산소포화도
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1. 개요
산소포화도는 혈액 내 산소의 양을 나타내는 지표로, 신체의 호흡 기능과 산소 공급 상태를 평가하는 데 사용된다. 생리학적으로는 호흡 과정을 통해 적혈구의 헤모글로빈이 폐에서 산소를 받아 신체 각 부위로 운반하는 과정과 관련이 있으며, 산소 요구량은 신체 활동, 고도 등에 따라 변동될 수 있다. 산소포화도는 동맥혈 가스 검사(SaO2)를 통해 측정하거나, 맥박 산소 측정기(SpO2)를 이용하여 간접적으로 측정할 수 있으며, 정맥혈 산소 포화도(SvO2)와 조직 산소 포화도(StO2)도 측정 가능하다. 건강한 성인의 경우 SpO2는 96~99%가 정상 범위이며, SaO2가 90% 미만으로 떨어지면 저산소증을 나타낸다.
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| 산소포화도 |
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2. 생리학적 기전
신체는 대부분 호기성 대사와 관련된 화학적 과정을 통해 안정적인 수준의 산소 포화도를 유지하며, 이는 호흡과 관련이 있다.[7] 호흡계를 사용하여 적혈구, 특히 헤모글로빈은 폐에서 산소를 수집하여 신체의 나머지 부분으로 분배한다. 신체의 혈액 산소 요구량은 운동 중 더 많은 산소가 필요하거나[5] 고지대에서 생활할 때와 같이 변동될 수 있다. 혈액 세포는 정상적인 양의 산소를 운반할 때 "포화"되었다고 한다.[6] 너무 높은 수준과 너무 낮은 수준 모두 신체에 유해한 영향을 미칠 수 있다.[7]
산소포화도는 맥박 산소 측정기를 사용하여 간접적으로 측정하거나, 동맥혈을 직접 채혈하여 측정할 수 있다. 동맥혈 가스 검사로 측정하는 동맥혈 산소 포화도(SaO2)가 90% 미만이면 저산소혈증을 나타내며,[8] 청색증으로 나타날 수 있다.
3. 측정 방법
3. 1. 동맥혈 산소 포화도 (SaO2)
의학에서 '''산소 포화도'''는 혈류 내 헤모글로빈 결합 부위 중 산소가 차지하는 비율을 뜻한다.[3] 산소 포화도는 산소-헤모글로빈 해리 곡선에 따라 증가하며, 산소 분압이 11 kPa를 넘으면 100%에 가까워진다. 맥박 산소 측정기는 포화 헤모글로빈의 빛 흡수 특성을 이용해서 산소 포화도를 나타낸다.[4]
SaO2(동맥혈 산소 포화도)는 동맥혈 가스 검사로 측정하며,[8] 90% 미만이면 저산소혈증을 뜻한다. 낮은 SaO2로 인한 저산소혈증은 청색증으로 나타날 수 있다.
동맥혈을 직접 채혈하여 측정하는 방법은 침습적이지만, 맥박 산소 측정기로 측정하는 방법은 비침습적이므로 부담이 적다. 그러나 인공 심폐 장치 사용 중처럼 혈류가 일정 속도이면 맥박 산소 측정기로는 측정할 수 없다.[15] 맥박 산소 측정기로 재는 동맥혈의 산소 포화도는 보통 97% 이상이다.[16]
3. 1. 1. 산출 공식
산소 포화도(SaO2)는 산소와 결합한 헤모글로빈 농도(HbO2)를 전체 헤모글로빈 농도(Hb + HbO2)로 나눈 값에 100을 곱해 백분율로 나타낸다.
: (SaO2) = 100 × (HbO2) / (Hb + HbO2)
이는 헤모글로빈과 결합한 산소량을 헤모글로빈이 결합할 수 있는 최대 산소량으로 나눈 값이다. 따라서 산소 포화도는 100을 넘을 수 없다. 산소 분압에 따른 SaO2 값은 아래 표와 같다.
| 산소 분압 (mmHg) | SaO2 (%) |
|---|---|
| 100 | 약 98 미만 |
| 80 | 약 95 |
| 60 | 약 90 |
| 40 | 약 75 |
| 30 | 약 60 |
| 20 | 약 30 |
표에서 보듯 산소 분압과 산소 포화도는 비선형적 관계이다. 이 관계는 혈액의 pH나 체온에 따라서도 달라진다.[4]
3. 2. 말초 산소 포화도 (SpO2)
맥박 산소 측정법은 혈액 내 헤모글로빈에 결합된 산소의 비율을 추정하는 방법이다.[10] SpO2(말초 산소 포화도)는 SaO2(동맥혈 산소 포화도)의 근삿값이다. 맥박 산소 측정기는 손가락, 귓불, 유아의 발 등에 클립처럼 고정하는 작은 장치로, 측정값을 표시하거나 다른 장치로 전송한다. 산소화된 헤모글로빈과 탈산소화된 헤모글로빈은 서로 다른 파장의 빛을 흡수하는 정도가 다르다. 맥박 산소 측정기는 발광 다이오드를 사용하여 빛을 내고, 빛에 민감한 센서로 사지에서 적색 및 적외선 파장의 흡수 정도를 측정하여 SpO2를 추정한다.[8]맥박 산소 측정기를 사용하면 침습적 방법인 동맥혈 직접 채혈 없이 간접적으로 산소 포화도를 측정할 수 있어 편리하다. 그러나 맥박 산소 측정기는 동맥혈의 박동 성분과 비박동 성분의 흡광도 비를 이용하므로,[15] 인공 심폐 장치 사용 등으로 혈류가 일정하게 유지되는 경우에는 측정이 불가능하다. 맥박 산소 측정기로 측정한 동맥혈 산소 포화도는 통상 97% 이상이다.[16]
4. 임상적 의의
의학에서 산소 포화도는 혈류 내 헤모글로빈 결합 부위 중 산소가 차지하는 비율을 의미한다.[3] 신체는 호흡계를 통해 호기성 대사에 필요한 안정적인 산소 포화도를 유지한다. 혈액 세포는 정상적인 양의 산소를 운반할 때 "포화"되었다고 하며,[6] 너무 높은 수준이나 너무 낮은 수준은 신체에 유해할 수 있다.[7]
해수면에서 건강한 성인의 산소 포화도(SpO2)는 96~99%이며, 94% 이상을 유지해야 한다. 해발 1,600m(약 1 마일) 이상 고지대에서는 92% 이상이 정상이다.[11] 동맥혈 가스 검사로 측정한 동맥혈 산소 포화도(SaO2)가 90% 미만이면 저산소혈증을 의미하며,[8] 이는 빈혈로 인해 발생할 수도 있다. 낮은 SaO2로 인한 저산소혈증은 청색증을 유발할 수 있지만, 산소 포화도는 조직의 산소 공급을 직접 반영하지는 않는다.[12]
헤모글로빈과 산소의 친화도는 조직 수준에서 산소 방출에 영향을 미친다. pH 감소, 체온 증가, 동맥 이산화탄소 분압(PaCO2) 증가, 2,3-DPG 수치 증가는 산소가 조직으로 더 쉽게 방출되도록 한다(헤모글로빈의 산소 친화도 감소). 반대로 pH 증가, 온도 감소, PaCO2 감소, 2,3-DPG 감소는 헤모글로빈의 산소 결합을 증가시켜 조직으로의 산소 방출을 제한한다.[12]
참조
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