HFNC(High Flow Nasal Cannula)는 고농도의 산소를 가온, 가습하여 일정하게 공급할 수 있는 산소 공급 장비이다. 

HFNC 장비는 아래 사진처럼 Air-oxygen blender과 Flow meter, 가습기와 가열기, Heating circuit 그리고 specific한 Nasal cannula로 구성되어 있다. 

Air-oxygen blender에서 임상의가 설정한 FiO2에 맞게 산소를 혼합하면 가습기와 가열기를 통해 정상적인 비강내 공기 상태와 유사한 습도 100%의 체온과 비슷한 공기가 만들어진다. 이 공기는 부드러운실리콘 Nasal cannula를 통해 환자에게 공급된다. 

HFNC의 작용 기전은 4가지로 요약할 수 있다.

첫째로 정상적인 비강 내 공기 상태와 유사하게 습도 100%, 체온과 유사한 공기를 주입함으로써 빠른 속도의 공기를 공급할 수 있다. 

응급실에서 자주 사용하는 전통적인 산소공급 방법들은 벽산소에서 나오는 산소를 이용하게 되는데, 비록 bubble type의 가습기가 달려있긴 하지만 차가운 온도로 인해 충분히 포화되지 않아 적절한 습도를 제공 할 수 없다. 

특히나 비강에 장착한다는 점에서 비교해 볼 수 있는 Nasal catheter는 High flow rate로 산소를 공급할 경우 환자에게 불편감을 유발하며, 비강점막의 염증과 손상을 유발하므로 낮은 속도로 주입할 수밖에 없다. 

하지만 HFNC의 경우 온도와 습도가 생리학적 상태와 유사하기 때문에 High flow rate의 산소를 환자에게 공급할 수 있게 된다. 

이외에도 따뜻하고 습한 공기는 기도의 염증과 debris를 감소시키며 점막 섬모 기능을 향상시키고, 공기를 따뜻하게 하거나 습하게 만들기 위해 필요한 체내 에너지를 절감시켜준다. 

둘째로 HFNC는 비인두 사강 내의 공기를 제거해준다. 

호기 때 내뱉은 CO2가 풍부한 공기는 완벽하게 밖으로 배출되지 않고 상기도에 남아있으며, 다음 호흡 때 이 사강에 남아있는 공기를 재호흡 하게 된다.

HFNC는 강한 flow로 사강 내의 CO2가 풍부한 공기를 산소가 풍부한 공기로 채워 줌으로써 CO2 재호흡은 감소하고, 폐포에 전달되는 산소량이 증가하면서 폐포 환기량이 증가한다.   

셋째로 HFNC의 빠른 flow는 환자의 최대 흡기 속도 이상의 속도로 산소를 공급함으로써 FiO2를 원하는 농도로 설정할 수 있다. 

벽산소를 통해 원내에서 일반적으로 사용하는 Low flow rate 산소 공급 장치는 각 호흡마다 장비가 제공하는 산소와 실내 공기가 다양한 비율로 혼합되어 FiO2가 변동되지만, HFNC는 최대 흡기속도 이상으로 산소를 빠르게 공급함으로써 환자의 호흡  양상 변화와 무관하게 정확하고 일정한 FiO2를 제공할 수 있다.

임상의는 환자의 필요성에 따라 손쉽게 FiO2를 조절할 수 있게 된다. 또한 빠른 flow rate는 흡기 저항을 감소시켜 호흡을 편안하게 해준다. 

넷째로 HFNC는 PEEP을 형성한다. PEEP은 호기 말 양압으로 강한 속도로 공기를 주입하면 호기 때 공기 흐름에 저항이 생기면서 발생한다. 

기도 내 압력 증가는 폐포의 collapse를 예방하고 폐포 구조를 유지하도록 도와줌으로써 폐포 환기를 돕고 호흡을 편안하게 해준다. 

HFNC가 수의학에 도입된 지는 얼마 되지 않았으나 여러 논문들에서 효용성과 안정성이 보고되고 있다. 

[FIG 3] 한 논문에서 11마리의 급성 호흡곤란 환자 중 기존의 Nasal oxygen therapy나 내과적 치료에 30분 이상 반응하지 않은 개들을 대상으로 HFNC를 적용했을 때 1시간 이내 PaO2와 SpO2는 유의적인 상승을 보였다.

다른 22마리의 급성 호흡곤란 환자를 대상으로 한 논문에서도 기존의 산소 공급 방법에 30분 이상 호전을 보이지 않는 환자들에서 HFNC를 적용한 뒤 유의적인 호흡수 감소와 dyspnea score 감소, SpO2 증가를 보였다[FIGURE 3,4,5]. 

최종적으로 45%의 환자가 HFNC를 통해 상태가 호전되어 퇴원했다. 

두 논문 모두 임상적으로 유의미한 부작용은 확인되지 않았고, 급성 호흡곤란 환자에서 HFNC의 효용성과 안정성을 증명하였다. 

HFNC는 기존의 산소마스크, Nasal catheter, NTT 등의 산소 치료에 실패한 환자들에서 Mechanical Ventilation과 비교하여 합리적인 비용과 덜 침습적인 방법으로 환자들에게 유용한 옵션으로 제시될 수 있다. 

본원에서도 HFNC를 도입하여 폐렴, 만성폐쇄성 폐질환, 폐출혈, 심장원성 및 비심장원성 폐수종 환자의 치료에 적극적으로 적용하고 있으며, 성공적으로 치료한 사례가 많다. 

해마루 이차진료동물병원 응급중환자의료센터는 오랫동안 호흡기계 응급환자와 중환자를 치료해온 지식과 경험을 기반으로 HFNC와 같은 새로운 장비를 꾸준히 확대, 접목해 치료하고 있다.

 

참고 문헌 
1. Jagodich TA, Bersenas AME, Bateman SW, Kerr CL. Comparison of high flow nasal cannula oxygen administration to traditional nasal cannula oxygen therapy in healthy dogs. J Vet Emerg Crit Care 9:246–255, 2019.
2. Pouzot-Nevoret C, Hocine L, Negre J, et al. Prospective pilot study for evaluation of high-flow oxygen therapy in dyspnoeic dogs: the HOT-DOG study. J Small Anim Pract 60:656–662, 2019. 
3. T. Jagodich; A. Bersenas; S. Bateman; C. Kerr. High-flow nasal cannula oxygen therapy in acute hypoxemic respiratory failure in 22 dogs requiring oxygen support escalation. J Vet Emerg Crit Care 30:364-375, 2020

<完>