Bronchoscopic Evaluations in Preterm Infants with Moderate to Severe Bronchopulmonary Dysplasia
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Abstract
Purpose
Bronchopulmonary dysplasia (BPD) is a chronic lung disease that primarily affects premature infants receiving mechanical ventilation and oxygen therapy. Severe BPD leads to long-term respiratory complications, including lung tissue damage, vascular abnormalities, and airway diseases. This study aimed to investigate bronchoscopy findings and characteristics in patients with moderate-to-severe BPD, and to investigate BPD-associated airway diseases.
Methods
A retrospective study of preterm infants diagnosed with moderate-to-severe BPD who underwent bronchoscopic evaluation in the neonatal intensive care unit at Seoul National University Bundang Hospital between 2004 and December 2022 was conducted.
Results
Nineteen patients with a mean gestational age of 28.0±1.6 weeks and mean birth weight of 960.5±271.0 g were included in the study. Among these 19 patients, 18 were diagnosed with severe BPD. Tracheobronchomalacia, laryngomalacia, and subglottic stenosis were observed in 63.2%, 52.6%, and 36.8% of patients, respectively. Tracheostomy was performed in nine of the 19 patients (47.4%); five were discharged without requiring tracheostomy following surgical or medical interventions.
Conclusion
Tracheobronchomalacia, laryngomalacia, and subglottic stenosis were common in patients with moderate or severe BPD who underwent bronchoscopic evaluations, of which 50% required tracheostomy. Our study findings provide valuable insights into the pathophysiology of BPD-associated airway diseases and may inform future clinical management strategies for patients with BPD.
서론
기관지폐이형성증(bronchopulmonary dysplasia)은 미숙아의 흔한 호흡기계 합병증이며, 신생아학의 발전으로 극소 미숙아들의 생존율이 증가함에 따라 기관지폐이형성증의 발생률 역시 늘어나고 있다[1-3]. 중증의 기관지폐이형성증 환자들은 신생아중환자실에 입원하는 동안 여러 차례의 기도 내 기관 삽관과 발관을 경험하게 되고, 장기간의 침습적 기계 환기를 받게 됨에 따라, 폐실질의 손상뿐만 아니라, 폐혈관의 변형, 기도 및 기관지연화증 등의 여러 가지 합병증이 나타날 수 있다.
특히, 중증 기관지폐이형성증에서 기도 폐쇄, 기관 및 기관지 연화증, 성문 하 협착증 등의 기도 및 기관지 관련 질환은 연구에 따라 10%에서 46%까지 동반된다고 보고하고 있으며[4-7], 최근 Wu 등[8]의 연구에서 32주 미만의 중증 기관지폐이형성증 환자 73명을 평가하였을 때 44명(60%)에서 기도 및 기관지 질환이 동반됨을 확인하였다[8,9]. 하지만 중증 기관지폐이형성증의 환자의 경우, 불안정한 혈역학적 및 호흡 상태로 인해 기도 및 기관지 평가를 위한 기관지 내시경을 시행하기가 매우 어렵다. 이러한 이유로, 중증 기관지폐이형성증을 가진 환자의 경우, 적절한 기도 및 기관지의 평가를 통해 이상 소견에 대한 진단이 제대로 이루어지지 않거나 진단의 시기가 늦어짐에 따라 필요한 치료가 지연되고 장기간의 인공호흡기 치료에 노출될 수 있다[10]. 더욱이, 신생아중환자실에서 기관지 내시경적 평가의 필요성에 비해 실제로 시행되는 기관지 내시경 검사가 매우 제한적일수 있음을 고려한다면, 실제 기도 및 기관지 질환의 이환율은 훨씬 더 높을 것으로 예상할 수 있다. 하지만 아직까지 기관지폐이형성증의 기도 질환과 관련된 연구는 매우 부족한 상태로, 본 연구는 실제 중등도-중증의 기관지폐이형성증을 가진 신생아에서의 기관지 내시경 검사를 시행한 환자들의 특성 및 검사 소견을 살펴봄으로써, 기관지폐이형성증에 동반되는 기도 질환에 대해 알아보고자 하였다.
대상 및 방법
1. 대상
2004년 1월부터 2022년 12월까지 분당서울대학교병원 신생아 중환자실에 입원한 미숙아 중 중등 및 중증도의 기관지폐이형성증을 진단받고 입원 기간 동안 기관 발관에 여러 차례 실패하여 침습적 기계 환기를 지속하는 경우이거나, 발관 후 상기도 폐쇄가 의심되는 증상이 있어 신생아중환자실에서 기관지 내시경을 시행 받은 환자를 대상으로 하였다. 출생 시, 기관지 및 기도의 선천성 기형이 확 인되었거나, 염색체 이상, 선천성 근육병증이 있었던 환자를 제외하였다.
본 연구는 분당서울대학교병원 임상연구윤리위원회로부터 승인을 획득하였고 의무기록 분석을 통한 후향적 연구로 동의서는 면제되었다(IRB 승인번호: B-2401-879-109).
2. 방법
후향적으로 연구 대상자 및 산모의 의무 기록을 수집하여 분석하였다. 입원 기간 중 신생아호흡곤란증후군, 패혈증, 중증도 2등급 이상의 뇌실내출혈, 뇌실주위백질연화증, 치료가 필요했던 미숙아 망막증, 2기 이상의 괴사성 장염, 사망 여부를 함께 조사하였다.
기관지 내시경을 시행한 시기의 출생 후 나이 및 월경 후 연령(postmenstrual age)을 확인하였으며, 검사를 시행하게 된 이유 및 검사 시행 당시의 호흡기계 보조 정도, 기관지 내시경 소견 및 기관지 내시경 검사를 시행한 이후의 경과에 대해 살펴보았다. 또한 침습적 기계 환기를 받은 경우 입원 기간 동안 발관의 실패 유무와 횟수, 총 침습적 호흡보조 기간 및 비침습적인 호흡보조 기간, 신생아중환자실의 재원 기간 및 퇴원 시 호흡 보조 상태를 수집하였다.
각각의 질환은 다음과 같이 정의하였다. 신생아호흡곤란증후군은 가슴 X-선 사진에서 미만성 폐실질 음영 증가가 확인된 경우 중 정상 산소포화도 유지를 위해 폐표면활성제 투여가 필요했던 경우로 정의하였다. 기관지폐이형성증의 진단 및 중증도 판정은 2000년 미국 국립보건원에서 제시한 기준(National Institutes of Health consensus definition)을 사용하였으며, 출생 후 28일 이상 산소 치료를 시행하였고, 교정 연령 36주 이후에도 산소 공급 이상의 호흡 보조가 필요한 경우를 중등도 이상의 기관지폐이형성증으로 정의하였다[11]. 또한 Jensen criteria를 기준으로 기관지폐이형성증의 중증도 판정을 추가로 시행하였으며, 월경 후 연령 36주 기준으로 비강 캐뉼러로 분당 2 L 이하의 호흡 보조가 필요한 경우를 grade 1, 비강 캐뉼러를 통해 분당 2 L 초과의 호흡 보조가 필요하거나 비침습적 양압 환기가 필요한 경우를 grade 2, 침습적 기계환기 보조가 필요한 경우를 grade 3로 정의했다[9,12].
뇌실내출혈의 중증도는 Papile의 기준에 따라 구분하였고[13], 괴사성장염의 병기는 Bell의 기준에 따라 구분하였다[14]. 패혈증은 혈액 배양 양성이며 5일 이상의 전신적 항생제 치료를 필요로 하였던 경우로 정의하였으며[15], 신생아 사망은 출생 직후부터 신생아중환자실 퇴원 전까지 기간 내에 사망한 경우로 정의하였다.
기관지 내시경은 한 명의 호흡기분과 전문의가 시행하였으며, 신생아중환자실에서 시행되었다. 기관지 내시경은 외경이 2.8 mm이며 1.2 mm의 흡인 채널을 갖추고 있고, 3.5 mm 사이즈의 기관 내관을 용이하게 통과할 수 있는 Olympus BFXP260F를 사용하였다. 신생아분과 전문의가 생체 활력징후를 모니터하면서 시술 전 통증 조절을 위해 정맥 주사로 신경안정제를 투여하였으며 용량은 자발적 호흡이 안정적으로 유지되는 상태에서 자극에 반응이 있는 경증-중등도의 안정이 될 수 있도록 하였다. 기관내삽관을 한 상태로 기관지 내시경 검사를 시행하는 경우라면 흡인 채널을 통해 국소 리도카인을 주입하여 마취를 진행하며, 비강으로 기관지 내시경을 진입하여 검사를 진행하는 경우에는 성대 쪽 마취를 위해 구강에 국소용 리도카인을 분무한 후 검사를 시행하였다.
3. 통계분석
통계분석은 SPSS version 22.0 (IBM Co.)를 이용하여 분석하였다. 조사된 자료에서 연속 변수는 평균값±표준편차로 나타내었고, 질환의 이환율 등의 범주형 변수는 n 수와 %로 표시하였다.
결과
연구 기간 동안 중등 및 중증도의 기관지폐이형성증으로 진단받은 환자 수는 총 395명이었으며, 이 중 기관지 내시경을 시행 받은 환자는 21명(5.3%)이었다. 이중 신생아중환자실 퇴원 후 호흡기세포융합 바이러스(respiratory syncytial virus)로 재입원하여 지속되는 호흡곤란으로 기관지 내시경 시행 후 기관절개술 및 가정용 인공호흡기를 가지고 퇴원한 환자 한 명과, 입원 기간 중 Edward syndrome으로 진단된 환자 한 명을 제외하여 총 19명을 분석하였다(Figure 1).
Flow diagram of the study population. Abbreviations: BPD, bronchopulmonary dysplasia; SNUBH, Seoul National University Bundang Hospital.
총 19명의 환자의 평균 재태 주수는 28주 0일±1주 6일, 출생 체중은 평균 960.5±271.0 g이었다. 19명의 환자 중 18명(94.7%)이 중증의 기관지폐이형성증으로 진단받았으며, 1명(5.3%)만이 중등도의 기관지폐이형성증을 진단받았다. 환자들의 산전 및 입원 기간 중의 이환율은 Table 1에 기술하였다. 재원 기간 중 1명의 환자가 출생 후 나이 476일, 교정 13.5개월에 호흡부전으로 사망하였다.
Demographic and Baseline Patient Characteristics
1. 호흡기계 경과(respiratory outcomes)
Table 2는 기관지 내시경을 시행 받은 19명의 연구 대상자의 호흡기계 예후에 대해 정리한 표이다. Jensen 정의에 따른 기관지폐이형성증 분류 시, 1단계는 1명(5.3%), 2단계는 4명(21.1%), 3단계는 14명(73.7%)으로 확인되었다. 이 중 13명(68.4%)에서 기관지폐이형성증의 치료 목적으로 한 번 이상의 전신 스테로이드가 투여 되었다. Jensen 기준 3단계의 기관지폐이형성증을 보인 14명은 모두 월경 후 주령 40주까지 침습적 기계환기가 필요하였다. 19명의 환자 중 신생아중환자실에 입원 중 폐동맥고혈압을 진단받아 치료를 받은 환자는 7명(36.8%)이었으며, 퇴원 시점에 기관 절개를 시행 받은 환자는 9명(47.4%)이었고, 이 중 1명을 제외한 8명은 퇴원 시 가정용 인공호흡기를 가지고 퇴원하였다. 입원 기간 중 위-식도 역류 질환 진단 후 치료를 받았던 환자는 5명(26.3%)이었고, 10명(52.6%)의 환자가 퇴원 시 경관 식이(tube feeding)를 유지하며 퇴원했다.
Respiratory Outcomes of Patients
2. 기관지 내시경적 기도 및 기관지 평가(bronchoscopic evaluation)
연구 대상자가 기관지 내시경 검사를 시행한 월경 후 나이는 47주 4.7일±9주 1.6일이었으며, 출생 후 나이의 평균은 138.7±69.7일이었다. 기관지 내시경을 시행한 이유로 검사 시행 당시에 지속적으로 침습적 기계환기를 시행 받고 있던 13명은 잦은 발관 실패의 원인을 확인하기 위해서였고, 평균 3.5회의 발관 실패를 겪었다. 나머지 6명은 비침습적인 호흡보조를 받았지만, 상기도 폐쇄 증상으로 인한 호흡 곤란이 지속되어 기도 및 기관지 평가를 하기 위해 기관지 내시경을 시행했다(Table 3). 기관지 내시경 평가 당시의 호흡 보조 상태 및 기관지 내시경 소견을 살펴보면, 성문 하 협착(subglottic stenosis)을 보인 경우는 7명(36.8%)이었으며, 기관연화증(tracheomalacia) 소견을 보인 경우는 14명(73.7%)으로, 이 중 10명에서 기관지 연화증(bronchomalacia)이 함께 동반되었다(Figure 2). 후두연화증은 10명(52.6%)에서 확인되었다. 각각의 환자들의 자세한 기관지 내시경 소견은 Supplementary Table 1에 첨부하였다.
Clinical Characteristics and Bronchoscopic Findings
Venn diagram representing the distribution of individuals based on structural abnormalities identified in bronchoscopy results. Values are expressed as numbers.
기관지 내시경 소견을 바탕으로, 상기도 소견에 대해 수술적 교정을 시행 받은 경우가 1건, 상기도 부종 소견으로 스테로이드를 사용한 경우가 3건이었으며, 기도 및 기관지 연화증에 대해 총 9명(48.4%)이 기관절개술을 시행 받았다. 1명의 환자가 기도 협착(tracheal stenosis)에 대해 기관지 내시경적 풍선확장술을 시행했다.
고찰
기관 및 기관지 등의 기도 병변을 동반하는 기관지폐이형성증의 경우, 환자의 호흡 상태를 악화시키는 요인이며, 기관지 내시경은 기도 내 병변을 확인하기 위한 유용한 진단 방법이다. 기관지폐이형성증을 가진 영아에게서 적용하는 통상적인 치료법에 비해 기도 및 기관지 연화증이 있는 경우, 높은 수준의 지속적 양압 환기 치료가 필요할 수 있으며, 필요시 좁아진 부분에 대한 기도 내강의 조직 절제술 등 적절한 치료법을 적용하여야 증상이 호전될 수 있기 때문에 조기에 정확한 진단을 해주는 것이 필요하다[6,9].
Hysinger 등[10]이 기관지폐이형성증 영아의 5% 미만에서만 정상 기도가 확인되었다는 보고한 바 있는 것처럼, 기관지폐이형성증은 다양한 상기도, 기도 및 기관지의 질환을 동반할 수 있는데, Windsor 등[16]이 시행한 연구에서 73명의 환자 중 대부분의 환자에서 기관지 내시경 소견 중 상기도 내 병변이 확인되었고, 가장 흔한 소견으로 35.6%에서 성문 부종이 확인되었고, 성문 육아종(28.8%), 성문 하 협착(24.7%), 성문 하 부종(16.4%) 등의 소견을 보였고, Walner 등[17]은 후천적인 성문 하 협착증의 유병률을 0.9%–8.3%로 보고한 바 있다. 이 외에도, Cohn 등[7]에 따르면 전형적인 기관지폐이형성 환자 중 45%에서 기도연화증이 동반되었으며, 34%에서 기관지연하증을 보였다. 성문 하 협착의 경우, Annesi 등[18]이 시행한 연구에서 기관절개술을 시행한 기관지폐이형성증 환아의 63.3%, 기관절개술을 시행하지 않은 기관지폐이형성증 환아의 3.9%에서 확인되었다. 외에도 Soong 등[19]이 시행한 연구에서 기관지폐이형성증 환아 중 25.2%에서 상기도 내 육아종이 확인되었다.
본 연구에서는 19명의 환자 중 기관 및 기관지연화증이 68.4% (13명)로 가장 흔한 소견이었고, 후두 연화증 52.6% (10명), 성문 하 협착은 36.8% (7명) 확인되었다. 외에도 성문 하 육아종(subglottic granulation)과 아리테노이드 육아종(arytenoid granulation)을 포함한 기도 부위 육아종이 15.8% (3명), 기도 좁아짐만 확인된 경우가 15.8% (3명)에서 관찰되었다. 그 중, 하나 이상의 병변이 동반된 경우가 68.4% (13명)에 있었고, 특이 병변이 없었던 경우도 5.3% (1명) 있었다.
이러한 다양한 상기도, 기도 및 기관지 질환은 기도 폐쇄로 인한 잦은 청색증을 동반할 수 있으며, 만성적인 천명과 재발성 무기폐 등으로 인해 장기적인 인공호흡기가 필요할 수 있다. 또한 이러한 질환을 동반한 기관지폐이형성증 환자에서, 기도 및 기관지 질환을 가지지 않은 환자에 비해 기관절개술 및 가정용 인공호흡기가 필요한 비율이 8.9배나 높게 보고되었다[20].
Pereira 등[21]은 발관에 실패한 63명의 미숙아 중 79.4% (50명)가 기관 절개를 시행 받았다고 보고 하였는데, 기관 절개술을 시행한 군에서 상기도 이상소견이 확인된 환자가 92.7% (46명)로, 이중 약 50%인 22명에서 성문 부종 또는 성문 하 협착이 확인되었다. 이는 발관을 실패하는 원인 중 대부분에서 기도 문제를 동반하는 경우가 많았음을 시사한다. 본 연구에서는, 잦은 발관의 실패의 원인을 확인하기 위해 13명(68.4%)의 환자가 기관지 내시경을 시행 받았으며, 이 중 약 70% (9명)의 대상자가 기관 절개를 시행 받았다. 하지만, 전체의 약 반 수인 10명의 환자는 기관 절개 없이 발관에 성공하였다. 이 중, 기도 협착에 대해 내시경적 풍선확장술을 시행한 경우가 1건, 성문 하 협착에 대해 수술적 치료를 받은 1건이 포함되었으며, 기도 부종에 대해 스테로이드를 사용한 경우는 3건이었다.
본 연구에서는, 중등도 기관지폐이형성증(Jensen 정의 1단계)에 해당하는 1명이 포함되었는데, 이 환자는 경구로 식이 시도 중 발생하는 지속적인 산소포화도 저하와 호흡 곤란의 악화로 기도 및 기관지 평가를 위해 기관지 내시경을 시행하였으며, 당시 기관지 내시경 소견으로 두꺼운 aryepiglottic fold 부어보이며, 부분적인 기도 폐쇄를 유발하였고, 후두연화증(laryngomalacia)과 기관연화증(tracheomalacia)이 동반되어 호흡이 힘들어질 때 호흡 증상이 더 악화되는 양상으로 확인되었다. 호흡 곤란의 원인 감별을 위해 시행한 24시간 식도 산도 검사를 통해, 위-식도 역류 질환 동반 가능성을 확인하였으며, 상기 소견이 후두연화증을 악화시키며, aryepiglottic fold의 부종을 악화시킬 수 있음을 고려하여 양성자펌프억제제(proton pump inhibitor) 투약을 시작했다[22]. 기관지 내시경 시행 당시에는 고유량 비강 캐뉼러(high flow nasal cannula)를 통해 호흡 보조 중이었으나 퇴원 시에는 산소 투여 및 호흡 보조 없이 퇴원했다.
본 연구는 단일 센터에서 시행한 후향적 연구로, 참여 가능한 집단의 수가 적고, 비침습적 호흡 보조가 필요한 환자군의 일부에서는 평가가 시행되지 않았다는 제한점이 있다. 하지만, 다른 연구들과 비슷하게 대략 교정 44주 시점까지 침습적 인공호흡기가 지속적으로 필요한 경우의 환자들이 주로 기관지 내시경적 평가를 받았으며, 한 명의 동일한 호흡기분과 전문의가 시행하여 검사 결과에 조사자의 편차가 없다는 장점이 있다. 또한 본 연구를 통해 호흡 보조를 낮추는 데 실패한 환자들 중 일부의 환자들은 기관 절개 없이 발견된 원인에 따른 적절한 치료를 통해 호흡 보조를 줄여 나갈 수 있음을 확인하였다. 따라서 적절한 시기에 기관폐이형성증의 교정 가능한 기도 질환에 대한 평가가 이루어진다면, 적합한 치료를 통해 미숙아들의 침습적 호흡 보조를 줄일 수 있는 데 도움이 될 것을 기대해 볼 수 있을 것이다. 미숙아의 기관지폐이형성증에서의 기도 질환의 평가는 중요하며 이를 적절한 시점에 시행하여 침습적 검사에 대한 위험 대비 이점을 높일 수 있어야 하므로, 적절한 기관지 내시경의 적응증 및 시행 시점을 결정할 수 있도록 추가적인 대규모 연구가 필요할 것이다.
기관지폐이형성증이 있는 미숙아는 다양한 상기도, 기도 및 기관지의 질환을 동반할 수 있다. 따라서 호흡 곤란이 지속되거나, 잦은 발관 실패를 경험하는 경우에 기관지 내시경을 통한 적절한 평가가 필요하며, 이를 통해 상기도, 기도 및 기관지 관련 합병증 유무에 대한 정확한 진단 및 치료가 호흡기계 예후의 개선에 도움이 될 것이다.
SUPPLEMENTARY MATERIALS
Supplementary materials related to this article can be found online at https://doi.org/10.5385/nm.2024.31.2.24.
Clinical and Demographic Characteristics of Patients Undergoing Bronchoscopic Evaluations
Notes
Ethical statement
This study was approved by the Institutional Review Board of Seoul National University Bundang Hospital (approval number: B-2401-879-109). Written informed consent by the patients was waived due to a retrospective nature of our study.
Conflicts of interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
Author contributions
Conception or design: M.J.S., C.W.C.
Acquisition, analysis, or interpretation of data: M.J.S.
Drafting the work or revising: M.J.S., Y.H.J.
Final approval of the manuscript: All authors read and approved the final manuscript.
Funding
None
Acknowledgements
None