수액치료의 역사(History of fluid therapy)

■ 수액치료의 역사

어떻게 normal saline같은 IV(Intravenous) fluid가 의료현장에서 사용되기 시작했을까?

Normal saline(생리식염수)은 오래 전부터 사용되어온 유익한 치료방법이다. 그러나 잘못 사용될 경우에는 인체에 해가 될 수도 있다.

0.9% normal saline(생리식염수)은 1831년 유럽에서 발생했던 콜레라의 대유행(cholera pandemic)때 처음 시작된 것으로 추측된다. 그러나 실제로 그때 사용되었던 fluid 성분이 지금의 normal saline의 조성과 비슷하지는 않았다.

O'Shaughnessey는1831년 당시 콜레라를 치료하며 다음과 같은 기록을 남겼다.

---

Universal stagnation of the venous system, and rapid cessation of the arterialization of the blood, are the earliest, as well as the most characteristic effects. Hence the skin becomes blue—hence animal heat is no longer generated—hence the secretions are suspended; the arteries contain black blood, no carbonic acid is evolved from the lungs, and the returned air of expiration is cold as when it enters these organs.

다른 특징적인 현상을 비롯하여 사람의 전체적인 정맥 계 혈류가 정체되고 혈액의 동맥혈화가 중단되는 것이 초기에 일어난다. 따라서 피부는 푸르게 되고 - 동물체온은 더 이상 발생하지 않으며 - 분비작용은 정지된다; 동맥은 검은 피를 함유하게 되고, 폐에서 탄산이 더 이상 만들어지지 않으며, 호기 때 나온 공기는 이 장기에 들어갈 때처럼 차갑게 된다.

---

O'Shaughnessy는 Edinburgh Medical School을 막 졸업한 22세에 이 말들을 남겼다. 그는 정맥내수액(intravenous saline)을 개(dog)에게 주입하여 실험하였고 해로운 작용이 일어나지 않는 것을 확인했다. 그는 이 방법이 혈액의 자연적인 비중(specific gravity)을 회복하고 염수에서 부족한 물질들을 얻게 한다고 보고하였다.

1832년에는 Robert Lewins가 Thomas Latta가 했던 많은 양의 saline(식염수)을 정맥에 주사한 것에 대해 보고를 했다. 정맥내에 saline을 투여한 결과 정맥과 동맥이 원래의 흐름을 회복했고, 혈액의 색깔이 좋아졌으며, 폐(lung)의 기능이 회복되었다고 한다. Lewins는 Latta의 saline solution(식염수 용액)이 “two drachms of muriate(염화 칼륨), and two scruples of carbonate, of soda, to sixty ounces of water”라고 기술했지만, 실제 Latta’s solustion은 Na⁺ 134mmol/L, Cl^- 118mmol/L, HCO₃^- 16mmol/L으로 확인 되었다.

그 후 50년 동안 콜레라를 치료하기 위한 다양한 방법이 보고 되었지만 0.9% saline만큼 효과적인 수액은 없었다. 그러다 1883년에 Sydney Ringer가 혈액의 조성이 심실의 수축에 어떤 영향을 미치는지에 대해 연구하였는데, 그는 개구리의 심장을 이용한 연구에서 0.75%의 saline에다 수컷 소(bullock)의 혈액을 섞어서 사용하였다. 혈액의 어떤 부분이 더 나은 결과를 만드는지 알아내기 위해 시도한 결과, 그는 적은 양의 달걀흰자위(white of egg)가 saline solution으로 인한 변화를 제거한다고 생각하였다. 그는 달걀흰자위의 이점은 알부민 또는 염화칼륨에서 나온다고 결론 내렸고, 추가적으로 관련된 실험을 많이 하였다.

하지만 아무리 실험을 반복해도 같은 결과가 나오지 않았는데 알고 보니 그가 첫 실험에서 사용했던 물이 증류수가 아니었기 때문이었다. 그가 증류수를 만들라고 고용했던 실험실 기술자가 꾀를 부려서 증류수 대신에 수돗물을 사용했던 것이다. 그 수돗물은 ‘New River Water Company’라는 회사가 공급한 것이었는데 여러 미량의 무기질(mineral)들을 함유하고 있었다.

이에 착안하여 추가적으로 연구를 거듭한 결과 Sydney Ringer는 중탄산칼슘(calcium bicarbonate), 중탄산나트륨(sodium bicarbonate), 염화칼슘(calcium chloride)이 중요한 인자임을 알아내었다. Sydney Ringer는 0.9% normal saline에 있는 염화나트륨(NaCl)외에도 이런 미량의 원소들이 중요하다는 것을 알게 되었다. 결론적으로 그가 수액에 필수적인 것이라고 발견한 요소는 칼륨(potassium), 칼슘(calcium), 중탄산염(bicarbonate) 이었다. 이후 Ringer’s solution은 여러 생리학 실험실에서 흔하게 사용되었다.

이후에 Ringer’s solution를 기반하여 조금씩 변형된 IV crystalloid solution이 계발되었는데 이중 가장 괄목할만한 것은 Alexsis Hartmann이라는 소아과 의사에 의해서 만들어졌다. 1932년 산증에 빠진 환자들을 알칼리화 시키기위해 시도하던 중 하트만(Hartmann)은 Ringer’s solution을 젖산나트륨(sodium lactate)를 이용하여 변형시켰는데 이렇게 해서 탄생한 것이 Lactated Ringer’s solution 이다. LR이라고 줄여서 말하기도 하는 이 용액은 나라에 따라 Hartmann’s solution이라고 부르기도 한다.

Referfence)        - Courtney M. Townsend. et al., Sabiston textbook of surgery, 19th, ELSEVIER, 2012.