폐기능검사

폐기능검사의 진단적 목적은 호흡기 증상을 보이는 환자에서 특정 질환의 존재를 확인하거나 배제하는 데 있다. 주요 증상으로는 만성적인 기침, 호흡곤란, 천명음, 흉부 압박감 등이 포함된다. 이러한 증상을 호소하는 환자에게 검사를 시행하여 천식, 만성폐쇄성폐질환, 간질성 폐질환과 같은 질환의 가능성을 평가한다. 또한, 원인 불명의 호흡기 증상에 대한 객관적인 평가 도구로 활용된다.

검사는 호흡기계 기능 장애의 유형을 구분하는 데 핵심적인 역할을 한다. 폐기능검사 결과는 크게 폐쇄성 장애와 제한성 장애라는 두 가지 주요 패턴으로 해석된다. 폐쇄성 장애는 기류의 제한이 특징이며, 1초간 노력성 호기량 대 노력성 폐활량의 비율인 FEV1/FVC 비율의 감소로 확인된다. 이는 주로 기도의 좁아짐이나 폐 조직 탄성의 손실과 관련이 있다. 반면, 제한성 장애는 폐 자체의 팽창 장애나 흉벽, 호흡근의 문제로 인해 폐의 총 용적이 감소한 상태를 의미한다.

다음 표는 진단적 목적에 따른 주요 평가 항목과 관련 질환을 요약한 것이다.

이러한 객관적인 데이터를 통해 임상 증상만으로는 감별이 어려운 질환들을 구분하고, 정확한 진단을 내리는 데 기여한다. 예를 들어, 기침과 천명을 호소하는 환자에서 기관지 유발 검사가 양성이면 천식 진단을 강력히 지지하는 근거가 된다.

폐기능검사는 질환의 경과를 추적하고 치료 효과를 객관적으로 평가하는 데 필수적인 도구이다. 환자의 상태가 시간에 따라 어떻게 변화하는지, 처방된 치료가 실제로 기능 개선에 기여하는지 확인하기 위해 반복적으로 시행된다.

만성 호흡기 질환의 관리에서 검사 결과는 치료 계획을 조정하는 중요한 근거가 된다. 예를 들어, 만성폐쇄성폐질환 환자에서 기관지 확장제 투여 후 1초간 노력성 호기량이 의미 있게 증가하면 해당 약물이 효과적임을 시사한다. 마찬가지로 천식 환자에서 코르티코스테로이드 흡입 치료 후 기관지 유발 검사의 반응성이 감소하면 기도의 염증과 과민성이 조절되고 있음을 의미한다.

치료 평가를 위한 검사 시행 시점은 일반적으로 다음과 같은 기준을 따른다.

이러한 추적 검사를 통해 질환의 자연 경과를 이해하고, 치료 반응이 없는 경우 대안을 모색하며, 궁극적으로 환자의 삶의 질과 예후를 개선하는 데 기여한다.

수술 전 폐기능검사는 흉부외과 수술이나 복부 대수술을 앞둔 환자에서 수술 후 합병증, 특히 호흡기계 합병증의 위험을 평가하고 예측하는 데 핵심적인 역할을 한다. 특히 폐절제술이나 식도절제술과 같은 광범위한 흉부 수술 전에는 필수적으로 시행된다. 이 검사를 통해 환자의 폐예비능을 평가하고, 술 후 호흡부전이나 폐렴 발생 가능성을 판단하여 수술 방법 결정이나 수술 후 관리 계획 수립에 중요한 정보를 제공한다.

주요 평가 지표로는 1초간 노력성 호기량(FEV1)과 폐확산능(DLCO)이 있다. 이 두 값은 수술 후 합병증 발생과 가장 강한 상관관계를 보이는 인자로 알려져 있다. 일반적으로 예측값의 80% 이상이면 정상 범주로 간주되지만, 수술 전 평가에서는 절대값과 예측값 대비 백분율 모두를 고려한다. 특히 폐암으로 인한 폐엽절제술이나 전폐절제술을 계획할 경우, 수술 후 남게 될 폐 조직의 기능을 추정하는 것이 매우 중요하다.

검사 결과에 따른 위험도 평가는 다음과 같이 이루어진다. 고위험군으로 분류되면 수술 방법 변경(예: 광범위 절제 대신 쐐기절제술), 수술 전 폐재활 프로그램 시행, 또는 수술 자체의 재고려가 필요할 수 있다.

이러한 평가는 마취 위험도 평가와도 연계된다. 폐기능이 심하게 저하된 환자는 술 중 및 술 후 호흡 관리가 더욱 까다로울 수 있어 마취과 의사와의 긴밀한 협의가 필수적이다. 결국, 수술 전 폐기능검사는 단순히 수술 가능 여부를 판단하는 것을 넘어, 환자 맞춤형 위험 관리와 수술 전후 치료 전략을 수립하는 데 기초 자료를 제공하는 핵심 도구이다.

폐활량측정법은 가장 기본적이고 널리 시행되는 폐기능검사이다. 이 검사는 피검자가 특정 방식으로 강하게 숨을 들이쉬고 내쉬는 동안의 공기 흐름과 부피를 측정하여 폐의 기계적 기능을 평가한다. 검사는 일반적으로 노력성 폐활량 측정을 포함하며, 스파이로미터라는 장비를 사용하여 수행된다.

검사 과정에서 측정하는 주요 지표는 다음과 같다.

이 지표들은 폐쇄성 환기 장애와 제한성 환기 장애를 감별하는 데 핵심적이다. 정상적인 기도에서는 FEV₁/FVC 비율이 70% 이상이다. 이 비율이 정상보다 현저히 낮으면 기도의 폐쇄를 시사한다. 반면, FVC 자체가 정상 예측치보다 낮고 FEV₁/FVC 비율이 정상 또는 높게 유지되면 폐나 흉벽의 확장이 제한되는 제한성 환기 장애를 의심할 수 있다.

또한, 폐활량측정법은 최대 호기 유량 곡선을 제공하여 기류 제한의 패턴을 시각화한다. 이 곡선의 모양은 천식이나 만성폐쇄성폐질환과 같은 질환에서 특징적으로 변화한다. 검사는 종종 기관지 확장제 투여 전후에 반복 시행되어, 기류 제한의 가역성을 평가하는 데 활용되기도 한다[2].

확산능 검사는 폐포막을 통해 산소가 폐모세혈관 내 혈액으로 이동하는 능력을 정량적으로 평가하는 검사이다. 이 검사는 일산화탄소를 추적 가스로 사용하여 폐확산능을 측정하며, 공식적으로는 DLCO(Diffusing capacity of the lung for carbon monoxide)로 표기한다. 검사는 환자가 매우 낮은 농도의 일산화탄소와 불활성 기체(일반적으로 헬륨 또는 질소)를 포함한 혼합 가스를 최대한 깊게 들이마신 후, 10초간 호기 중지를 유지한 뒤 호기하는 방식으로 진행된다. 호기 초기의 가스는 폐기관 부분의 공기이므로 버리고, 이후 나오는 폐포 공기의 샘플을 분석하여 일산화탄소의 흡수량을 계산한다.

측정된 DLCO 값은 폐포 모세혈관막의 전체적인 기능 상태를 반영한다. 이 값은 폐포 표면적, 폐포 모세혈관막의 두께와 물리적 특성, 그리고 폐모세혈관 내의 혈색소 양 등 여러 요인의 영향을 받는다. 따라서 확산능 저하는 폐포-모세혈관막의 면적이 감소하거나(예: 폐절제술 후), 폐포막이 두꺼워지거나(예: 간질성 폐질환), 폐모세혈관 내 혈류 또는 혈색소 양이 감소했을 때 나타날 수 있다.

확산능 검사의 결과는 흔히 예측 정상치의 백분율로 보고되며, 측정값을 폐용적으로 보정한 DL/VA(확산능/폐포용적) 값을 함께 평가한다. 주요 임상적 적용은 다음과 같다.

확산능 검사는 폐활량측정법과 함께 시행되는 경우가 많아, 환자의 호흡기능 장애 패턴을 보다 포괄적으로 이해하는 데 기여한다. 예를 들어, 폐활량측정에서 폐쇄성 장애가 나타나고 확산능이 현저히 감소한 경우, 폐기종의 가능성을 강력히 시사한다. 반면, 폐활량측정에서 제한성 장애가 나타날 때 확산능이 함께 감소하면, 간질성 폐질환과 같은 폐실질의 병변을 의심할 수 있다.

폐용적 측정은 폐 내에 존재하는 공기의 총량, 즉 폐용적을 측정하는 검사법이다. 폐활량측정법이 호기 흐름과 용적의 변화를 측정하는 동적 검사라면, 폐용적 측정은 특정 시점의 정적인 폐 내 공기량을 평가한다. 이 검사는 폐활량만으로는 알 수 없는 잔기량과 같은 정보를 제공하여, 폐기능 장애의 정확한 유형을 구분하는 데 필수적이다.

가장 일반적인 측정 방법은 헬륨 희석법과 체적용적측정법이다. 헬륨 희석법은 알려진 농도의 헬륨 가스가 포함된 폐쇄 회로 시스템에 피검자가 호흡하며, 희석된 헬륨 농도를 통해 폐용적을 계산한다. 체적용적측정법은 밀폐된 상자(보통 플레티스모그래프) 안에 앉아 호흡할 때 흉부 팽창에 따른 상자 내 압력 변화를 측정하여 폐용적을 산출한다. 후자는 기도 폐쇄가 심한 환자에서도 보다 정확한 측정이 가능하다는 장점이 있다.

이 검사를 통해 얻는 주요 지표는 다음과 같다.

이러한 지표는 제한성 폐질환과 폐쇄성 폐질환을 구별하는 핵심 근거가 된다. 제한성 폐질환(예: 간질성 폐질환)에서는 총폐용적과 기능적 잔기량이 감소하는 패턴을 보인다. 반면, 폐쇄성 폐질환(예: 만성폐쇄성폐질환)에서는 기류 장애로 인해 공기가 가두어져 잔기량과 총폐용적이 증가하는 것이 특징이다.

기관지 유발 검사는 숨을 쉴 때 공기의 통로인 기관지가 특정 자극에 대해 얼마나 민감하게 수축하는지를 평가하는 검사이다. 이 검사는 특히 증상이 명확하지 않거나 평소 폐기능 검사 결과가 정상 범위에 있는 환자에서 천식을 진단하는 데 유용하게 활용된다. 검사의 기본 원리는 기관지를 자극할 수 있는 물질을 흡입시킨 후, 폐기능의 변화를 측정하여 기관지의 과민 반응을 확인하는 것이다.

가장 일반적으로 사용되는 유발 물질은 메타콜린이다. 메타콜린은 기관지 평활근을 수축시키는 약물로, 정상인에게는 큰 영향을 미치지 않지만 기관지가 과민한 사람에게는 기관지 수축을 유발한다. 검사는 먼저 기초 폐활량을 측정한 후, 점차 농도를 높인 메타콜린 용액을 흡입시키고 매번 1초간 노력성 호기량을 측정하는 방식으로 진행된다. 특정 농도의 메타콜린 흡입 후 기초값 대비 1초간 노력성 호기량이 20% 이상 감소하면 양성으로 판정한다. 운동이나 냉기, 건조 공기 흡입을 이용한 유발 검사도 이루어진다.

검사 결과는 주로 기관지 과민성의 정도를 정량화하여 보고한다. 양성 반응이 나타나는 메타콜린 농도가 낮을수록 기관지가 더 민감하다는 것을 의미한다. 이 검사는 천식의 진단뿐만 아니라, 천식 치료의 효과를 평가하거나 기침이 주 증상인 기침형 천식을 확인하는 데도 도움을 준다. 그러나 검사는 기관지 수축을 유도하는 것이므로, 중증의 기도 폐쇄가 이미 있는 환자나 최근에 심근경색이나 뇌졸중을 겪은 환자, 임산부 등에서는 시행하지 않는다. 검사 후에는 기관지 확장제를 흡입하여 유발된 수축을 풀어주는 것이 일반적이다.

폐쇄성 장애 패턴은 기류의 폐쇄가 주요 문제인 상태를 나타낸다. 이는 기도 자체의 협착이나 폐 실질의 탄력성 손실로 인해 발생하며, 호기 시 공기가 폐에서 효과적으로 배출되지 못하는 것이 특징이다. 대표적인 지표는 1초간 노력성 호기량과 노력성 폐활량의 비율인 FEV1/FVC 비율이 감소하는 것이다. 또한 최대 호기 중간 유량과 같은 기류 속도 지표들도 저하된다.

이 패턴의 원인 질환으로는 만성폐쇄성폐질환과 천식이 가장 흔하다. 만성폐쇄성폐질환에서는 기도와 폐 실질의 비가역적 손상이, 천식에서는 기도의 가역적 수축과 염증이 주요 기전이다. 폐활량측정법에서 기류 제한의 가역성을 평가하기 위해 기관지 확장제 반응 검사가 수행되기도 한다.

폐쇄성 장애의 중등도를 분류하기 위해 FEV1의 예측치 대비 백분율이 널리 사용된다. 일반적인 분류 기준은 다음과 같다.

폐쇄가 심해질수록 잔기량과 전폐용적이 증가하는 과팽창 현상이 동반되는 경우가 많다. 이는 공기가 갇혀 폐가 정상보다 더 부풀어 오르는 상태를 의미한다. 이러한 패턴은 폐의 가스 교환 효율을 저하시키고 호흡 작업량을 증가시킨다.

제한성 장애 패턴은 폐나 흉벽의 확장이 제한되어 총 폐용적이 감소하는 상태를 반영한다. 주요 지표인 폐활량이 정상 예측치의 80% 미만으로 감소하는 것이 특징이다. 1초간 노력성 호기량도 감소하지만, 이는 폐용적 감소에 비례한 것이므로 1초율은 정상이거나 오히려 증가하는 경향을 보인다.

이 패턴의 원인은 폐 실질 자체의 병변인 내인성 요인과 흉벽, 흉막, 호흡근의 문제인 외인성 요인으로 구분된다. 내인성 요인에는 간질성 폐질환, 폐섬유증, 폐절제술 후 상태 등이 포함된다. 외인성 요인에는 흉벽 변형, 비만, 흉막 비후, 신경근육 질환 등이 해당한다.

확산능 검사는 제한성 장애의 평가에 중요한 보조 정보를 제공한다. 특히 간질성 폐질환에서는 폐포-모세혈관막이 두꺼워지면서 확산능이 현저히 저하되는 것이 일반적이다. 그러나 흉벽 변형이나 신경근육 질환과 같은 외인성 원인에서는 폐 실질 자체는 정상이므로 확산능은 상대적으로 잘 보존되는 경우가 많다.

혼합성 장애 패턴은 폐쇄성 장애와 제한성 장애가 동시에 존재하는 상태를 가리킨다. 이는 폐기능검사 결과에서 폐활량의 감소와 함께 기류의 제한이 함께 나타나는 특징을 보인다. 즉, 1초간 노력성 호기량(FEV1)과 노력성 폐활량(FVC)이 모두 감소하며, FEV1/FVC 비율 또한 정상 범위 이하로 떨어지는 양상을 보인다.

이 패턴을 확인하기 위해서는 폐활량측정법만으로는 부족할 수 있으며, 폐용적 측정을 통해 잔기량(RV)이나 전폐용적(TLC)을 측정하는 것이 필수적이다. 혼합성 장애는 잔기량과 전폐용적이 증가하는 폐쇄성 패턴과, 감소하는 제한성 패턴이 서로 상충되어 나타나기 때문이다. 최종적인 진단은 TLC가 정상 범위를 벗어나는지(증가 또는 감소)를 기준으로 내린다.

혼합성 장애를 일으키는 대표적인 임상 상황은 다음과 같다.

혼합성 장애의 치료는 근본 원인을 규명하고, 폐쇄성 요소와 제한성 요소 각각에 대한 치료를 병행하는 것이 원칙이다. 예를 들어, 기관지 확장제를 통한 기류 개선과 함께, 산소 요법 또는 재활 치료를 통해 호흡 기능을 종합적으로 관리한다. 이 패턴은 단일 질환이 아닌 복합적인 병태생리를 시사하므로, 방사선학적 검사 및 임상 소견과의 연계 해석이 특히 중요하다.

천식과 만성폐쇄성폐질환은 폐기능검사에서 모두 폐쇄성 환기장애의 패턴을 보이는 대표적인 질환이다. 두 질환 모두 기류의 제한, 즉 공기가 폐를 통해 빠져나가는 속도가 느려지는 특징을 공유하지만, 검사 결과의 세부적인 양상과 가역성 여부에서 중요한 차이를 보인다.

천식에서의 폐기능검사 결과는 가변적이며, 증상이 없는 상태에서는 정상에 가까울 수 있다. 진단의 핵심은 기관지 유발 검사를 통한 기관지 과민성의 확인이다. 이 검사에서 메타콜린이나 만니톨과 같은 유발 물질을 흡입한 후 1초간 노력성 호기량이 기준치 이상 감소하면 양성으로 판단한다. 또한, 천식 환자에서는 기관지 확장제를 흡입한 후 1초간 노력성 호기량이나 노력성 폐활량이 12% 이상, 200mL 이상 개선되는 '가역성 기류 제한'이 관찰되는 것이 특징이다.

반면, 만성폐쇄성폐질환은 만성 기관지염과 폐기종을 포함하는 개념으로, 대개 흡연과 밀접한 관련이 있다. 폐기능검사상 1초간 노력성 호기량 대 노력성 폐활량의 비율이 70% 미만으로 감소한 폐쇄성 장애가 지속적으로 나타난다. 천식과 달리 기관지 확장제에 대한 반응이 제한적이거나 거의 없어 '비가역적' 또는 '부분적으로만 가역적인' 기류 제한을 보인다. 중증도는 1초간 노력성 호기량의 예측치 대비 백분율을 기준으로 분류한다.

이 표에서 보듯, 확산능 검사는 두 질환을 구분하는 데 도움을 준다. 천식에서는 일반적으로 정상이지만, 만성폐쇄성폐질환 중 폐기종이 동반된 경우에는 폐포-모세혈관막의 손상으로 인해 확산능이 감소한다. 또한, 만성폐쇄성폐질환이 진행되면 잔기량과 전폐용적이 현저히 증가하는 공기 가둠 현상이 두드러진다.

간질성 폐질환은 폐포 벽과 폐 주변 조직(간질)에 염증과 섬유화가 발생하는 다양한 질환군을 총칭한다. 폐기능검사는 이 질환군의 진단, 중증도 평가, 경과 관찰에 핵심적인 역할을 한다. 대표적인 질환으로는 특발성 폐섬유증, 유육종증, 진폐증 등이 포함된다.

이 질환군에서 폐기능검사는 전형적으로 제한성 환기 장애 패턴을 보인다. 주요 소견으로는 폐활량과 전폐용적의 감소가 있다. 반면, 기류의 속도를 나타내는 1초간 노력성 호기량 대 노력성 폐활량의 비율은 정상을 유지하거나 오히려 증가하는 특징을 보인다[4]. 확산능 검사에서는 일산화탄소 확산능이 현저히 저하되는 것이 가장 두드러진 소견 중 하나이며, 이는 폐포-모세혈관막의 두께 증가와 가스 교환 면적의 감소를 반영한다.

치료 반응을 평가하거나 질환의 자연 경과를 관찰할 때도 폐기능검사는 객관적인 지표를 제공한다. 예를 들어, 폐활량이나 확산능 수치의 지속적인 감소는 질환이 진행성임을 시사한다. 일부 약물의 폐독성을 모니터링하거나, 폐이식이 필요한 시점을 판단하는 데에도 중요한 정보를 준다.

폐기능검사는 폐혈관 질환, 특히 폐동맥고혈압과 폐색전증의 진단과 평가에 중요한 역할을 한다. 이러한 질환들은 폐의 혈관계에 영향을 미쳐 가스 교환 효율을 저하시키는 것이 주요 특징이다.

확산능 검사는 폐혈관 질환 평가에서 가장 유용한 지표이다. 일산화탄소 확산능이 현저히 감소하는 것이 특징적이다. 이는 폐 모세혈관의 혈류 장애 또는 혈관 내피 면적의 감소로 인해 가스 교환이 효율적으로 이루어지지 않기 때문이다. 폐활량 측정에서는 폐용적은 정상 범위에 있거나 약간 감소할 수 있으나, 1초간 노력성 호기량과 노력성 폐활량의 비율은 정상적으로 유지되는 것이 일반적이다. 이는 기도 자체에는 폐쇄가 없음을 의미한다.

폐혈관 질환의 폐기능검사 결과는 제한성 패턴과 유사할 수 있으나, 확산능의 감소 정도가 폐용적 감소 정도에 비해 불균형적으로 심한 것이 주요 차별점이다. 예를 들어, 간질성 폐질환에서도 확산능이 감소하지만, 폐혈관 질환에서는 폐용적이 상대적으로 잘 보존된 상태에서 확산능이 현저히 낮게 나타나는 경향이 있다. 이 검사 결과는 심장초음파, 폐관류 스캔, 심도자법 등 다른 영상의학적 또는 혈역학적 검사와 함께 종합적으로 해석되어 최종 진단에 활용된다.