심부전 환자의 운동기반 심장재활

심부전 환자는 심박출량 감소, 충만압(filling pressure) 증가, 변동 기능부전(chronotropic incompetence) 등 심장기능 문제 외에도 골격근의 산소추출(oxygen extraction) 감소, 근 섬유 구성, 근수축 효율성 변화 등의 말초 근골격계에서의 병태로 운동내성(exercise intolerance), 만성 피로, 일상생활동작 수행 저하 등의 증상을 보이게 된다[13]. 또한 교감신경 과활성화, 염증성 사이토카인(inflammatory cytokine) 증가도 심부전의 주요한 병태생리로 이해되고 있다[14,15]. 운동기반의 심장재활은 이러한 심부전의 병태생리를 정상화하는 방향으로 작용하여 임상효과를 나타내는 것으로 생각된다 (Table 1). 심부전에서 운동 중재 무작위배정대조군 임상시험을 대상으로한 메타 분석들에서 유산소운동은 좌심실 박출률(ejection fraction), 좌심실 확장말기용적(end-diastolic volue) 등을 호전시키는 것으로 보고되었다[16,17]. 운동중재는 심부전 환자 하지 근육의 미토콘드리아, 사이토크롬 C 산화효소(cytochrome c oxidase) 양성 미토콘드리아의 용적밀도 (volume density)를 증가시키고, 사이토크롬 C 산화효소(cytochrome c oxidase) 양성 미토콘드리아의 증가는 최고산소소모량(peak oxygen uptake) 증가와 유의한 상관관계를 보였다[18].

심부전 환자에서 운동기반 심장재활의 임상효과를 이야기할 때 빼 놓을 수 없는 연구가 HF-ACTION (Heart Failure: A Controlled Trial Investigating Outcomes of Exercise Training)이다[22]. 좌심실 수축기능 저하 안정 심부전 환자 2,331명을 대상으로 총 36 세션의 운동기반의 심장재활에 이은 재가재활을 제공한 군과 통상치료 군을 비교한 무작위배정대조군 임상시험으로, 주 결과변수인 사망 또는 입원에서는 두 군간의 유의한 차이가 관찰되지 않았으나(hazard ration (HR) 0.93, 95% confidence interval (CI) 0.84-1.02) 사전에 계획된 추가 분석에서 심부전의 예후연관 인자들을 보정하였을 때는 사망 또는 입원의 위험을 심장재활이 유의하게 낮추었으며(HR 0.89, 95% CI 0.81-0.99), 심혈관질환 관련 사망 또는 심부전으로 인한 입원의 위험도 감소하였다(HR 0.85, 95% CI 0.74-0.99). HF-ACTION의 운동기반 심장재활 참여군에서 3개월까지 주요결과변수 발생이 없었고, 운동참여에 대한 데이터 확보가 가능한 환자 959명을 대상으로 한 사후 분석에서 운동량(exercise volume) 이 심혈관질환 또는 심부전으로 인한 입원의 유의한 예측 인자였다[23]. 총 44개의 무작위배정대조군 임상시험을 포함한 최근의 Cochrane 체계적 문헌고찰에서 운동기반의 심장재활은 1년 이상의 장기 사망률(risk ratio (RR) 0.88, 95% CI 0.75-1.02), 재입원 (RR 0.70, 95% CI 0.60-0.83) 및 심부전 연관 입원을 감소(RR 0.59, 95% CI 0.42-0.84)시키고, 삶의 질을 개선(standardized mean difference -0.60, 95% CI -0.82 - -0.39)하는 것으로 분석되었다[9].

박출률보존 심부전(heart failure with preserved ejection fraction)에서 운동중재에 대한 메타분석에서는 운동이 좌심실 박출률과 E/A 비율에는 유의한 효과가 없었으나 심폐체력(cardiorespiratory fitness, mL/kg/min) (weighted mean difference (WMD) 2.72, 95% CI 1.79-3.65) 및 삶의 질(WMD -3.97, 95% CI -7.21 - -0.72)을 개선시키는 것으로 확인되었다[24]. 고령의 비만임 박출률보존 심부전 환자를 대상으로 20주간의 운동 또는 칼로리제한 식이요법을 적용한 무작위 배정 2X2 요인설계(factorial design) 임상시험에서 계획된 운동중재에 대한 순응율은 84% 였으며, 운동중재는 최고산소소모량을 유의하게 증가시켰다(1.2mL/kg body mass/min, 95% CI 0.7-1.7)[25].

만성 심부전 환자의 경과관찰 중 증상의 악화로 재입원하는 경우들이 빈번히 발생하며, 증상 및 약물 조절 후 심장재활 프로그램 의뢰 및 교육이 이루어질 수 있다면 심장재활 참여를 체계적으로 유도하는데 도움이 될 것으로 기대된다. 하지만 이러한 임상조건에서의 심장재활의 효과에 대한 연구는 부족하며 추가 연구가 필요한 실정이다. 최근 발표된 EJECTON-HF (Exercise Joins Education: Combined Therapy to Improve Outcomes in Newly-Discharged HF) 연구에서는 심부전 치료 후 최근 6주이내 퇴원한 환자를 대상으로 센터기반의 24주 동안 총 36 세션의 운동중재를 시행하였을 때 대조군(재가운동프로그램)과 비교해 12개월째 사망 또는 재입원의 차이가 없었으나 중재군과 대조군 모두에서 가이드라인에 따라 운동한 군과 아닌 군을 비교하였을 때는 유의한 사망 또는 재입원의 감소가 관찰되었다(운동 순응군 55.5%, 운동 비순응군 75.9%, P=0.008)[26].

심부전 환자의 운동 처방은 심근경색 환자 등 다른 심장재활 대상군과 유사한 방식으로 이루어진다(Fig. 1). 일반적인 유산소 운동의 처방 시 예비 심박수 백분율(% heart rate reserve), 최대 심박수 백분율, 예비 산소소모량 백분율(% oxygen uptake reserve), 최대산소소모량 백분율, 운동자각도(rating of perceived exertion) 및 무산소성 역치(anaerobic threshold or ventilatory threshold) 등을 이용하는 방법은 다른 문헌들을 참고할 수 있겠다[27,28]. 운동처방 전에 심부전 환자의 병력 확인이 중요하며, 운동 참여에 있어 고려해야 할 특이점을 고려해야 한다. 심부전의 원인이 되는 질환에 대해 파악해야 하며 심장 및 심혈관 관련 시술의 병력을 알고 있어야 한다. 예를 들어 진행성 질환(예, 확장성 심근병증 등)으로 점진적인 기능의 악화를 고려해야 할 경우 주기적 평가를 통해 새로운 운동관련 증상이나 운동부하 검사 상에 새로운 소견이 나타나는지 주의관찰이 필요하겠다. 심장판막 수술을 최근에 시행한 경우는 수술 이후 심초음파 소견, 수술이후 합병증 발생 여부, 흉골절개 부위의 통증이나 유격 여부 등을 확인할 필요가 있다. 최근 안정 시 심전도를 확인하여 운동 참여에 주의가 필요한 부정맥 소견(예, high-degree AV block, atrial fibrillation with rapid ventricular rate, frequent ventricular premature complex 등)이 있는 지와 현재 복용중인 약제나 최근 변경력에 대한 확인도 필요하다. 운동에 참여하기 어려운 근골격계 문제나 신경학적 문제등이 동반되어 있는지도 확인하여, 환자의 상태에 따른 유산소 운동 유형(type)을 결정하기도 한다. 심한 골관점염, 균형장애 등으로 트레드밀을 이용한 운동부하검사가 어려운 경우 사이클을 이용하기도 하며, 부분체중부하(partial weight bearing) 장비를 이용해 트레드밀 검사를 시행할 수도 있겠다.

Fig. 1. Exercise prescription for heart failure

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조사된 기본 정보들을 바탕으로 심폐운동부하 검사(cardiopulmonary exercise test, CPET) 및 운동참여의 금기증을 확인하여 시행 여부를 결정하도록 한다[27]. 심폐운동부하검사를 통해 운동시 심박수 및 혈압변화, 심전도 상의 허혈성 변화 및 부정맥 발생 등을 확인하여 운동시 발생할 수 있는 위험도를 분류하고 운동 처방에 이용할 수 있다. 심부전 환자에서 운동 부하 증가의 속도가 갑작스럽게 빠를 경우 검사 순응도에 문제가 있을 수 있으며 이에 주로 Naughton 프로토콜 또는 modified Naughton protocol을 적용하게 된다[27,29]. 중등도 이상의 심부전 환자일수록 가스 분석을 통해 예후를 예측하고, 무산소성 역치를 확인해 개별화된 운동강도 설정하는데 도움을 얻을 수 있으나 가스 분석이 어려운 경우 심전도 및 혈압 모니터링을 통한 운동부하 검사라도 위험도 분류 및 운동강도 처방을 위해 시행하는 것이 권장된다. 가능하면 Borg 척도가 16점 이상 또는 가스분석을 시행할 경우 호흡교환비율(respiratory exchange ratio)가 1.05-1.10 이상이 되는 증상제한 운동부하 검사(symptom-limited CPET)가 될 수 있도록 노력이 필요하다. 심폐운동부하검사가 어려울 경우 6분 보행검사(6-min walk test) 등의 submaximal exercise test 시행을 고려할 수 있다.

유산소 운동의 강도는 중등도의 경우 1주일에 5일 이상, 격렬한 운동의 경우 1주일에 3일 이상 시행할 것이 권장되며, 심박수가 상승하며 숨이 차게 되는 다양한 유산소 운동을 환자의 상태, 선호도, 주위 환경에 따라 개별화된 상담을 통해 처방할 수 있다. 중요한 것은 유산소 운동의 강도인데 심박수 또는 Borg 척도 등의 운동자각도에 의해 처방되게 된다. 초기에는 낮은 강도의 유산소 운동으로 시작해 예비 심박수의 60~70%까지 심박수가 증가하는 운동강도로 점진적으로 진행하게 된다. 진행된 신부전 증상으로 지속적인 유산소 운동 적용이 어려운 경우 중등도 강도의 유산소 운동을 짧은 간격으로 간헐적으로 시행하도록 할 수 있겠다. 운동 전후에 warm-up 기간과 cool-down 기간을 10분 정도로 충분히 두는 것이 좋다. 최근 심박수 모니터링이 다양한 웨어러블 기기를 통해 가능해지면서 심박수를 통한 운동강도 설정이 용이 해졌지만 심박수 외에 운동자각도도(Borg 척도 12-14) 운동강도 모니터링에 함께 이용하는 것이 권장된다. 특히 베타차단제 복용으로 유산소 운동시 심박수 증가가 저하된 경우나 심방세동이나 빈번한 ventricular premature complex 등으로 심박수를 통한 운동강도 처방이 어려운 경우는 운동 자각도 이용이 필요하다. 운동부하검사나 심장재활 모니터링 중 협심증이나 심전도상의 허혈성 변화가 나타난 경우는 해당 변화가 나타난 시점의 심박수보다 10회/분 정도 낮은 강도로 운동강도를 설정하는 것이 필요하다. 유산소 운동 처방 시 심부전 증상이 심하지 않은 경우 고강도 인터벌 훈련(high intensity interval training, HIIT)을 고려해 볼 수 있겠다. 중등도 강도의 연속 훈련(moderate continuous training, MCT)와 비교해 HIIT가 높은 수준의 심폐능력치를 확보할 수 있을 것으로 기대되나[30-33] 최근의 261명의 심부전 환자를 대상으로 HIIT와 MCT를 비교한 연구에서 HIIT는 MCT과 비교해 심폐능력치 호전의 차이가 없었으며, HIIT 군에서 처방된 운동강도까지 유산소 운동을 시행한 비율은 50% 미만으로 보고되었다[34] 따라서 심부전에서 HIIT의 MCT와 비교한 우월성에 대한 근거는 부족하며, HIIT의 심부전에서 효과와 안전성을 확인하고 적절한 대상군 선정 기준 설정을 위한 추가 연구가 필요한 상황이다. 현재 근거 수준에서는 심부전 환자 중 심폐기능이 상대적으로 보존되어 있어 고강도 운동 참여가 가능한 젊은 환자에서 HIIT를 고려해 볼 수 있겠으며, 안전성 확보를 위해 심전도, 혈압, 증상 등을 모니터링 하면서 진행하는 센터기반의 심장재활이 필요하다고 생각된다. 또한 유산소 운동에 더불어 호흡근 운동을 병행하는 것이 심부전 환자의 호흡곤란을 완화하고, 최고산소섭취소모량 및 삶의 질 개선을 위해 추천된다[35-38]. 심실보조장치를 가지고 있거나 심장이식을 받은 심부전 환자에서의 심장재활과 같은 특별한 상황에서의 심장재활에 관심이 있는 경우는 본 종설에서 다루고자 하는 범위 밖이며 다른 문헌들을 참고할 수 있겠다[39-42].

심장재활 참여 저해에는 의료진 및 환자의 인식 부족, 심장재활 의뢰 부족, 심장재활 기관 부족 등의 원인과 성별, 직업, 경제적 상태 등에 따른 다양한 심장재활 참여 제한의 개인별 요인들이 존재한다[43]. 국내 심장재활은 급여화 이후 활성화를 위해 노력하고 있지만 심장재활 제공기간이 상대적으로 매우 부족하고 이에 전국의 심장질환 환자를 고려하였을 때 심장재활 참여가 매우 제한적인 상황이다. 따라서 심장질환을 진료하는 의료기관에 심장재활 프로그램 개설을 권장하기 위한 정책적 노력이 필요하며, 미국의 메디케어에서 고려하였던 Cardiac Rehabilitation Incentive Payment Model [44]의 적용 등을 생각해 볼 수 있겠다. 심장재활 프로그램이 개설된 병원에서는 심부전 환자의 증상 악화로 인한 입원 시 최적 내과적 치료가 완료되고 퇴원하는 시점에 의뢰가 이루어지고(예, automatic referral), 심장재활 필요성에 대한 환자 교육 등이 병동내에서 이루어지게 된다면(예, inpatient “liaison”) 심장재활 참여를 활성화하는데 도움이 될 것으로 생각된다[45]. 이렇게 입원 중 심장재활 의뢰가 되고 교육이 이루어진 경우는 가능하면 내과적으로 안정되고 빠른 시점에 심장재활 외래에 방문하도록 하는 것이 심장 재활 참여율을 높일 수 있겠다[46]. 국내에서의 심장재활 비용에 대한 부담은 급여화로 해결된 것으로 생각되지만, 지역에 따라 심장재활 자가부담 비용에 부담을 가져 참여에 방해가 되는 경우들도 빈번하여 자가부담금을 경감해주는 방안도 고려가 필요하며, 이에 따른 심장재활 참여율 증가 및 건강결과 호전에 대한 연구가 병행되어야 할 것이다. 또한 현재 심장재활 수가가 36 세션 참여에만 적용되는 것으로 한정되어 있지만 만성 심부전 환자의 경우 증상이 지속되거나 혹은 경과관찰 중 증상 악화되는 경우들이 있어 36세션 완료 이후에도 심장재활 참여가 추가로 필요한 경우들이 있다. 따라서 환자에게 의학적으로 도움이 되는 상황에서 추가 심장재활세션 제공이 가능하도록 고려가 필요하다고 생각된다. 거리 및 시간의 제약으로 병원기반의 심장재활 참여가 어려운 경우는 재가심장재활(home-based cardiac rehabilitation) 및 모니터링기기와 ICT (Information and communication technology)를 이용한 원격심장재활 프로그램이 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다[47-52]. 하지만 병원기반의 심장재활을 대체할 수 있는 모델의 경우도 실제 임상 현장에서 작동을 하기 위해서는 의료인력이 투입되고 적절한 모니터링을 위한 다양한 수단 및 재료가 사용되어야 하므로 적절한 수가가 산정 되어야지만 효과적으로 기능할 수 있을 것이다.