 수면 중 hypoventilation 개선에도 기여할 수 있음을 보여준다.

둘째, HFNC는 Home treatment 에서도 대다수의 환아가 잘 적응하였다. Home use를 평가했을 때, 환아의 대다수가 12개월 넘게 HFNC 치료를 유지하여, 높은 순응도를 보였다. 이는 영아 및 유소아에서 OSA에 대한 대안적 치료로 HFNC의 가능성을 보여준다. 이 치료를 방해하는 주요 합병증은 cannula dislodgement였다. 하지만 단 한 환아만 dislodgement를 이유로 사용을 중단하였다. 이 결과는 후향적 연구의 한계이기도 하다. 단 cannula dislodgement가 문제일 수 있음을 미리 인지하고 가족들과 공유한다면 치료를 지속할 수 있을 것이고, interface의 지속적인 개발로 dislodgement에 대한 문제는 극복이 가능하다.

셋째, HFNC 사용하는 기간 중에 어떤 아이들은 OSA 증상이 호전되었다. 예측하지 못했던 결과로 15명의 어린이 중 3명(20%)이 12개월 이내에 호전이 있었고, 이중 1명은 수술 이후 증상이 호전되었다. 소아에서 평균 3.5년쯤 뒤에 Obstructive-mixed sleep apnea의 호전이 22.9%에서 있었다는 이전 연구 결과와 유사하게 이 연구에서는 12개월이상 HFNC 치료한 환자의 15.8%에서 OSA의 호전을 보여주었다. 이것은 HFNC가 수술을 기다리는 동안 치료로서 유용할 수 있고, OSA가 호전될 때까지 일시적인 치료로도 가능함을 의미한다.

이 논문은 영아 및 유소아를 대상으로 한 Home HFNC treatment의 첫 연구라는 점에서 큰 의미가 있다. 하지만 후향적 연구이고 순응도가 보호자의 보고서에 의해 주관적으로 평가되었다는 한계가 있다.

결론적으로 이 연구는 영아 및 유소아에서 HFNC의 높은 치료 순응도와 OAHI의 현저한 감소를 확인하였고, OSA에 효과적인 치료법임을 보여주었다. 특히 이 치료는 상기도 수술의 적응이 되지 않거나, 수술 후에도 남아 있는 OSA, CPAP에 적응하지 못하는 환자들에게서 적용이 가능하다. HFNC는 CPAP처럼 얼굴에 딱 부착할 필요가 없어 안면 골격 구조가 비정상적인 환자에게는 더 적합할 수 있으며 CPAP 비강 마스크 사용과 관련된 midfacial hypoplasia의 위험이 없다. 일부 환아들은 성장하면서 OSA가 저절로 호전되어 HFNC의 사용을 중단하였는데, 이는 HFNC가 수술적 치료 전 또는 자연적인 OSA의 호전을 기다리기까지 브리지 치료의 역할을 할 수 도 있음을 보여준다.

앞으로 소아의 OSA 치료에서 HFNC의 역할을 확립하기 위해 더 많은 연구가 필요하다. CPAP 대비 효과 평가를 포함한 전향적인 연구도 필요하며, 치료 합병증을 평가하는 추가 연구는 HFNC의 순응도를 개선하는데 더욱 도움을 줄 것이다.