적혈구용적률

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1. 개요

적혈구용적률(헤마토크릿)은 혈액 내 적혈구의 부피를 전체 혈액 부피에 대한 백분율로 나타낸 값이다. 직접 측정법과 자동혈구계산기법을 통해 측정하며, 일반적으로 자동혈구계산기법을 많이 사용한다. 정상 범위는 성별, 연령, 건강 상태에 따라 다르며, 한국 성인 남성의 경우 40-50%, 여성의 경우 35-45%가 일반적이다. 적혈구용적률은 뎅기열, 진성적혈구증가증, 만성 폐쇄성 폐질환 등 다양한 질환의 진단에 활용되며, 스포츠 도핑 검사에도 사용된다. 헤마토크릿이라는 용어는 '피'를 뜻하는 그리스어와 '판단'을 뜻하는 그리스어에서 유래되었다.

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적혈구용적률
일반 정보
정의	혈액 내 적혈구의 용적 백분율
다른 이름	헤마토크리트 (hematocrit) 충진 세포 용적 (packed cell volume)
임상 정보
검사 방법	혈액 검사
정상 범위	남성: 40% - 54% 여성: 36% - 48%
높은 수치	탈수 다혈구증 폐 질환 선천성 심장 질환
낮은 수치	빈혈 출혈 골수 문제 영양 결핍 백혈병 류마티스 관절염
상세 정보
측정 원리	혈액 샘플을 원심분리하여 적혈구, 백혈구, 혈장을 분리하고 적혈구의 비율을 측정
임상적 중요성	빈혈, 탈수, 다혈구증 등 다양한 질환을 진단하고 평가하는 데 사용됨
비침습적 측정	다양한 방법을 통해 헤마토크리트를 비침습적으로 추정하는 연구가 진행 중임

2. 측정 방법

헤마토크릿 측정 방법에는 크게 직접 측정법과 자동혈구계산기를 이용하는 자동혈구계산기법, 분광 광도법과 같은 광학적 방법^[13]이 있다. 일반적인 병원에서는 자동혈구계산기법을 가장 많이 이용한다.

혈액 채취 과정에서 부주의로 인해 농축된 적혈구나 수액을 주입하는 정맥주사선 근처에서 혈액을 채취하면 검사 결과가 실제 환자의 상태와 다를 수 있다. 예를 들어, 농축된 적혈구를 주입하는 라인 근처에서 채혈하면 헤마토크릿이 인위적으로 높게 나올 수 있으며, 반대로 식염수 등을 공급받는 환자의 혈액은 희석되어 헤마토크릿이 낮게 측정될 수 있다.

2. 1. 직접 측정법

직접 측정법은 혈액을 원심분리하여 적혈구층과 혈장층을 분리한 후, 각 층의 높이를 측정하여 헤마토크릿을 계산하는 방식이다. 여기에는 마이크로헤마토크릿법과 Wintrobe법 두 가지가 있다.

마이크로헤마토크릿법은 모세관을, Wintrobe법은 Wintrobe tube를 사용한다. 혈액을 원심분리하면 두 층으로 나뉘는데, 농축된 적혈구의 부피를 전체 혈액 표본 부피로 나누어 적혈구 용적률(PCV)을 구한다. 관을 사용하기 때문에 각 층의 길이를 재서 계산할 수 있다.^[46]

2. 1. 1. 마이크로헤마토크릿법

헤마토크릿 측정 방법 중 하나는 내부에 헤파린이 발라져 있는 모세관을 10,000 RPM으로 5분간^[46] 원심분리하는 것이다. 이를 마이크로헤마토크릿법(microhematocrit^영어)이라고 한다. 항응고제인 EDTA가 포함된 혈액을 Wintrobe tube에 넣고 원심분리하여 측정하는 Wintrobe법도 있다. 혈액을 모세관에 넣고 원심분리하면 두 층으로 나뉘는데, 농축된 적혈구의 부피를 전체 혈액 표본 부피로 나눈 것이 적혈구 용적률(PCV)이다. 관을 사용하였기 때문에 각 층의 길이를 재서 계산하면 된다.^[12]

미세 혈구 용적률 측정법의 원리는 다음과 같다. 내경 1.1 - 1.2mm, 길이 75mm의 유리 모세관에 소량의 혈액을 넣고, 일부를 퍼티로 봉하여 전용 헤마토크릿 원심 분리기(고속 원심 분리기/11,000 - 12,000rpm)로 분리한다. 그러면 원심력에 의해 혈액이 일정 체적으로 채워지는데, 이때의 값을 전용 판독기(헤마토크릿 측정기)로 읽는다.

2. 1. 2. Wintrobe법

항응고제인 EDTA가 포함된 혈액을 Wintrobe tube에 넣고 원심분리하여 측정한다.^[46]

2. 2. 자동혈구계산기법

자동혈구계산기는 혈액 세포가 전압 변화를 일으키는 원리를 이용하여 적혈구용적률을 자동으로 계산한다.^[46] 현대 의료기관에서 가장 널리 사용되는 방법으로, 평균적혈구용적에 적혈구 수를 곱하여 값을 구한다. 이때, 적혈구 사이에 소량의 혈장이 남아있을 수 있기 때문에, 직접 측정한 값보다 약간 더 정확하다.^[47] 헤모글로빈 농도(g/dL)에 3을 곱하고 단위를 제거하면 %로 나타낸 헤마토크릿 추정치와 비슷한 값을 얻을 수 있다.^[47]

3. 정상 범위

적혈구 용적률은 적혈구 수치를 결정하는 요인에 따라 달라질 수 있다. 이러한 요인은 대상의 연령과 성별에 따라 달라질 수 있다.^[16] 정상적인 적혈구 용적률은 성인 여성의 경우 약 40%, 성인 남성의 경우 약 45%이다. 신생아의 경우 약 55%이며, 생후 2개월까지 약 35%로 떨어진다. 그 후 발달 과정에서 점차 증가하여 사춘기에 성인 수준에 도달한다.^[17] 그 후 적혈구 용적률은 노화와 함께 점차 감소한다.^[18]

4. 임상적 의의

적혈구용적률(헤마토크릿) 수치는 건강 상태를 평가하는 중요한 지표로 사용된다. 정상 범위를 벗어난 수치는 다양한 질병의 징후일 수 있다.

적혈구용적률 수치가 정상보다 높으면 뎅기열, 진성적혈구증가증, 만성 폐쇄성 폐질환(COPD)과 같은 질환을 의심할 수 있다. 혈액 도핑이나 합성대사 남성화 스테로이드 사용, 탈수, 수면 무호흡증 등도 적혈구용적률을 높이는 요인이다.^[3] 고지대 거주, 흡연, 사회적 요인(높은 가구 소득, 부모의 높은 교육 수준)도 영향을 줄 수 있다.^[32]^[33]^[41]

반대로, 적혈구용적률 수치가 낮으면 빈혈이나 백혈병과 같은 질환을 의심해 볼 수 있다.^[36] 만성신장질환자는 에리트로포이에틴 분비 부족으로 빈혈이 발생할 수 있다.^[48] 임신 중에는 체액 증가로 인해 적혈구용적률 수치가 약간 감소할 수 있다.^[38] 평균적혈구용적(MCV)과 적혈구크기분포폭(RDW)은 헤마토크릿이 정상보다 낮을 때 혈액 손실의 성격을 파악하는 데 도움을 준다.^[35]

4. 1. 상승 요인

적혈구용적률(헤마토크릿) 수치가 정상 범위보다 높으면 다음과 같은 원인들을 의심할 수 있다.

뎅기열: 뎅기 쇼크 증후군 위험 징후.^[29]
진성적혈구증가증: 골수가 과도한 적혈구를 생산하는 골수증식질환.
만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 및 저산소증 관련 기타 폐 질환: 저산소증에 반응하여 신장에서 에리트로포이에틴(EPO) 발현 증가.
혈액 도핑 또는 에리트로포이에틴(EPO) 사용 검사: 전문 운동선수의 경우 개인차를 감안, 장기간 헤마토크릿 자료와 대조하여 뇌졸중, 심장마비 위험이 높아지는 헤마토크릿 값을 최대 허용치로 설정.
합성대사 남성화 스테로이드(AAS) 사용: 볼데논, 옥시메톨론 등.
탈수
모세혈관 누출 증후군
수면 무호흡증
고지대 거주: 고도가 높을수록 공기 중 산소 공급 감소로 적혈구용적률 증가.^[32]
사회적 요인: 연간 가구 소득 증가, 부모의 높은 교육 수준이 자녀의 평균 적혈구용적률 상승 요인.^[33]
스트레스성 다혈증^[41]

4. 1. 1. 탈수

탈수 상태에서는 헤마토크릿이 높아질 수 있다.^[3] 구토, 설사, 과도한 발한 등으로 인해 체내 수분이 부족해지면 혈액이 농축되어 헤마토크릿 수치가 상승한다.

4. 1. 2. 적혈구 증가증

골수증식질환의 일종인 진성적혈구증가증은 골수에서 적혈구를 과도하게 생산하여 적혈구용적률을 증가시킨다.^[29] 만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 및 저산소증과 관련된 기타 폐 질환도 적혈구 비율을 높일 수 있는데, 이는 저산소증에 반응하여 신장에서 에리트로포이에틴(EPO) 발현이 증가하기 때문이다.^[29]

전문 운동선수의 경우, 혈액 도핑이나 에리트로포이에틴 사용 여부를 검사하는 수단 중 하나로 적혈구용적률을 활용한다. 선수 간 개인차를 고려하여 장기간에 걸친 선수 개인의 적혈구용적률 자료와 비교하며, 이때 인구 내 최대 기대값과 뇌졸중이나 심장마비 위험을 높이는 혈액 응고 관련 적혈구용적률 값을 최대 허용치로 정한다.^[30]^[31]

합성대사 남성화 스테로이드(AAS) 사용은 적혈구 양을 증가시켜 적혈구용적률에 영향을 줄 수 있으며, 볼데논과 옥시메톨론 등이 이에 해당한다.^[27]^[28]

탈수 상태, 모세혈관 누출 증후군(혈장이 순환계 밖으로 유출되는 증상), 수면 무호흡증 또한 적혈구용적률을 비정상적으로 높일 수 있다.^[3]

4. 1. 3. 만성 폐쇄성 폐질환 (COPD)

만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 및 저산소증과 관련된 기타 폐 질환은 적혈구 비율을 높일 수 있다. 이는 저산소증에 반응하여 신장에서 에리트로포이에틴(EPO) 발현이 증가하기 때문이다.^[22]

4. 1. 4. 뎅기열

뎅기열 환자의 경우 헤마토크릿(적혈구용적률)이 높아지면 뎅기 쇼크 증후군 위험 징후로 간주된다.^[29] 혈액 농축은 쇼크 이전에 나타나는 적혈구용적률 수치의 20% 이상 증가로 감지될 수 있다. 뎅기 출혈열의 조기 발견을 위해 적혈구용적률 수치는 최소 24시간마다, 뎅기 쇼크 증후군이나 뎅기 출혈열의 중증 환자의 경우 3~4시간마다 관찰하는 것이 좋다.^[29]

4. 1. 5. 기타 요인

고지대에 거주하는 경우, 산소 공급이 감소하여 시간이 지남에 따라 적혈구용적률이 증가할 수 있다.^[32] 흡연 또한 적혈구용적률을 높이는 요인으로 알려져 있다.

합성대사 남성화 스테로이드(AAS) 사용은 적혈구 수치를 증가시켜 적혈구용적률에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 볼데논^[27] 및 옥시메톨론^[28] 화합물이 그렇다. 테스토스테론 보충 요법^[23]^[24] 역시 적혈구용적률 증가의 원인이 될 수 있다.

탈수^[3] 상태나 모세 혈관 누출 증후군^[30]^[31]과 같이 혈장이 순환계 밖으로 유출되는 경우에도 적혈구용적률이 비정상적으로 높아질 수 있다. 수면 무호흡증 또한 헤마토크릿을 높이는 것으로 알려져 있다.

그 외에 사회적 요인으로는 연간 가구 소득 증가나 부모의 높은 교육 수준이 자녀의 평균 적혈구용적률 상승에 영향을 줄 수 있다는 보고가 있다.^[33]

4. 2. 하강 요인

낮은 적혈구용적률은 낮은 적혈구 수의 징후이며, 건강에 영향을 미칠 수 있다. 수혈 전에는 적혈구용적률 수치를 측정하여 수혈 필요 여부와 안전성을 확인한다.^[34]

4. 2. 1. 빈혈

철을 적절히 섭취하지 못하는 젖먹이나, 성장기 어린이, 월경 중인 여성, 임신 중인 여성은 적혈구 양이 증가하면서 철 요구량이 증가하는 속도를 따라가지 못해 빈혈이 발생할 수 있다. 만성신장질환자는 에리트로포이에틴 분비가 충분하지 않아 빈혈이 발생할 가능성이 높은데, 에리트로포이에틴은 골수에서 적혈구 증식을 촉진하고 적혈구 계보 세포가 죽지 않도록 한다.^[48]

낮은 적혈구용적률은 낮은 적혈구 수의 징후로, 건강에 영향을 미칠 수 있다. 감소된 적혈구용적률은 백혈병과 같은 질병을 나타낼 수 있으며,^[36] 골수가 정상적인 적혈구를 생성하지 못하면 적혈구용적률 수치도 정상에서 벗어나 급성 골수성 백혈병을 감지하는 데 사용될 수 있다.^[37]

평균적혈구용적(MCV)과 적혈구크기분포폭(RDW)은 헤마토크릿이 정상보다 낮을 때 혈액 손실이 만성인지 급성인지 판단하는 데 도움을 준다. 헤마토크릿과 평균적혈구용적이 작고 적혈구크기분포폭이 크면 만성 철 결핍성 빈혈로 인해 적혈구생성 과정에서 헤모글로빈 합성이 비정상적으로 이루어진다.^[35] 임신은 여성의 혈액에 추가적인 체액을 유발하여 적혈구용적률 수치를 약간 감소시킬 수 있다.^[38]

4. 2. 2. 임신

임신하면 여성의 혈액에 체액이 추가될 수 있다. 이는 적혈구용적률 수치를 약간 감소시킬 수 있다.^[38]

4. 2. 3. 기타 요인

적혈구용적률 감소는 백혈병과 같은 생명을 위협하는 질병을 나타낼 수 있다.^[36] 골수가 더 이상 정상적인 적혈구를 생성하지 못하면 적혈구용적률 수치도 정상에서 벗어나며, 따라서 급성 골수성 백혈병을 감지하는 데 사용될 수 있다.^[37] 이는 영양 실조, 수분 중독, 빈혈, 출혈과 같은 다른 상태와도 관련될 수 있다.^[3]

5. 스포츠 도핑 문제

일부 운동선수들은 경기력 향상을 위해 헤마토크리트(적혈구용적률) 수치를 인위적으로 높이는 도핑 방법을 사용하기도 한다. 지구력을 필요로 하는 경기, 특히 자전거 로드 레이스에서는 혈액 속의 산소량이 중요하게 여겨진다. 따라서 산소를 운반하는 적혈구량이 많아지는 것은 경기에서 유리하며, 투르 드 프랑스와 같은 장거리 레이스에서는 더욱 그렇다.

5. 1. 에리트로포이에틴 (EPO) 사용

에리스로포이에틴(EPO)은 본래 빈혈 치료에 사용되는 약물이지만, 헤마토크리트(적혈구용적률) 값을 높여 혈액 속 산소 운반 능력을 향상시키는 효과 때문에 운동선수, 특히 자전거 로드 레이스 선수들이 도핑 목적으로 남용하기도 한다.^[1]

투르 드 프랑스와 같이 장기간에 걸쳐 진행되는 자전거 로드 레이스에서는 혈액 속 산소량이 매우 중요하기 때문에, EPO를 통해 적혈구량을 늘리는 것이 경기력 향상에 큰 영향을 미칠 수 있다.^[1] 1990년대에는 EPO 검사 방법이 확립되지 않아 국제 사이클 연맹(UCI)은 헤마토크리트 값이 50%를 초과하는 선수의 출전을 정지시키는 조치를 취했으나, 이는 오히려 선수들이 EPO를 "헤마토크리트 값을 50%까지는 올려도 된다"고 해석하게 만들어 EPO 상용화를 부추기는 결과를 낳았다.^[1]

EPO 도핑은 헤마토크리트 값이 낮은 선수일수록 효과가 크기 때문에 선수 간 불공정한 경쟁을 야기했으며, 도핑 사실을 숨기기 위해 평소에 EPO를 상용하여 헤마토크리트 값을 높게 유지하는 것이 일반화되었다.^[1] 이는 훈련 강도를 높이는 효과도 있었지만, 혈액이 끈적해져 건강에 심각한 문제를 일으킬 수 있으며, 실제로 EPO 남용으로 인해 사망한 것으로 추정되는 선수도 존재한다.^[1]

1998년 투르 드 프랑스에서는 '페스티나' 팀 차량에서 대량의 EPO가 발견되어 자전거계를 뒤흔든 페스티나 사건이 발생하기도 했다.^[1] 2000년대에 들어 EPO 검사 방법이 확립되면서 레이스 중 도핑은 자가 혈액 수혈이 중심이 되었고, EPO는 주로 훈련 보조 목적으로 사용되게 되었다.^[1] 2010년대에는 과거에 보존된 혈액 샘플 검사를 통해 EPO 사용 사실이 밝혀지면서 많은 선수들이 도핑을 고백하고 은퇴하거나 출전 정지 처분을 받았다.^[1] 투르 드 프랑스 7연패를 달성한 랜스 암스트롱 역시 팀 전체가 EPO를 사용했음을 고백하고 모든 타이틀을 박탈당했다.^[1]

EPO는 장시간 부하를 요하는 레이스에서 효과가 크다고 알려져 있으며, 단거리 선수나 하루 만에 끝나는 레이스를 주로 하는 선수에게는 효과가 비교적 적다고 여겨진다.^[1]

5. 2. 자가 혈액 수혈

2000년대에 들어 에리스로포이에틴(EPO) 검사 방법이 확립되면서, 레이스 중에는 자신의 혈액을 미리 채취해 두었다가 경기 직전에 다시 수혈하여 헤마토크릿을 높이는 자가 혈액 수혈이 주로 사용되었다. EPO는 주로 훈련 보조제로 사용되었다. 2006년에는 스페인에서 대규모 적발 사건(오페라시온 푸에르토)이 발생하여, 당시 최고 선수들 다수가 연루된 것으로 의심받았다.

5. 3. 도핑 검사 및 제재

국제 사이클 연맹(UCI) 등 스포츠 단체들은 적혈구용적률 검사를 통해 도핑 여부를 감시하고 있다. 1990년대에는 에리스로포이에틴(EPO)이라는 빈혈 치료제가 선수들 사이에서 적혈구용적률 수치를 높이는 수단으로 만연했다. 당시에는 EPO 검사 수단이 없어 UCI는 적혈구용적률 수치가 50%를 초과하는 경우, 선수 건강 보호를 위해 출전을 정지시켰다. 그러나 이는 선수들이 "적혈구용적률 수치를 50%까지는 EPO로 올려도 된다"고 해석하여 EPO 상용화를 부추기는 결과를 낳았다.

2000년대에 들어 EPO 검사 방법이 확립되면서, 선수들은 자가 혈액 수혈을 도핑의 주요 방법으로 사용하기 시작했다. 그러나 2010년대에는 과거에 보존된 혈액 샘플에서 EPO 사용이 발견되면서, 많은 선수들이 도핑을 고백하고 은퇴하거나 출전 정지 처분을 받았다. 투르 드 프랑스 7연패를 달성한 랜스 암스트롱도 팀 전체가 EPO를 사용했음을 고백하고 모든 타이틀을 박탈당했다.

6. 오차 요인

검사 과정에서 부주의나 오류가 발생하면 헤마토크릿 측정값이 실제와 다를 수 있다. 측정하고자 하는 혈액이 채혈된 후 실온에서 6~24시간 정도 방치될 경우 정상치보다 이 값이 증가할 수 있다.

7. 어원

헤마토크릿(hematocrit^영어)이라는 용어는 '피'를 뜻하는 αἷμα|haima^grc와 '판단'을 뜻하는 κριτής|kritēs^grc에서 유래하였으며, 말 그대로는 '피를 분리하다'라는 뜻을 가지고 있다.^[49]^[50] 1891년 스웨덴의 생리학자인 마그누스 블릭스가 낙농업에서 쓰이는 용어인 lactokrit에서 본따 'haematokrit'이라는 용어를 처음 고안하였다.^[51]^[52]^[53]

참조

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