혈액투석

반투막은 특정 크기 이하의 분자만 선택적으로 통과시킬 수 있는 얇은 막이다. 혈액투석에서 사용되는 다이얼라이저 내부의 수많은 중공사는 이러한 반투막으로 구성되어 있으며, 혈액이 흐르는 내강과 투석액이 흐르는 외강을 분리하는 역할을 한다.

확산은 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 현상이다. 혈액투석의 핵심 원리는 확산을 이용한 물질 제거이다. 혈액 내에 과다하게 축적된 요소질소, 크레아티닌, 칼륨과 같은 노폐물은 투석액 내에는 존재하지 않거나 농도가 매우 낮아, 반투막을 사이에 두고 농도 기울기가 형성된다. 이 농도 차이로 인해 노폐물 분자들은 혈액에서 투석액 쪽으로 확산 이동하게 된다. 반대로, 혈액 내에 부족한 중탄산염과 같은 물질은 투석액에 높은 농도로 함유되어 있어 투석액에서 혈액 쪽으로 확산되어 보충된다.

반투막의 공극 크기는 확산의 선택성을 결정한다. 일반적으로 분자량이 약 5000 달톤 이하인 소분자 노폐물은 자유롭게 확산되지만, 알부민과 같은 큰 분자량의 단백질이나 혈구 성분은 통과하지 못한다. 이로 인해 혈액의 필수 성분은 유지한 채 유해 물질만 제거하는 것이 가능해진다. 확산 속도는 농도 차이, 반투막의 표면적, 물질의 분자량, 투석 시간 등에 영향을 받는다.

혈액투석에서 초여과는 반투막을 사이로 삼투압 차이를 이용해 혈액에서 과잉 수분을 제거하는 과정이다. 확산이 용질을 제거하는 원리라면, 초여과는 용매인 물을 제거하는 주요 메커니즘이다.

투석기의 다이얼라이저 내부에는 수많은 중공사 모세관이 있으며, 혈액은 이 안을 흐르고 투석액은 바깥을 흐른다. 투석액에 특정 농도의 삼투활성 물질(주로 포도당)을 첨가하여 혈액보다 높은 삼투압을 형성하면, 혈액 내의 수분이 삼투압 차이에 의해 반투막을 통해 투석액 쪽으로 이동한다. 이렇게 제거되는 수분의 양은 투석액의 삼투압을 조절하거나, 다이얼라이저 혈액 측에 음압을 가하는 방식으로 정밀하게 조절할 수 있다.

초여과의 효율은 반투막의 수분 투과성과 막 양측의 압력 차이(삼투압차 및 정수압차)에 의해 결정된다. 적절한 초여과는 부종을 해소하고 혈압을 조절하는 데 필수적이다. 그러나 과도한 초여과는 저혈압, 근육 경련, 피로감 등을 유발할 수 있어, 환자의 체중 변화와 임상 상태를 고려하여 개별적으로 처방된다.

만성 신부전은 신장 기능이 점진적이고 비가역적으로 저하되어, 정상 기능의 15% 미만으로 떨어지는 말기 신장병 단계에 이르는 상태이다. 이 단계에서는 신장이 노폐물과 과다한 수분을 충분히 제거하지 못해 요독증이 발생하며, 생명을 위협할 수 있다. 혈액투석은 이러한 말기 신장병 환자에게 신장 기능을 대체하여 생명을 유지하는 가장 일반적인 치료법이다.

만성 신부전의 주요 원인으로는 당뇨병성 신병증, 고혈압성 신경경화증, 사구체신염 등이 있다. 이들 질환은 수년에 걸쳐 신장의 여과 단위인 네프론을 서서히 파괴한다. 증상은 매우 서서히 진행되며, 초기에는 피로, 식욕부진, 야간뇨 등 비특이적인 증상만 나타날 수 있다. 신기능이 현저히 저하되면 호흡곤란, 가려움증, 구역질, 의식 저하 등 심각한 요독증 증상이 발생한다.

혈액투석이 필요한 시점은 일반적으로 사구체여과율이 약 15 mL/min 미만으로 떨어졌을 때이다. 그러나 단순한 수치보다는 환자가 보이는 임상적 증상(요독증 증상, 영양 상태 악화, 심부전 조절 불가 등)을 종합적으로 판단하여 시작 시기를 결정한다. 혈액투석을 시작하기 전에는 적절한 혈관 접근로(예: 동정맥루)를 미리 준비해야 한다.

일단 혈액투석을 시작하면, 이는 평생 지속되어야 하는 치료가 된다. 환자는 일반적으로 주 3회, 회당 약 4시간씩 투석 치료를 받아야 하며, 이를 통해 신체에서 축적된 노폐물(요소, 크레아티닌 등), 과다한 수분, 전해질을 제거한다. 치료 목표는 환자의 증상을 호전시키고, 생화학적 수치를 안정시키며, 장기적인 삶의 질과 생존율을 향상시키는 데 있다.

급성 신손상은 신장 기능이 수시간에서 수일 내에 급격히 저하되는 상태를 말한다. 이로 인해 체내 노폐물과 과다한 수분이 제대로 배출되지 못하고, 전해질 불균형이 발생할 수 있다. 혈액투석은 이러한 급성 상황에서 신장 기능을 일시적으로 대체하여 생명을 유지하고, 회복을 위한 시간을 벌어주는 중요한 치료법이다.

급성 신손상에서 혈액투석을 시작하는 주요 적응증은 다음과 같다.

급성 신손상 환자에게 적용되는 혈액투석은 일반적으로 일시적이며, 신장 기능이 회복되면 중단될 수 있다. 투석 방법은 환자의 혈역학적 안정성에 따라 선택된다. 혈압이 불안정한 환자에게는 지속적 신대체요법이 주로 사용되며, 이는 비교적 완만하게 체액과 노폐물을 제거한다. 반면 혈역학적으로 안정된 환자에서는 일반적인 간헐적 혈액투석이 적용될 수 있다. 치료 목표는 신장 자체의 회복을 최대한 지원하면서, 요독증과 그로 인한 합병증을 예방하는 데 있다.

독성 물질 제거를 위한 혈액투석은 급성 중독이나 약물 과다 복용과 같은 상황에서 체내의 독소를 신속하게 제거하기 위해 시행됩니다. 이는 신장의 배설 기능을 대체하는 만성 신부전 치료와는 목적이 다릅니다. 혈액투석은 혈액에서 분자량이 작고 단백 결합률이 낮은 독성 물질을 효과적으로 제거할 수 있습니다.

적용 가능한 독성 물질의 예는 다음과 같습니다.

혈액투석을 통한 제거 결정은 물질의 독성, 혈중 농도, 환자의 임상 상태, 그리고 물질의 제거 속도 상수와 혈액투석 제거율 등을 종합적으로 평가하여 내립니다. 예를 들어, 에틸렌 글리콜이나 메탄올 중독은 대사 산물이 심각한 대사성 산증과 장기 손상을 일으키므로 혈액투석이 강력히 권장됩니다[3].

이 치료법은 활성탄 투여나 강제 이뇨 등 다른 해독 방법보다 훨씬 빠르게 혈중 독소 농도를 낮출 수 있습니다. 그러나 모든 중독에 적용되는 것은 아니며, 지용성이 높거나 단백 결합률이 매우 높은 물질(예: 벤조디아제핀, 삼환계 항우울제)의 경우 제거 효율이 낮아 다른 방법을 고려해야 합니다.

투석기는 혈액을 순환시키고, 투석액을 공급하며, 체액 제거와 안전 모니터링을 담당하는 기계 장치이다. 주요 구성 요소로는 혈액 펌프, 헤파린 주입 펌프, 투석액 공급 시스템, 초여과 제어 시스템, 다양한 안전 감지 장치(공기 감지기, 압력 모니터 등)가 포함된다. 현대의 투석기는 환자의 체중 감소량, 투석액 온도 및 조성, 혈류 속도 등을 정밀하게 제어할 수 있다.

다이얼라이저는 실제로 혈액과 투석액 사이에서 노폐물과 수분을 교환하는 핵심 필터 역할을 한다. 수천 개의 중공사 모세관으로 구성된 반투막이 다발을 이루어 있으며, 이 막을 사이로 혈액과 투석액이 반대 방향으로 흐른다. 막의 미세한 구멍을 통해 요소, 크레아티닌, 칼륨과 같은 소분자 노폐물은 확산에 의해 제거되고, 수분은 압력 차이(초여과)에 의해 제거된다. 다이얼라이저의 성능은 막의 표면적, 막 재질, 구멍 크기 등에 따라 결정된다.

다이얼라이저는 재사용 가능한 것과 일회용이 있으며, 막의 투과성에 따라 저효율형과 고효율형으로 구분된다. 환자의 상태와 투석 목표에 따라 적절한 다이얼라이저를 선택하는 것이 중요하다. 투석기와 다이얼라이저는 함께 작동하여 신장의 여과 기능을 대체하는 인공 신장 시스템을 구성한다.

혈액투석을 수행하기 위해서는 환자의 혈액을 체외로 안정적으로 빠르게 끌어내어 투석기로 보낸 후 다시 몸속으로 되돌려보낼 수 있는 통로가 필요하다. 이 통로를 혈관 접근로라고 한다. 혈관 접근로는 크게 장기간 사용을 위한 동정맥루와 단기간 또는 긴급 사용을 위한 카테터로 구분된다.

동정맥루는 혈액투석 환자에게 가장 선호되는 장기적인 혈관 접근로이다. 주로 팔의 요골동맥과 두정맥을 직접 연결하는 수술을 통해 만든다. 이 연결로 인해 정맥의 혈류량과 압력이 증가하여 혈관 벽이 두꺼워지고 확장된다. 이렇게 성숙한 동정맥루는 투석 시 두 개의 바늘(동맥혈 유출용, 정맥혈 유입용)을 꽂기에 충분히 튼튼해지며, 높은 혈류를 유지하여 효율적인 투석을 가능하게 한다. 동정맥루는 감염 위험이 상대적으로 낮고 장기간 사용이 가능하지만, 성숙하는 데 수주에서 수개월이 소요되며, 혈전증이나 협착, 스틸 증후군 같은 합병증이 발생할 수 있다.

반면, 카테터는 주로 급성 신부전 환자나 동정맥루가 성숙하기 전까지 사용하는 임시 접근로이다. 대퇴정맥, 경정맥, 쇄골하정맥 등 중심정맥에 튜브를 삽입한다. 카테터는 즉시 사용 가능하다는 장점이 있지만, 장기 사용 시 감염, 혈전증, 혈관 협착의 위험이 동정맥루에 비해 훨씬 높다. 따라서 가능한 한 빨리 동정맥루로 전환하거나, 동정맥루 생성이 불가능한 경우에만 장기적으로 카테터를 사용한다.

적절한 혈관 접근로의 선택과 관리는 혈액투석의 효율성과 환자의 삶의 질을 결정하는 핵심 요소이다. 접근로의 기능을 유지하기 위해 정기적인 청진 및 촉진 검사, 필요한 경우 초음파 검사나 혈관조영술을 시행한다.

투석 처방 설정은 환자의 개별적인 임상 상태와 신대체 요법의 목표에 맞춰 투석의 여러 변수를 조절하는 과정이다. 주요 변수로는 투석 시간, 혈류 속도, 다이얼라이저 성능, 투석액 조성 등이 포함된다. 처방의 최종 목표는 충분한 요독증 물질 제거(투석 적절성)와 적절한 체액 제거를 달성하는 것이다.

투석 적절성을 평가하는 핵심 지표는 Kt/V와 URR(요소제거율)이다. Kt/V는 투석기의 청소율(K), 투석 시간(t), 환자의 체내 수분 분포 용적(V)을 종합한 수치로, 일반적으로 주당 3회 투석 시 권장 목표값은 단일 풀 Kt/V 1.2 이상 또는 주간 표준화 Kt/V 2.0 이상이다. URR은 투석 전후 혈중 요소질소 농도 감소율을 백분율로 나타낸 것으로, 65% 이상을 달성하는 것이 권고된다. 이 수치들은 정기적인 혈액 검사를 통해 모니터링하며 처방을 조정하는 근거로 활용된다.

체액 제거는 초여과율을 설정하여 수행한다. 초여과율은 환자의 체중 증가분, 순환 혈액량, 심장 기능 등을 고려하여 매 회차별로 결정된다. 과도한 체액 제거는 저혈압과 근육 경련을 유발할 수 있으므로 주의가 필요하다. 처방은 정적인 수치가 아니라 환자의 영양 상태, 잔여 신기능, 동반 질환의 변화에 따라 지속적으로 재평가되고 수정된다.

투석 전에는 환자의 체중, 혈압, 맥박, 체온을 측정하고, 최근 건강 상태 변화를 확인한다. 환자는 투석 전 체중을 기준으로 목표 체중을 설정하고, 이를 통해 제거해야 할 여분의 수분량을 계산한다. 또한 투석 전 혈액 검사를 통해 요소질소, 크레아티닌, 칼륨 수치를 평가하여 투석 처방을 조정한다.

투석 중에는 환자를 지속적으로 모니터링한다. 혈압, 맥박, 혈액 흐름 속도, 투석액의 구성 및 온도를 정기적으로 확인한다. 환자는 어지러움, 근육 경련, 메스꺼움, 가슴 통증 등의 증상을 즉시 보고해야 한다. 간호사는 이러한 증상이 나타나면 투석액의 나트륨 농도 조정, 수분 제거 속도 조절, 또는 생리식염수 투여 등의 조치를 취한다.

투석 후에는 다시 체중과 혈압을 측정하여 목표 체중 달성 여부와 혈역학적 안정성을 평가한다. 혈관 접근 부위(예: 동정맥루 또는 카테터 삽입 부위)의 출혈 여부를 확인하고 적절히 압박 지혈한다. 환자에게는 다음 투석 일정을 상기시키고, 귀가 후 발생할 수 있는 피로감이나 저혈압에 대한 주의사항을 교육한다.

혈액투석 중 또는 투석 간에 발생할 수 있는 합병증은 다양하며, 적절한 대처가 필요합니다. 가장 흔한 급성 합병증으로는 저혈압이 있습니다. 이는 투석 중 과도한 체액 제거, 투석액의 나트륨 농도, 혈관 수축 능력 저하 등이 원인이 됩니다. 대처법으로는 투석액 온도 조절, 투석액 나트륨 농도 조정, 체액 제거 속도 조절 등이 있습니다. 드물지만 심한 경우에는 수액 투여가 필요할 수 있습니다.

근육 경련 또한 흔한 증상입니다. 주로 투석 후반기에 다리 근육에서 발생하며, 급격한 체액 제거와 전해질 변화가 주요 원인입니다. 이를 완화하기 위해 투석액의 나트륨 농도를 조정하거나, 경구 또는 정맥을 통해 염화나트륨 용액을 투여하기도 합니다. 두통, 구역질, 구토는 불균형 증후군과 관련될 수 있으며, 특히 신기능이 완전히 상실되지 않은 환자에서 처음 투석을 시작할 때 발생할 위험이 높습니다.

심각한 합병증으로는 공기 색전증, 출혈, 과민 반응 등이 있습니다. 특히 혈액을 항응고제인 헤파린과 함께 순환시키기 때문에 출혈 위험이 존재합니다. 투석 중 발생하는 저혈압은 협심증이나 부정맥과 같은 심혈관계 문제를 악화시킬 수 있으며, 이는 심근 경색의 위험을 높입니다.

장기적으로는 혈관 접근로와 관련된 문제가 중요합니다. 동정맥루의 경우 혈전증, 감염, 협착, 동맥류 형성 등의 합병증이 발생할 수 있습니다. 카테터를 사용하는 경우 감염과 혈전증의 위험이 더 높습니다. 또한 만성적으로는 빈혈, 골대사 이상, 아밀로이드증, 영양 불량 등이 문제가 될 수 있으며, 이는 철분제, 에리트로포이에틴, 비타민 D 보충제 등의 약물과 철저한 식이 관리로 조절해야 합니다.

혈액투석 환자는 신장의 배설 기능이 제한적이므로, 섭취한 수분과 전해질이 체내에 축적되는 것을 방지하기 위해 엄격한 식이 관리가 필요하다. 이는 투석 간 체중 증가를 통제하고, 고칼륨혈증이나 고인산혈증 같은 합병증을 예방하는 데 핵심적이다.

수분 섭취는 가장 중요한 관리 요소 중 하나이다. 투석 사이의 체중 증가는 주로 수분 축적에 기인하며, 일반적으로 체중의 4-5% 이내로 제한한다. 과도한 수분 섭취는 부종, 고혈압, 심부전을 유발할 수 있다. 환자는 음료뿐만 아니라 수프, 과일, 아이스크림 등 수분이 많은 음식의 섭취도 고려해야 한다.

전해질 중에서도 칼륨과 인의 섭취 제한이 특히 중요하다. 신부전 시 칼륨 배설이 어려워 고칼륨혈증이 발생하면 심장 마비를 일으킬 수 있다. 따라서 바나나, 감자, 토마토 등 칼륨이 풍부한 식품의 섭취를 제한한다. 인은 칼슘과 결합해 신장성 골이영양증을 악화시키므로, 유제품, 콩류, 가공식품 등 인이 많은 음식을 피하고, 인산결합제 약물을 식사와 함께 복용하는 것이 일반적이다.

단백질 섭취는 충분해야 하지만, 종류에 주의를 기울인다. 혈액투석 과정에서 아미노산이 제거되므로, 단백질 보충이 필요하다. 그러나 고기, 생선, 달걀과 같은 고품질 단백질을 권장하며, 신장에 부담을 주는 노폐물 생성이 많은 저품질 단백질은 제한한다. 일반적인 하루 단백질 권장량은 체중 1kg당 1.2g 정도이다[4].

혈액투석 환자는 신장 기능이 정상인의 5-10% 수준으로 저하되어 체내 대사 산물과 수분, 전해질을 제대로 배설하지 못한다. 이로 인해 약물의 대사와 배설에도 심각한 장애가 발생하여, 정상적인 용량의 약물을 투여할 경우 체내에 축적되어 독성 반응을 일으킬 위험이 매우 높다. 따라서 모든 약물 처방은 환자의 잔여 신기능, 투석 여과율, 체중 등을 고려하여 신중하게 조정해야 한다.

주로 용량 조정이 필요한 약물은 신장을 통해 배설되는 비율이 높은 약물들이다. 대표적인 예로는 항생제(예: 반코마이신, 겐타마이신), 일부 진통제, 항고혈압제, 당뇨병 치료제 등이 포함된다. 특히 디곡신과 같은 약물은 혈중 농도가 약간만 상승해도 심각한 부작용을 유발할 수 있어 정기적인 혈중 농도 모니터링이 필수적이다. 일부 약물은 투석 과정에서 다이얼라이저를 통해 제거되므로, 투석 시간에 맞춰 투여 시간을 조정하거나 투석 후 추가 투여가 필요할 수 있다.

환자는 복용 중인 모든 약물(처방약, 일반의약품, 건강기능식품 포함) 목록을 정리하여 담당 의료진에게 반드시 알려야 한다. 약물 상호작용과 부작용에 대한 교육을 받고, 처방된 용량과 시간을 철저히 준수하는 것이 중요하다. 투석 일정, 식이요법, 체중 변화 등은 약물 효과와 안전성에 직접적인 영향을 미치므로, 이에 대한 정보를 의료진과 지속적으로 공유해야 한다.

복막투석은 환자 자신의 복막을 반투막으로 이용하여 혈액 속의 노폐물과 과잉 수분을 제거하는 신대체요법의 한 방법이다. 복강 내로 투석액을 주입한 후, 복막의 모세혈관과 투석액 사이에서 확산과 삼투 현상을 통해 정화가 이루어진다. 이 과정이 끝나면 사용된 투석액을 배액하여 새로운 액체로 교환한다.

복막투석은 크게 지속성 외래 복막투석과 자동화 복막투석으로 나뉜다. 지속성 외래 복막투석은 하루에 여러 번 환자가 직접 투석액을 교환하는 방식이며, 자동화 복막투석은 야간에 자동 기계를 사용하여 투석을 수행하는 방식이다. 후자는 주로 밤에 치료가 이루어지기 때문에 낮 시간의 일상 생활에 대한 제약이 상대적으로 적다는 장점이 있다.

혈액투석과 비교했을 때, 복막투석의 주요 장점은 혈관 접근이 필요하지 않고, 치료가 비교적 지속적이어서 체내 환경의 변동이 적으며, 병원 방문 빈도가 낮다는 점이다. 반면, 주된 합병증으로는 복막염[6]이 있으며, 장기적으로는 복막의 기능 저하와 당 대사 이상 등이 발생할 수 있다. 적절한 환자 교육과 무균 조작은 감염 예방에 매우 중요하다.

복막투석은 특정 환자 군, 예를 들어 어린이, 노인, 심혈관계 상태가 불안정한 환자, 또는 혈관 접근로 확보가 어려운 환자에게 특히 유리한 치료 옵션이 될 수 있다. 최종적인 치료 방법 선택은 환자의 신체적 조건, 생활 방식, 사회적 지원 체계 및 의학적 상태를 종합적으로 평가하여 결정된다.

신장 이식은 만성 신부전 환자에게 기능적인 신장을 이식하여 신장 기능을 완전히 대체하는 치료법이다. 이는 혈액투석이나 복막투석과 같은 신대체요법 중 가장 생리적이고 장기적인 삶의 질 향상과 생존율 개선이 기대되는 치료로 간주된다. 성공적인 이식은 환자로 하여금 투석 치료에서 벗어나 비교적 자유로운 식이와 생활을 가능하게 하며, 다른 신대체요법에 비해 장기적인 경제적 부담이 적을 수 있다.

이식된 신장의 공급원은 주로 뇌사자로부터 제공되는 사체 신장과 생존하는 가족 또는 배우자로부터 제공되는 생체 신장으로 나뉜다. 생체 신장 이식은 일반적으로 사체 신장 이식에 비해 대기 시간이 짧고, 이식 신장의 생존율이 더 높은 경향이 있다. 수혜자는 평생 면역억제제를 복용하여 신체의 면역 체계가 이식된 신장을 공격하여 거부반응을 일으키는 것을 억제해야 한다.

신장 이식의 성공 여부는 수혜자의 전반적인 건강 상태, 공여자와의 조직적합성, 술 후 면역억제 치료의 적절성 등 여러 요소에 의해 결정된다. 주요 합병증으로는 급성 또는 만성 거부반응, 면역억제제의 부작용(감염 위험 증가, 특정 암 발생 위험 증가, 대사 이상 등), 그리고 수술 자체와 관련된 위험이 있다. 따라서 모든 만성 신부전 환자가 이식의 적합한 후보자는 아니며, 철저한 의학적 평가를 거쳐 결정된다.

혈액투석이나 복막투석은 지속적인 치료 과정인 반면, 신장 이식은 일회성 수술을 통해 (성공 시) 질병을 근본적으로 치료하는 것을 목표로 한다. 그러나 이식 신장의 기능이 영구적으로 지속되는 것은 아니며, 시간이 지남에 따라 기능이 저하될 수 있어 결국 다시 투석 치료나 재이식이 필요할 수 있다.