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방법 논문

성인 환자를 대상으로 한 현장 초음파 유도하 말초 정맥-동맥 체외막산소화 장치 삽관

117 조회수

⸱

DOI:

10.3791/72871

⸱

2026년 8월 14일

 ,  ,  , 
1Department of Emergency Medicine, Sir Run Run Shaw Hospital, 2Department of Ultrasound, Sir Run Run Shaw Hospital, 3Key Laboratory of Precision Medicine in Diagnosis and Monitoring Research of Zhejiang Province, Sir Run Run Shaw Hospital, 4School of Medicine, Shaoxing University, 5Key Laboratory of Emergency and Trauma of Ministry of Education, Engineering Research Center for Hainan Biological Sample Resources of Major Diseases

이 논문에서

요약

본 프로토콜은 시술 전 평가, 실시간 시술 안내 및 삽관 후 확인 과정을 통해 말초 정맥-동맥 체외막산소공급(VA-ECMO) 삽관을 안내하는 현장 진단 초음파(point-of-care ultrasound)의 사용법을 보여줍니다.

초록

현장 초음파(POCUS)는 말초 정맥-동맥 체외막산소화장치(VA-ECMO) 캐뉼라 삽입을 안내하는 중요한 영상 진단 방식이 되었습니다. 본 프로토콜은 시술 전 평가, 실시간 시술 안내, 캐뉼라 삽입 후 확인을 포함하여 말초 VA-ECMO 캐뉼라 삽입 워크플로우 전반에 걸친 POCUS의 통합 활용 방법을 설명합니다. 시술 전 평가 단계에서 POCUS는 동맥과 정맥의 구별, 적절한 캐뉼라 크기 추정을 위한 혈관 직경 측정, 그리고 플라그, 혈전증, 협착을 포함한 혈관 병변의 식별을 용이하게 합니다. 캐뉼라 삽입 중에는 out-of-plane 및 in-plane 초음파 기법을 병용하여 가이드와이어를 실시간으로 시각화하고, 가이드와이어가 표적 혈관 내에 적절히 배치되었는지 확인하며, 후벽 천공이나 인접 구조물의 손상을 방지할 수 있습니다. 캐뉼라 삽입 후에는 POCUS를 사용하여 배액 캐뉼라가 하대정맥-우심방 접합부에, 동맥 환류 캐뉼라가 외장골동맥 또는 총장골동맥 수준에 위치했는지 확인하고, 심낭압전, 캐뉼라 오배치 및 혈전증과 같은 합병증을 평가합니다. 랜드마크 기반 또는 투시 조영 가이드 기법과 비교하여, POCUS는 전리 방사선 없이 병상 옆에서 영상을 제공하며 소생술을 중단하지 않고 지속적인 시술 안내를 지원합니다. 본 프로토콜은 초음파 유도 하 말초 VA-ECMO 캐뉼라 삽입을 위한 실용적이고 근거 중심적인 접근 방식을 제공하며, 광범위한 VA-ECMO 관리보다는 혈관 접근 및 캐뉼라 삽입에 구체적으로 초점을 맞춥니다.

서론

정맥-동맥 체외막산소공급(VA-ECMO)은 심각한 심원성 쇼크, 불응성 심정지 및 심각한 심폐부전 환자를 위한 구제 요법으로 사용됩니다1,2. VA-ECMO의 사용이 증가함에 따라 안전하고 신속하며 신뢰할 수 있는 캐뉼레이션 기술에 대한 필요성 또한 커졌습니다. 셀딩거 기법(Seldinger technique)을 이용한 경피적 캐뉼레이션은 외과적 절개와 관련된 이환율을 피할 수 있고 침상 옆에서 수행 가능하므로 말초 VA-ECMO에 흔히 사용됩니다3,4. 본 방법은 특히 초음파 유도하 말초 VA-ECMO 캐뉼레이션을 위해 고안되었으며, 다른 ECMO 구성에서의 광범위한 초음파 사용이나 캐뉼레이션 후의 종합적인 혈역학적 관리에 대해서는 다루지 않습니다.

말초 VA-ECMO 캐뉼라 삽입은 전통적으로 해부학적 지표나 투시 촬영(fluoroscopy)의 안내를 받아 수행되어 왔습니다. 지표 기반 기술은 캐뉼라의 잘못된 배치 및 혈관 합병증의 위험이 따릅니다5. 투시 촬영은 정확한 영상 유도를 제공하지만, 카테터 삽입실로의 이동이 필요할 수 있고, 환자와 의료진을 이온화 방사선에 노출시키며, 신병증 위험이 있는 조영제 사용이 수반될 수 있습니다6. 현장 초음파(POCUS)는 진행 중인 소생술 노력을 크게 중단하지 않고 병상 옆에서 사용할 수 있는 비침습적이고 반복 가능하며 휴대 가능한 대안을 제공합니다7. 시술자는 적절한 위상 배열(phased-array), 곡선형(curvilinear) 또는 선형(linear) 트랜스듀서를 사용하여 표적 혈관을 평가하고, 가이드와이어와 캐뉼라를 실시간으로 시각화하며, 하대정맥(IVC)-우심방 접합부 또는 장골 동맥계 내의 위치를 확인하고, 캐뉼라 오배치나 혈전증과 같은 합병증을 평가할 수 있습니다8. 저혈류 상태나 심폐소생술이 진행 중인 상황에서는 혈관 구분을 위한 박동성과 압축성이 덜 신뢰할 수 있으므로, 혈관 형태, 벽 특성, 해부학적 위치 및 가이드와이어 위치 또한 함께 고려해야 합니다.

본 프로토콜의 전반적인 목적은 시술 전 혈관 평가, 바늘 천자 및 가이드와이어 진입 시의 실시간 안내, 캐뉼라 삽입 후 위치 확인, 그리고 합병증 평가를 포함하여 말초 VA-ECMO 캐뉼라 삽입 전 과정에 걸친 POCUS의 사용법을 설명하는 것입니다. 본 프로토콜은 침상 옆 대퇴 VA-ECMO 캐뉼라 삽입을 시행하거나 준비 중인 센터를 대상으로 하며, 투시 장비를 사용할 수 없거나, 비현실적이거나, 혹은 소생술을 지연시킬 가능성이 있는 경우에 가장 적합합니다. 본 프로토콜의 주요 기여점은 시술 전 혈관 평가, 실시간 시술 안내 및 삽입 후 확인을 아우르는 말초 VA-ECMO 캐뉼라 삽입 전체 워크플로우에 point-of-care 초음파를 통합했다는 점입니다6. 모든 시술자는 절차를 수행하기 전 절강성(Zhejiang Province)의 제한적 의료 기술 표준 교육 프로그램을 이수하고 필요한 자격 인증을 취득하였습니다. 전문의(Senior attending physicians)가 시술 과정을 감독하여 기관의 프로토콜 준수 여부와 시술 안전성을 확보하였습니다.

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프로토콜

본 연구는 저장대학교 의과대학 서런런쇼 병원 윤리위원회(승인 번호 2026-2186)의 승인을 받았습니다. 선정 기준은 VA-ECMO 치료를 받는 모든 환자였으며, 제외 기준은 초음파 검사 거부였습니다. 증례 보고 및 첨부 이미지의 게시를 위해 법적 대리인으로부터 서면 동의서를 확보하였습니다. 본 시술과 관련된 잠재적 위험으로는 혈관 손상, 혈관 파열, 심낭 압전, 심장 파열, 후복막 혈종 및 기타 임상적으로 유의한 이상 반응이 포함됩니다.

1. 안전 절차

  1. 니트릴 또는 라텍스 프리 장갑을 착용하십시오.
    참고: 환자의 수술 상처가 활성 치유 단계에 있는 경우, 멸균 처리되어 개별 포장된 초음파 젤을 사용하십시오.
  2. 트랜스듀서에 비멸균 초음파 젤을 바르고, 시술 중 무균 상태를 유지하기 위해 트랜스듀서를 멸균 시스로 덮으십시오. 천자 부위에는 음향 결합 매질로 멸균 생리식염수 또는 포비돈-요오드 용액을 도포하십시오.

2. 프로브 선택

  1. 심장과 하대정맥(IVC)을 평가하려면 위상 배열 트랜스듀서(1.0–5.0 MHz)를 사용하십시오.
  2. 대퇴동맥과 정맥을 평가하고 캐뉼라 삽입 시 혈관 접근을 안내하려면 고주파 선형 트랜스듀서(5.0–10.0 MHz)를 사용하십시오.
  3. 장골동맥과 하대정맥(IVC)을 평가하려면 곡선형 배열 트랜스듀서(2.5–5.0 MHz)를 사용하십시오.

3. 환자 자세 설정

  1. 환자를 앙와위로 눕힙니다.
    참고: 앙와위 배치가 불가능한 경우, VA-ECMO 캐뉼라의 위치 이탈을 방지하기 위해 가장 적절한 자세를 유지하십시오.

4. VA-ECMO 캐뉼라 삽입을 위한 초음파 유도 시술

  1. 캐뉼라 삽입 전 초음파 평가를 수행합니다.
    1. 동맥과 정맥을 식별합니다.
      1. 원형의 단축 단면, 내막선이 보이는 두꺼운 혈관벽, 심장 주기 동안의 박동성, 그리고 박동성 도플러 파형을 확인하여 동맥을 식별합니다.
      2. 불규칙한 단축 단면, 정맥판이 보이는 얇은 혈관벽, 비박동성, 그리고 지속적인 저속 도플러 파형을 확인하여 정맥을 식별합니다.
      3. 프로브로 가볍게 압박하여 혈관의 압착성을 평가합니다. 정맥은 점진적으로 허탈되는 반면, 동맥은 변화가 없음을 확인합니다.
      4. 체외심폐소생술(ECPR) 중에는 혈관의 형태, 벽 두께 및 해부학적 위치에 따라 동맥과 정맥을 구분합니다. 또는 가이드와이어 삽입 후, 가이드와이어가 IVC 또는 복부 대동맥 내에 위치하는지 확인합니다.
    2. 적절한 ECMO 캐뉼라 크기를 선택합니다. 2차원 초음파를 사용하여 표적 혈관의 단축 내경(D)을 측정합니다. 최대 캐뉼라 크기를 French (Fr) = D (mm) × 3으로 추정합니다.
      참고: 동맥 플라크, 정맥 혈전증, 내강 협착, 박리성 동맥류, 동정맥루 및 기타 혈관 이상 여부를 평가합니다. 심각한 병변이 있는 혈관은 캐뉼라 삽입 부위로 선택하지 않습니다.
  2. 캐뉼라 삽입 중 실시간 초음파 유도를 제공합니다.
    1. 초음파로 표적 혈관의 위치를 파악합니다. 인플레인(in-plane) 및 아웃오브플레인(out-of-plane) 접근법을 병행하여 혈관 천자를 수행합니다.
    2. Seldinger 기법을 사용하여 혈관 천자를 수행하고 가이드와이어를 진입시킵니다.
    3. 캐뉼라를 진입시키기 전, 표적 가이드와이어 삽입 깊이를 측정하고 표시합니다(예: 검상돌기부터 천자 부위까지의 거리 사용). 가이드와이어 삽입 후, 캐뉼라를 진입시키기 전 침상 초음파를 통해 가이드와이어 팁이 하대정맥과 우심방의 접합부에 위치하는지 확인합니다.
    4. 메스로 피부를 0.5-cm 절개합니다. 확장기(dilator)를 사용하여 피하 조직과 혈관을 순차적으로 확장합니다.
    5. 가이드와이어를 따라 동맥 또는 정맥 캐뉼라를 진입시킵니다.
    6. 천자 및 캐뉼라 삽입 전 과정 동안 초음파 유도 하에 가이드와이어와 캐뉼라 팁을 지속적으로 추적합니다.
    7. 올바른 캐뉼라 위치를 확인한 후, 봉합사로 캐뉼라를 고정하고 삽입 부위를 멸균 드레싱으로 보호합니다.
      참고: 아웃오브플레인 및 인플레인 접근법을 병행합니다. 단축 뷰를 사용하여 바늘 팁이 혈관 내강 내에 있는지 확인하고 인접 혈관의 손상을 방지합니다. 장축 뷰를 사용하여 바늘이 표적 혈관과 일직선상에 있는지 확인하고 후벽 천공을 방지합니다. 혈관 해부학적 구조와 환자의 체형에 따라 바늘의 각도, 방향 및 깊이를 조절합니다. 동맥 천자는 하복벽동맥 아래와 총대퇴동맥 분지점 위에서 수행합니다. 정맥 천자는 총대퇴정맥 분지점 위에서 수행합니다.
  3. 캐뉼라 삽입 후 평가를 수행합니다.
    1. 캐뉼라 삽입 성공 후 심장 초음파를 수행하여 심낭압전과 같은 합병증 여부를 평가합니다.
    2. 캐뉼라 팁의 위치를 확인합니다.
      1. 배액 캐뉼라 팁을 IVC와 우심방의 접합부에 위치시킵니다.
      2. 대퇴동맥 환류 캐뉼라 팁을 외장골동맥 수준에 위치시킵니다.
    3. 말초 대퇴동맥 VA-ECMO 캐뉼라 삽입과 관련된 하지 허혈 위험을 줄이기 위해 표재대퇴동맥에 원위 관류 카테터를 배치합니다.
      참고: 대퇴동맥 경화증, 협착 또는 이전의 심폐소생술 이력이 있는 환자의 경우, 원위 관류 카테터의 예방적 배치를 고려합니다. 카테터를 표재대퇴동맥에 배치합니다. 혈관 협착이나 혈류 감소로 배치가 어려운 경우, 초음파 유도를 통해 혈관 주행에 따라 천자와 캐뉼라 삽입 방향을 설정합니다.

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결과

본 기관은 2,00개 병상을 갖춘 3차 의료기관입니다. 침상 옆 말초 VA-ECMO 캐뉼라 삽입술은 응급의학과 및 중환자 의학 전문의에 의해 수행되며, 연간 시술 건수는 약 30~40례입니다. 본 기관에서는 초음파 유도하 침상 옆 캐뉼라 삽입이 표준 1차 접근법으로 사용됩니다. 대표 초음파 영상은 절강대학교 의과대학 Sir Run Shaw 병원의 응급 중환자실(EICU)에서 중환자 의학 전문의가 수행한 말초 VA-ECMO 캐뉼라 삽입술 중에 획득되었습니다. 초음파 검사는 숙련된 초음파 검사자가 초음파 영상 시스템을 사용하여 수행하였습니다. 표면 해부학적 지표 영상은 표준화 환자로부터 얻었으며, 시술 중 초음파 영상은 말초 VA-ECMO 캐뉼라 삽입술을 받는 환자로부터 얻었습니다.

그림 1은 시술 전 혈관 평가의 대표적인 결과를 보여줍니다. 그림 1A는 표면 해부학적 지표와 ...

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토론

POCUS는 말초 VA-ECMO 캐뉼라 삽입의 전체 워크플로우 전반에 걸쳐 필수적인 영상 진단 방식이 되었습니다. 본 프로토콜에서는 시술 전 혈관 평가, 시술 중 실시간 가이드, 그리고 캐뉼라 삽입 후 확인을 포함하는 체계적인 접근법을 상세히 다룹니다. 시술 전 혈관 평가는 최적의 천자 부위 선택에서 시작하며, 이어서 POCUS 평가를 통해 동맥과 정맥을 구분합니다. 최대 캐뉼라 크기를 추정하기 위한 혈관 직경 측정(French [Fr] = D [mm] × 3)은 임상 연구9를 통해 검증된 실용적이고 근거 기반의 전략을 제공합니다.

시술 중 평면 외(out-of-plane) 및 평면 내(in-plane) 초음파 기술을 병행하는 것은 전통적인 랜드마크 기반 방식보다 뚜렷한 장점을 제공합니다. 단축 뷰(short-axis view)는 혈관 내강 내의 바늘 끝 위치를 확인하여 인접 구조물의 손상을 방지하는 데 도움이 되며, 장축 뷰(long-...

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공개 사항

본 논문은 언어 교정을 위해 인공지능(AI) 지원 서비스를 활용하였습니다.

감사의 글

Z.Z.는 신종 및 주요 감염병 예방 및 통제-국가 과학기술 주요 프로젝트(No. 2025ZD01902500 및 No. 2025ZD01902501), 중국 국가 핵심 연구개발 프로그램(No. 2023YFC3603104), 중국 국가 자연과학 재단(No. 82472243 및 No. 82272180), 중앙 대학 기초 연구 기금(No. 226-2025-00024), 중국 저장성 자연과학 재단 화동 의학 공동 기금(No. LHDMD24H150001), 저장성 핵심 연구개발 프로젝트(No. 2024C03240), 국가 중의약 관리국 과학기술부와 저장성 중의약 관리국이 공동으로 설립한 협력 과학 프로젝트(No. GZY-ZJ-KJ-24082), 저장성 일반 보건 과학기술 프로그램(No. 2024KY1099), 저장대학교 롱콴 혁신 센터 프로젝트(No. ZJDXLQCXZCJBGS2024016), 베이징 자연과학 재단(No. 7252298), Wu Jieping 의학 재단 특별 연구 보조금(No. 320.6750.2024-23-07) 및 저장성 질병 통제 및 예방 과학기술 프로그램(No. 2026JKZ042)으로부터 연구비를 지원받았습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
곡선형 초음파 변환기 (2.5–5.0 MHz)Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd.120-018844-00사양: C5-1s
곡선형 초음파 변환기 (2.5–5.0 MHz)Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd.120-018844-00사양: C5-1s
가이드와이어Terumo Corporation20153032566사양: RF*GA35153M
가이드와이어Terumo Corporation20153032566사양: RF*GA35153M
고주파 선형 초음파 변환기 (5.0–10.0 MHz)Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd.120-018844-00사양: L12-4s
고주파 선형 초음파 변환기 (5.0–10.0 MHz)Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd.120-018844-00사양: L12-4s
라텍스 프리 장갑ARMEDICOM (M) SDN. BHD.20190299안전 절차를 위한 니트릴 장갑의 대안
라텍스 프리 장갑ARMEDICOM (M) SDN. BHD.20190299안전 절차를 위한 니트릴 장갑의 대안
니트릴 장갑Shandong Blue Sail Innovation Co., Ltd.20160003안전 절차를 위해 필요함
니트릴 장갑Shandong Blue Sail Innovation Co., Ltd.20160003안전 절차를 위해 필요함
말초 체외막산소화 장치 캐뉼라 및 천자 액세서리Maquet Cardiopulmonary GmbH20183101652사양: BE-PAL1723
말초 체외막산소화 장치 캐뉼라 및 천자 액세서리Maquet Cardiopulmonary GmbH20183101652사양: BE-PAL1723
위상 배열 초음파 변환기 (1.0–5.0 MHz)Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd.120-018844-00사양: SP5-1S
위상 배열 초음파 변환기 (1.0–5.0 MHz)Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd.120-018844-00사양: SP5-1S
메스Hangzhou Huawei Pharmaceutical Co., Ltd.201520207130.5-cm 피부 절개를 만드는 데 사용
메스Hangzhou Huawei Pharmaceutical Co., Ltd.201520207130.5-cm 피부 절개를 만드는 데 사용
멸균 드레싱Shaoxing Fuqing Health Products Co., Ltd.20172140349캐뉼라 삽입 부위 보호에 사용
멸균 드레싱Shaoxing Fuqing Health Products Co., Ltd.20172140349캐뉼라 삽입 부위 보호에 사용
봉합사Ethicon, LLCXJ8720.O31캐뉼라 고정에 사용 
봉합사Ethicon, LLCXJ8720.O31캐뉼라 고정에 사용 
초음파 젤Hangzhou Kaipule Medical Devices Co., Ltd.20150031사양: KL-250 Type II
초음파 젤Hangzhou Kaipule Medical Devices Co., Ltd.20150031사양: KL-250 Type II
초음파 영상 시스템Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd.20193061691사양: M9
초음파 영상 시스템Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd.20193061691사양: M9
혈관 시스Terumo Corporation20193031784사양: RS*A60K10SQ
혈관 시스Terumo Corporation20193031784사양: RS*A60K10SQ
혈관 확장기 세트Maquet Cardiopulmonary GmbH20183101652순차적인 조직 및 혈관 확장에 사용
혈관 확장기 세트Maquet Cardiopulmonary GmbH20183101652순차적인 조직 및 혈관 확장에 사용

참고문헌

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  4. Rupprecht L, et al. Pitfalls in percutaneous ECMO cannulation. Heart Lung Vessels. 2015;7:320-6.
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  13. Adriaansen EJM, et al. Cardiac tamponade during venoarterial extracorporeal membrane oxygenation: A case report. J Med Case Rep. 2023;17:50.
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