PI(perfusion index) 유용성, 산소포화도와 관련성 .. 최신논문 탐구!!

[문형철]

문치연 진단 장비

1) 체성분 검사

2) HRV, PI

3) Omics

perfusion index 장비를 문치연 진단장비로 추가하면 좋을 듯!!

자율신경 상태 측정법

HRV & PI

1. Heart rate variability : 심박 변이도, 자율신경 기능 측정방법

    HRV 수치가 낮다는 뜻 = 교감신경 흥분상태

2. Perfusion index : 말초혈관 긴장도, microcirculation 수치화 방법

    PI 수치가 낮다는 뜻 = 미세순환 장애, 교감신경 흥분

연구 목적

중환자실에서 혈액투석을 받는 환자에서
투석 중 저혈압(intradialytic hypotension)을
PI(Peripheral Perfusion Index)와 HRV(Heart Rate Variability)가 얼마나 일찍 예측할 수 있는지 비교 평가.

• 혈액투석 중 저혈압은 중환자에게 매우 흔하고 위험한 합병증
• 기존에는 혈압이 떨어진 후에야 알 수 있었음
• PI와 HRV는 비침습적으로 실시간 측정이 가능 → 조기 경고 지표로 활용 가능성

주요 방법

• 중환자실 환자 중 혈액투석 받는 환자 대상
• 투석 시작 전후로 PI (맥박 산소 측정기)와 HRV (심전도 기반) 측정
• 투석 중 혈압이 급격히 떨어지는지 관찰

핵심 결과

• PI와 HRV 모두 투석 중 저혈압을 상당히 잘 예측
• 특히 낮은 PI와 HRV의 특정 지표 감소 (부교감신경 관련 지표 ↓)가 위험 신호
• 두 지표를 함께 사용하면 예측 정확도가 더 높아짐

쉽게 이해하기

• PI ↓ → 말초 혈관이 수축되고 미세순환이 나빠짐 (교감신경 과활성화)
• HRV ↓ → 자율신경 균형이 깨짐 (특히 부교감신경 약화)
• 투석 중 체액이 빠르게 빠져나가면 교감신경이 강하게 활성화 → PI와 HRV가 먼저 변화 → 혈압이 떨어지기 전에 경고
  
  
• 공통점: 둘 다 자율신경 균형을 반영 (교감 ↑ → PI ↓ + HRV ↓)
• 차이점:
  • PI → 주로 말초 혈관 긴장도 + 미세순환
  • HRV → 심장 자체의 자율신경 조절 (전체적)
• 임상적 의미: PI가 낮고 HRV가 감소하면 → 교감신경 과활성화 + 미세순환 장애 → 예후 불량 가능성 ↑
  

1. PI의 주요 결정 요인 (Determining Factors) 두 가지 큰 축으로 나뉩니다:

• 거대순환 (Macro-circulation)
  • 심박출량 (Cardiac output)
  • 혈액량 (Blood volume)
  • 관류 압력 (Perfusion pressure)
  • 전신 혈관 긴장도 (Systemic vascular tone) → 전체적인 혈액 공급이 PI에 큰 영향을 줌
• 국소 미세순환 (Microcirculation)
  • 국소 혈류와 용적
  • 혈관 긴장도
  • 미세순환 부종, 혈관 수축/압박 → 손가락 등 측정 부위의 작은 혈관 상태를 반영

2. PI에 영향을 주는 기타 요인 (Impact Factors)

• 통증 (Pain)
• 스트레스 (Stress)
• 국소 혈관 질환
• 체온 (Temperature)

PI가 유용하다고 알려진 6가지 임상 영역:

1. 쇼크 소생술 [7]
   • 쇼크(혈압이 떨어지고 장기가 위험한 상태) 환자를 살릴 때, 혈압·맥박 같은 거대순환뿐 아니라 미세순환이 제대로 회복되었는지 PI로 확인하는 데 사용.
2. 체액 관리 [8] (Fluid management)
   • 수액(링거)을 언제, 얼마나 줄지 결정할 때 PI를 참고.
   • PI가 너무 낮으면 수액이 더 필요할 수 있고, 너무 높으면 과부하를 의심할 수 있음.
3. 승압제 치료 [9] (Vasopressor therapy)
   • 노르에피네프린 같은 혈압 올리는 약을 쓸 때, 약이 미세혈관을 과도하게 수축시키는지 PI로 모니터링.
4. 예후 예측 [10, 11] (Outcome prediction)
   • PI 값이 지속적으로 낮으면 환자의 예후(회복 가능성)가 나쁠 수 있다는 연구 결과가 많음.
   • 즉, 환자 상태를 예측하는 지표로 활용.
5. 위험 계층화 [12] (Risk stratification)
   • 환자를 위험도별로 분류할 때 PI를 사용.
   • 예: 응급실에서 중증도 판단, 중환자실 입실 기준 등.
6. 통증 평가 [13] (Pain assessment)
   • 특히 말을 못 하는 중환자나 신생아에서 통증 때문에 미세순환이 나빠지면 PI가 떨어짐.
   • 객관적인 통증 지표로 활용 가능.

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왜 중요한가?

혈압·맥박은 정상인데 미세순환(작은 혈관)이 안 좋아서 장기가 손상되는 경우가 많습니다. PI는 손가락에 붙이는 맥박 산소 측정기만으로 쉽게 측정할 수 있어서, 비침습적이고 연속 모니터링이 가능하다는 큰 장점

PI(Peripheral Perfusion Index)를

새로운 활력징후(Vital Sign)로 제안하는 Mini-Review 논문.

PI가

왜 중요하고, 어디에 어떻게 쓸 수 있는지 체계적으로 정리.

주요 내용 요약

1. PI란?
   • 맥박 산소 측정기에서 자동으로 나오는 값
   • 맥동 혈류(동맥) / 비맥동 혈류(정맥+조직)의 비율
   • 정상 범위: 대략 0.2 ~ 20 (건강한 성인 중앙값 ≈ 4)
2. PI가 반영하는 것
   • 심박출량 (Cardiac Output)
   • 교감신경 vs 부교감신경 균형 (혈관 긴장도)
3. 주요 임상적 활용 (논문에서 강조하는 부분)
   • 중환자 예후 예측: 낮은 PI (<0.6 or <0.2) → 사망률↑
   • 체액 반응성 예측: PLR, Fluid bolus 후 PI 증가 → 체액 필요
   • 통증 평가: 통증 시 PI 감소 → 객관적 통증 지표 (특히 의사소통 어려운 환자)
   • 인공호흡기 이탈 예측: 이탈 시험 중 PI 증가 → 성공 가능성
   • 수술실: 신경차단 성공 여부, 마취 후 저혈압 위험 예측
   • 승압제 조절: NE 투여 후 PI 변화 모니터링

결론 (논문의 메시지)

PI는 비침습적, 연속 측정 가능, 해석 용이하다는 큰 장점이 있어 새로운 활력징후로 충분히 자리 잡을 수 있다

심장 수술 중
노르에피네프린 투여 시 Stroke Volume 변화를
Perfusion Index(PI)로 비침습적으로 감지할 수 있다는 Proof of Concept 연구

Published: 2026년 2월 19일, Scientific Reports (Nature)

연구 목적

심장 수술 중 저혈압을 치료하기 위해 노르에피네프린(NE)을 투여할 때, 일부 환자에서는 오히려 뇌졸중량(SV)이 감소하는 부작용이 발생합니다. 이 연구는 맥박 산소 측정기로 측정되는 PI 변화(ΔPI)가 NE 투여 후 SV 감소를 비침습적으로 예측할 수 있는지 확인하는 Proof of Concept 연구입니다.

주요 결과

• 27명 심장 수술 환자, 총 31회 측정
• NE 투여 후 SV가 10% 이상 감소한 경우: 45%
• ΔPI와 ΔSV 사이에 강한 상관관계 (r = 0.81)
• SV 10% 이상 감소를 예측하는 ΔPI의 AUC = 0.94 (매우 우수한 예측력)

결론

• 심장 수술 중 NE 투여 시 일부 환자에서 SV가 감소하는 현상을 PI 변화로 실시간 비침습적으로 감지할 수 있음을 처음으로 증명한 연구

연구 목적

응급실(ED)에서 중증 환자의 30일 사망률을 예측하는 데 있어

• NEWS-2 (National Early Warning Score-2)
• MEWS (Modified Early Warning Score)
• PPI (Peripheral Perfusion Index, PI)

세 지표의 예측 성능을 비교.

연구 방법

• 전향적 관찰 연구 (2024년 6~10월)
• 응급실에서 중증(ICU 입실) 환자 306명 분석
• 입실 시 NEWS-2, MEWS, PPI 측정

주요 결과

• 30일 사망률: 29.7% (91명)
• 예측력 (AUC):
  • NEWS-2: 0.666 (가장 높음)
  • MEWS: 0.643
  • PPI: 0.633
• PPI cutoff ≤ 1.15일 때 특이도(Specificity)가 가장 높음 (78.6%)

결론

• NEWS-2가 30일 사망률 예측에 단일 지표로는 가장 우수했습니다.
• 그러나 PPI는 미세순환 장애를 직접 반영하며 높은 특이도를 보여, 기존 조기경고점수와 보완적으로 사용하면 유용한 도구가 될 수 있습니다.

한 줄 요약:

“응급실 중증 환자에서 NEWS-2가 30일 사망률 예측에 가장 좋았지만,
PPI는 미세순환 평가라는 독특한 강점이 있어 조합 사용을 권장

수면 단계별 호흡수 차이 (Respiratory Rate by Sleep Stage)

수면 중 호흡수는
수면 단계에 따라 뚜렷하게 변합니다.

이는 정상적인 생리 현상이며, 건강한 성인 기준으로 아래와 같습니다.

1. 수면 단계 복습

• Non-REM 수면 (전체 수면의 75~80%)
  • Stage 1 (얕은 수면)
  • Stage 2 (중간 수면)
  • Stage 3 (깊은 수면, Slow-wave sleep)
• REM 수면 (전체 수면의 20~25%, 꿈 수면)

2. 단계별 정상 호흡수 (성인 기준)

3. 핵심 특징

• 가장 느린 시기: 깊은 Non-REM 수면 (Stage 3) — 대사율이 가장 낮아 호흡수가 최소
• 가장 불규칙한 시기: REM 수면 — 뇌 활동이 활발해지면서 호흡이 변동적
• 전체적으로 수면 중 평균 호흡수는 주간보다 2~6회 정도 낮음

4. 임상적 의미

• 수면 무호흡증 등에서는 REM 수면 때 호흡 정지나 급격한 감소가 자주 관찰됨
• 건강한 사람도 REM 때 호흡이 약간 빨라지고 불규칙해지는 것은 정상
• 야간 평균 호흡수 > 20회 또는 < 10회 지속 시 이상 소견으로 볼 수 있음

1. 기본 구조 해석

• 수면 잠복기 (Sleep Onset Latency, SOL): 잠들기까지 걸린 시간 (그림에서 녹색 부분)
• Non-REM 1~3: 얕은 수면 → 깊은 수면으로 진행
• REM 수면: 꿈 수면 (붉은 선)
• SWS (Slow Wave Sleep): NREM 3 단계, 깊은 수면 (파란 점선)
• Brief awakening: 짧은 각성

2. 수면 단계별 특징 + 최신 연구 보완

NREM 1 (입면기)

• 가벼운 수면, 쉽게 깨어남
• 호흡수·심박수 서서히 ↓

NREM 2 (중간 수면)

• 수면 spindles와 K-complex가 특징
• 기억 강화에 중요
  
  

1. K-Complex (K-복합파)

• 정의: NREM 2단계 수면에서 나타나는 가장 큰 뇌파 이벤트 중 하나
• 모양: 큰 음성 sharp wave(아래로 내려가는 큰 뾰족한 파) 뒤에 양성 slow wave이 따라오는 특징적인 파형
• 발생: 대략 1.0~1.7분마다 한 번씩 나타남
• 주요 기능 (최신 연구 기준):
  • 각성 억제: 큰 소음·촉각 등 외부 자극에 대해 뇌를 완전히 깨우지 않고 수면을 유지하는 보호 역할
  • 기억 통합: 수면 기반 기억 강화(memory consolidation)에 기여
• 발생 위치: 주로 전두엽(frontal lobe)에서 우세하게 나타남

2. Sleep Spindle (수면 방추파)

• 정의: 11~16 Hz (주로 12~14 Hz)의 짧고 규칙적인 파동 burst (0.5~3초 지속)
• 모양: 빠르고 규칙적인 작은 물결 무리 (드럼 브러시를 빠르게 두드리는 듯함)
• 주요 기능:
  • 기억 강화: 특히 절차적 기억(운동 기술)과 선언적 기억의 통합
  • 감각 차단: 외부 자극을 차단하여 수면 유지
  • 뇌 가소성: 시냅스 강화와 관련

3. 두 파형의 관계

• K-Complex가 큰 자극을 감지하면 그 뒤에 Spindle이 자주 따라 나옴
• 이 협력이 NREM 2단계에서 기억 처리와 수면 안정화를 동시에 수행

K-Complex는 큰 자극으로부터 수면을 보호하고,
Sleep Spindle은 기억을 강화하는 NREM 2단계의 대표적인 뇌파.
이 두 파형이 잘 나타나는 수면이 많을수록
기억력과 수면의 질이 좋아진다는 것이 최근 연구들의 공통 결론




NREM 3 = SWS (깊은 수면)

• 가장 중요한 회복 단계
• 최신 연구 (2024~2025):
  • SWS 동안 시냅스 다운스케일링 (Tononi & Cirelli 이론 강화)
  • BDNF, 성장호르몬 분비 최대
  • 면역 기능 강화, 뇌 독소(아밀로이드) 청소

REM 수면

• 꿈, 뇌 활동 활발
• 최신 연구 (2023~2026):
  • REM은 학습 안정화(stabilization)와 감정 처리에 핵심
  • Non-REM이 새로운 가소성을 주고, REM이 그것을 보호·통합
  • REM 부족 시 우울·불안·기억력 저하 위험 ↑

3. 전체 수면 주기 패턴

• 한 밤에 4~6회 수면 주기 (90~110분 주기)
• 초반: SWS가 많음 (신체 회복)
• 후반: REM이 많아짐 (뇌·기억 회복)

4. 최신 연구에서 강조하는 점 (2024~2026)

• SWS 양이 인지 기능, 노화, 알츠하이머 예방과 가장 강하게 연관
• REM과 SWS의 균형이 감정 조절과 창의성에 중요
• 불규칙한 awakening이 많으면 수면 질 저하 → 피로·인지 저하

한 줄 요약: 초반 SWS(깊은 수면)로 몸을 회복하고, 후반 REM으로 뇌와 기억을 정리·강화하는 것이 건강한 수면의 핵심

연구 목적

입원한 소아 환자에서 심박수와 호흡수의 낮-밤 변동(Diurnal Variation)이

• Rapid Response System (RRS, 응급 대응 시스템) 작동
• 임상 예후 (악화, 사망 등)

에 미치는 영향을 분석한 연구입니다.

주요 결과

• 소아에서도 밤에 심박수와 호흡수가 낮아지는 정상적인 생체 리듬이 관찰됨
• 그러나 이 낮-밤 변동 자체가 RRS 호출 빈도나 임상 예후(악화, ICU 전원, 사망)에 유의한 영향을 미치지 않음
• 즉, 생체신호의 일중 변동은 정상 현상이며, 예후를 직접적으로 악화시키는 요인은 아님

결론

입원 소아환자에서
심박수·호흡수의 낮-밤 차이는 예상대로 존재하지만,
Rapid Response System 작동이나 임상 결과에는 큰 영향을 주지 않는다는 점을 확인한 연구

코로나19 환자에서
말초 관류 지수(PI)가 응급실 내원 시 사망률 예측에 유용한지 평가한 연구.

연구 방법

• 응급실에 내원한 COVID-19 확진 환자들을 대상으로
• 입실 시 PI를 측정하고, 30일(또는 병원 내) 사망률과 연관성을 분석

주요 결과

• 낮은 PI는 COVID-19 환자에서 높은 사망률과 유의한 연관성이 있었다.
• PI는 기존 중증도 지표(나이, 동반질환, 바이탈 사인 등)와 독립적으로 사망을 예측하는 인자로 확인됨.
• PI가 낮을수록 미세순환 장애가 심하고, 이는 중증 COVID-19의 나쁜 예후와 연결됨.

응급실에서 PI 측정은
COVID-19 환자의 중증도 및 사망 위험을
빠르고 비침습적으로 평가하는 데 도움이 되는 유용한 지표

연구 목적

팔 수술을 위한 완관신경총 차단(brachial plexus block) 후,
에피네프린을 국소마취제와 함께 섞어 쓰는 것이
PI 값에 어떤 영향을 주는지 확인하려 함.

배경

• 신경 차단이 성공하면 교감신경이 차단되어 차단된 팔의 혈류가 증가 → PI 값이 상승합니다.
• 많은 연구에서 PI 상승을 차단 성공의 객관적 지표로 사용 중.
• 그런데 에피네프린(혈관 수축제)을 넣으면 혈관이 수축되어 PI 상승을 방해할까? → 이것이 핵심 질문.

주요 결론 (연구 결과)

• 에피네프린을 넣어도 PI 상승에 큰 영향이 없었다.
• 즉, 에피네프린을 사용하더라도 PI는 여전히 신경 차단 성공 여부를 판단하는 reliable한 지표로 사용할 수 있다는 의미입니다.
• PI ratio (차단 후 / 차단 전)가 1.6 이상이면 차단 성공을 비교적 정확하게 예측할 수 있었다.

한 줄 요약 “완관신경총 차단 시 에피네프린을 써도 PI는 잘 올라가므로, PI를 차단 성공 지표로 믿고 써도 된다”는 연구

본 연구는 

PI(perfusion index)와 기타 일상적 임상 지표를 활용해

패혈증 환자의 병원 내 사망률(in-hospital mortality)과 28일 사망률을 예측하는

두 개의 임상 예측 모델을 개발·검증했.

배경 및 목적

• 패혈증(sepsis)은 감염으로 인한 과도한 면역 반응으로 장기 기능 장애를 일으키는 심각한 질환으로, 사망률이 높아(일반적으로 30~50%, 쇼크 시 더 높음) 세계적인 주요 사망 원인입니다.
• 미세순환(microcirculation) 이상이 패혈증 진행의 중요한 지표이며, Peripheral Perfusion Index (PI, 말초 관류 지수)는 손가락 센서로 비침습적으로 측정할 수 있는 미세혈관 혈류 지표입니다.

연구 방법

• 대상: 2019년 12월 ~ 2023년 6월, 북경协和医院 ICU에서 치료받은 패혈증 환자 645명 (Sepsis-3 기준, 18세 이상, 특정 제외 기준 적용).
• 데이터: 35개 임상 지표 (PI, 혈압, 심박수, 혈액 검사, 혈액가스, SOFA·APACHE II 점수 등).
• 모델 구축:
  • LASSO 회귀 + 로지스틱 회귀로 변수 선택.
  • 훈련 집단과 검증 집단으로 나누어 모델 개발.
• 평가: ROC 곡선(AUC), Calibration curve, Decision curve analysis (DCA).

주요 결과

• 병원 내 사망 예측 모델:
  • 훈련 집단 AUC 0.82, 검증 집단 AUC 0.73.
• 28일 사망 예측 모델:
  • 훈련 집단 AUC 0.79, 검증 집단 AUC 0.73.
• Calibration curve가 이상선(ideal line)과 잘 일치 → 예측값과 실제 결과가 일관됨.
• Decision curve 분석에서 임상적 순이익(net benefit)이 높아 실사용 가치가 우수함.

결론 및 의의

PI를 포함한

간단하고 비침습적인 지표들로 구성된 두 모델은

통계적으로 우수하고 임상적으로 유용.

의사가

패혈증 환자의 사망 위험을 더 정확하고 빠르게 평가할 수 있게 해

개인화된 치료 결정(항생제, 순환 지원 등)에 과학적 근거를 제공합니다.

PI는

제2형 당뇨병 환자에서 비침습적·간단한 신장 사건 예측 지표로

유용합니다.

특히

미세순환 장애 → 신장 간질 저산소증 → eGFR 저하 기전을

반영하는 것으로 보입니다.

low PI 환자는

적극적인 생활습관 개선, 혈당·혈압 관리 등을 통해

신장 합병증 예방이 필요할 수 있습니다.

본 연구는 

PI가 제2형 당뇨병 환자의 신장 사건(renal events) 예측 지표로서의 역할을 밝히기 위해

후향적 코호트 연구를 수행했습니다

배경 및 목적

당뇨병성 신장 질환(DKD)은 제2형 당뇨병 환자에서 말기신부전(ESRD)의 주요 원인으로, 최근 치료제(SGLT2 억제제 등)에도 불구하고 사망률과 의료 비용이 여전히 높습니다.

Peripheral Perfusion Index (PI, 말초 관류 지수)는

Masimo pulse oximeter로 발가락에서 비침습적으로 측정하는 미세순환 지표로,

말초 혈류 상태를 반영합니다.

.

연구 방법

• 대상: 2015~2016년 일본 Matsushita Memorial Hospital에 입원한 제2형 당뇨병 환자 566명.
• PI 측정: Masimo SET Radical-7 기기를 이용해 양쪽 발가락에서 측정 (평균값 사용). 중앙값 2.9% (IQR 1.8–4.8%).
• 추적 기간: 중앙 3.0년.
• 주요 결과 변수:
  • 1차: ESRD 또는 혈청 크레아티닌 2배 상승 (n=40, 7.1%).
  • 2차: ESRD + 크레아티닌 2배 + 신장/심혈관 사망 (n=44, 7.8%).
  • 3차: 알부민뇨 진행 (n=192, 33.9%).
• 통계: 다중 로지스틱 회귀분석 (연령, 당뇨 유병기간, BMI, 혈압, HbA1c, 크레아티닌, UACR 등 보정).

주요 결과

• PI가 높을수록 신장 사건 위험이 유의하게 감소:
  • ESRD/크레아티닌 2배: PI 1% 증가당 OR 0.823 (95% CI 0.680–0.970).
  • ESRD/크레아티닌 2배 + 사망: OR 0.803 (95% CI 0.665–0.944).
  • eGFR ≥60 mL/min/1.73m² 하위군에서도 비슷한 연관성 확인.
• 알부민뇨 진행과는 유의한 독립적 연관성 없음 (조정 후).
• PI는 연령·크레아티닌·UACR과 음의 상관, BMI·지질과 양의 상관을 보임.

결론 및 의의

PI는

제2형 당뇨병 환자에서 비침습적·간단한 신장 사건 예측 지표로

유용합니다.

특히

미세순환 장애 → 신장 간질 저산소증 → eGFR 저하 기전을

반영하는 것으로 보입니다.

low PI 환자는

적극적인 생활습관 개선, 혈당·혈압 관리 등을 통해

신장 합병증 예방이 필요할 수 있습니다.

본 review는 PI(Perfusion index)를

“traditional but neglected” indicator로 재평가하며,

critical care medicine에서 microcirculation-targeted resuscitation의 실질적 도구로 제안

1. 배경 및 PI의 생리학적 기초 (Graduate-level Physiology)

Peripheral Perfusion Index (PI)는

pulse oximetry의 photoplethysmography (PPG) 신호로부터 유도되는 비침습적 지표로,

pulsatile component (동맥 혈류, AC)와 non-pulsatile component (정맥·조직·골 등, DC)의 비율로 정의된다:

PI=ACDC×100(%)PI = \frac{AC}{DC} \times 100 (\%)PI=DCAC​×100(%)

• AC: 심박동에 따른 혈액량 변화 (arterial pulsation)
• DC: 지속적인 광 흡수 (venous blood, skin, bone 등)

PI는

말초 미세순환(microcirculation)의 surrogate marker로,

macrocirculation (CO, blood volume)과

microcirculation (vasomotor tone, endothelial function) 모두를 반영한다.

기존 SpO₂와 달리

오랫동안 undervalued되었으나,

shock resuscitation에서 macrocirculation normalization 후에도

persistent microcirculatory dysfunction이 존재한다는 증거 (e.g., SDF imaging 연구)로 인해

재조명되고 있다.

측정 시 고려사항:

• 표준 부위: middle finger (가장 안정적)
• 영향 요인: motion artifact, nail polish, ambient light, peripheral edema, temperature, pain/stress, vasoactive drugs, age/gender, vascular disease
• Inter-individual variability가 매우 크며 (skewed distribution), 절대값보다는 relative change (ΔPI)가 더 중요

2. Reference Range 및 Population별 분포

건강인: 1.4 (0.7–3.0) ~ 3.9 (2.9–6.1) 정도로 다양 (device-dependent).

중환자 (shock): median ~1.3, OHCA 후 ~0.7–1.2, 비생존자에서 더 낮음.

Critical threshold: PI < 1.0–1.4 정도에서 low perfusion으로 해석하나, 단일 cutoff보다는 trend monitoring이 핵심. (예: aortic regurgitation 시 high PI에도 tissue perfusion이 불량할 수 있음 → context-dependent interpretation 필수)

3. 주요 임상 적용 (Hemodynamic Management) (1) Fluid Responsiveness & Hypovolemia 평가

• Fluid challenge 또는 Passive Leg Raising (PLR) 후 ΔPI > 9% → fluid responder 예측 (sensitivity/specificity 우수)
• Septic shock: 250–750 mL crystalloid 후 PI ↑ 33% 또는 200 mL bolus 후 ↑ 5%
• Ventilated patient: Lung recruitment maneuver 시 PI ↓ ≥26% → stroke volume ↓ 예측
• Renal replacement therapy (RRT) 중 low baseline PI → hypotension risk ↑ → ultrafiltration rate 조정 필요

(2) Resuscitation Strategy (Macro + Micro coherence)

PI + ScvO₂ 조합으로 4가지 tissue perfusion phenotype 분류:

• Type 1 (low PI + low ScvO₂): macrocirculation optimization 우선
• Type 2 (low PI + normal ScvO₂): microcirculation-targeted therapy (infection control 등)
• Type 3/4: de-resuscitation (negative fluid balance) 고려

Peripheral perfusion-guided resuscitation (PI + CRT 등) → lactate-guided 대비 fluid volume ↓, organ failure score ↓, hospital stay ↓ (van Genderen et al.)

(3) 기타 응용

• Vasopressor titration: norepinephrine 등 사용 시 PI monitoring으로 과도한 vasoconstriction 방지
• Outcome prediction: Low PI → higher mortality (sepsis, OHCA, cardiac surgery)
• Pain assessment: PI ↓ = sympathetic activation → nociception indicator
• Regional anesthesia success: PI 변화로 block efficacy 평가
• Shock differentiation, weaning, postoperative monitoring 등

4. 제한점 및 Future Direction (Critical Appraisal)

• 장점: Continuous, non-invasive, low-cost, bedside-available (기존 pulse oximeter 활용)
• 한계:
  • High inter-/intra-individual variability
  • Device-specific reference range 부족
  • Macro-micro dissociation 상황에서 해석 어려움
  • Large RCT 부족 (PI-guided therapy의 hard outcome improvement 증거 제한)
• 미래 연구 필요:
  • Device-specific normal/critical value 정립
  • PI-guided protocol의 multicenter RCT (mortality, organ failure endpoint)
  • AI/ML을 활용한 multi-parameter integration (PI + lactate + CRT + SDF)

결론 및 임상적 의의

본 review는 PI를

“traditional but neglected” indicator로 재평가하며,

critical care medicine에서 microcirculation-targeted resuscitation의 실질적 도구로 제안한다.

PI는

macro-hemodynamic parameter (MAP, CO, ScvO₂)와

complementary하게 사용될 때 가장 강력하며,

personalized hemodynamic management의 한 축을 형성할 잠재력이 크다.

PI는

단순한 “perfusion number”가 아니라,

dynamic indicator of cardiovascular reserve와 microvascular reserve로 해석해야 한다.

향후 guideline (e.g., Surviving Sepsis) 업데이트 시

PI가 peripheral perfusion target으로 포함될 가능성이 높다

1. PI의 정의 및 측정 원리

• PI = (AC / DC) × 100 (%)
  • AC (Pulsatile component): 심박동에 따른 동맥 혈류 변화량 (광전용적맥파 PPG의 교류 성분)
  • DC (Non-pulsatile component): 정맥혈, 조직, 뼈 등에 의한 지속적 광 흡수 (직류 성분)
• Pulse oximeter (Masimo, Nellcor 등)에서 비침습적·연속적으로 실시간 측정. 그림 중앙 예시: PI 23 (상당히 높은 값, 좋은 관류 상태)

2. PI를 결정하는 주요 요인 (Determinants) Macro-circulation (좌측, 노란 박스)

   PI는 전신 혈역학을 강하게 반영합니다:

• Cardiac output (심박출량)
• Blood volume (순환 혈액량)
• Perfusion pressure (관류압 = MAP – CVP)
• Systemic vascular tone (전신 혈관 긴장도)

→ 이러한 macro 요인들이 PI에 직접적으로 반영(Reflect)됩니다.

Microcirculation (우측, 녹색 박스)

PI는 말초 미세순환의 surrogate marker로서 더 민감합니다:

• Regional blood flow, volume, and tone
• Microcirculatory edema (간질 부종)
• Microvascular constriction or tamponade (모세혈관 수축, 압박)

→ Macrocirculation이 정상화된 후에도 microcirculation dysfunction이 지속되는 “macro-micro dissociation” 현상을 PI가 잘 포착합니다.

3. PI에 영향을 미치는 임상적 요인 (Impact Factors, 하단 파란 박스)

   PI 값 자체를 왜곡하거나 변화시킬 수 있는 외부·내인성 요인들:

• Pain (통증 → 교감신경 활성화 → vasoconstriction → PI ↓)
• Stress (스트레스, 불안)
• Regional vascular disease (말초혈관질환, 동맥경화, 레이노증 등)
• Temperature (저체온 → PI ↓, 고체온 → PI ↑)

sPo2 산소포화도

1. 연구 배경 및 목적

• Apple Watch 등 웨어러블 기기의 반사형 Pulse Oximetry (SpO₂) 기능을 활용해 대규모 건강인 코호트에서 자연스러운(real-world) 조건 하의 혈중 산소 포화도를 분석.
• 기존 연구들은 소규모·실험실 조건(arterial blood gas) 중심이었으나, 본 연구는 72백만 개 SpO₂ 측정값(33,080명, 1인당 중앙 1,772회)을 통해 24시간 순환(circadian) 패턴, 연령·성별·BMI·고도·인종 등의 영향을 정량화.
• PI(Peripheral Perfusion Index)와 연계: Apple Watch는 SpO₂와 함께 PI도 측정 가능하나, 본 연구는 주로 SpO₂에 초점.

2. 연구 방법

• 대상: Apple Heart & Movement Study 참여자 (건강인 중심, 미국).
• 측정: Apple Watch의 자동 배경(background) SpO₂ 측정 (하루 종일).
• 분석:
  • Daytime SpO₂ (dSpO₂): 낮 시간 평균.
  • Nocturnal SpO₂ (nSpO₂): 야간 평균.
  • 다변량 OLS 회귀 (연령, 성별, BMI, 고도, 인종/민족 등).
• 24시간 프로파일 생성 및 통계 모델링.

3. 주요 결과 (Key Findings)

• 전체 코호트 평균:
  • Daytime SpO₂: 96.17% (SD 1.28%)
  • Nocturnal SpO₂: 95.38% (SD 1.47%)
  • Day-Night 차이 (Δ): 0.78% (SD 0.98%) → 밤에 평균 0.8% 낮음.
• 24시간 순환 패턴: 모든 그룹에서 sinusoidal (낮 최고 ~11시, 밤 최저 ~01시). 고위험 그룹(고령, 고BMI, 고고도)에서 nocturnal drop이 더 크다.
• 영향 요인 (회귀 분석):
  • 연령 ↑: SpO₂ ↓ (여성에서 더 급격한 감소).
  • BMI ↑: SpO₂ ↓ (남성에서 더 큰 영향).
  • 고도 ↑: SpO₂ ↓ (예상대로).
  • 성별: 여성은 daytime SpO₂ 약간 높지만, 연령·BMI에 더 민감.
  • 인종/민족: Daytime에서 소수 그룹(Hispanic 등)에서 약간 낮음 (최대 0.13% 차이), nocturnal에서는 유의미 차이 거의 없음.
  • 저고도(<155m) 연령 모델: 기존 arterial SaO₂ reference (Crapo et al.)와 매우 잘 일치.
• Nocturnal SpO₂가 daytime보다 변화에 더 민감 (R² 높음, slope 크다) → 수면 중 미세순환/호흡 변화 반영.

4. 결론 및 임상적 의의

• 건강인 reference range를 실생활 조건에서 대규모로 제시 → 웨어러블 SpO₂의 정상 범위·변화 패턴 정립.
• 임상 적용:
  • 만성 폐질환(COPD), 수면 무호흡, 심부전 screening.
  • PI와 함께 사용 시 microcirculation + oxygenation 평가 강화 (이전 패혈증·당뇨 연구와 연계).
  • 고령·비만·고지대 거주자에서 nocturnal hypoxemia 주의

공통 패턴

• 최고점: 오전 10~12시경 (96.5~97.0%)
• 최저점: 새벽 1~4시경 (야간 저하)
• Day-Night 차이: 평균 0.78% (야간에 더 낮음)
• 모든 그룹에서 낮 시간대에 상승 → 오후 유지 → 야간 하강 패턴이 일관됨

---

Panel a: 연령별 (Age Group)

• 연령이 증가할수록 전체 SpO₂ 수준이 명확히 감소
  • ≤30세 (파랑): 최고 (peak ~96.7%)
  • 30~40세 (초록)
  • 40~50세 (빨강)
  • 50~60세 (보라)
  • 60~70세 (주황)
  • >70세 (청록): 가장 낮음 (peak ~95.4%, 밤에는 94.2%까지 하락)
• 고령일수록 야간 저하 폭이 더 크고, 변동성도 증가하는 경향

Panel b: BMI별 (Body Mass Index)

• BMI가 증가할수록 SpO₂가 체계적으로 감소
  • BMI ≤20 (파랑): 최고
  • 20~25 (초록)
  • 25~30 (빨강)
  • 30~35 (보라)
  • 35~40 (주황)
  • >40 (청록): 가장 낮음 (peak ~95.5%, 밤에는 94.7%대)
• 특히 비만(BMI≥30) 그룹에서 낮 시간대 상승폭이 작고, 전체 수준이 낮음

Panel c: 거주 고도별 (Home Altitude)

• 고도가 높을수록 SpO₂가 급격히 감소 (예상대로 가장 강한 영향)
  • ≤500m (파랑): 가장 높음 (peak ~96.5%)
  • 500~1,000m (초록)
  • 1,000~1,500m (빨강)
  • >1,500m (보라): 현저히 낮음 (peak ~95.1%, 밤에는 93.5%까지 하락)
• 고도 차이에 따른 baseline shift가 매우 명확

Panel d: 성별 + 연령 조합 (저고도·정상 BMI 고정)

• 젊은 그룹 (20~30세):
  • 여성 (파랑) vs 남성 (초록): 여성의 SpO₂가 약간 높음
• 고령 그룹 (60~70세):
  • 여성 (빨강) vs 남성 (보라): 남성이 여성보다 SpO₂가 높음
• 즉, 성별 효과는 연령에 따라 역전되는 interaction이 관찰됨
• 고령 여성에서 특히 야간 저하가 두드러짐

---

임상적·연구적 함의 (Graduate level)

1. Reference Range 정립: 건강인 실생활 SpO₂ 기준치를 제시. 기존 병원 내 arterial blood gas 데이터와 잘 일치하지만, 연령·BMI·고도별 stratified normal range가 필요함을 시사.
2. Circadian Rhythm: 모든 인구집단에서 일관된 24시간 패턴 → 수면 무호흡, COPD, 심부전 환자 모니터링 시 nocturnal dip을 중요한 지표로 활용 가능.
3. 위험군 식별: 고령, 고BMI, 고지대 거주자, 특히 고령 여성은 baseline SpO₂가 낮고 변동성이 커서 웨어러블 조기 경보 대상.
4. PI와의 연계: 이전 PI 논문들과 함께 보면, 저PI + 저SpO₂ 조합은 microcirculation + oxygenation 장애를 동시에 시사하는 강력한 위험 신호가 될 수 있음.

이 Figure는 Apple Watch의 임상적 유효성을 뒷받침하는 가장 설득력 있는 population-level evidence 중 하나

주요 특징

• 전체 평균 수준:
  • Daytime (08:00~20:00): 최고 약 96.3~96.4% (정오 12시경 peak)
  • Nighttime: 최저 약 95.4~95.5% (새벽 00:00~04:00)
  • Day-Night 차이 (Δ): 평균 0.78~0.9% 정도의 명확한 circadian dip
• 패턴 형태:
  • Sinusoidal (사인파형) circadian rhythm이 매우 뚜렷
  • 새벽~오전: 점진적 상승 → 오전 8시 이후 급상승
  • 정오~오후: plateau (안정적 최고 유지)
  • 저녁~밤: 서서히 하강 → 밤에 가장 낮음
  • Shaded area: 표준편차(SD) 범위로, 개인 간 변동성이 상당함을 보여줌 (특히 야간에 더 넓음)

임상·생리학적 해석 (대학원 수준)

1. 생리적 기전:
   • 낮 시간대 상승: 활동 증가 → 심박출량 증가, 환기-관류(V/Q) matching 개선
   • 야간 하강: 수면 중 호흡수 감소, 기능적 잔기용량(FR C) 감소, 미세 무기폐(atelectasis) 증가, 교감신경 저하 → physiological nocturnal hypoxemia
   • 이는 건강인에서도 관찰되는 정상 현상이지만, 고령·비만·고도·심폐질환에서는 dip의 폭과 지속시간이 증가하여 임상적 의미가 커진다.
2. 이전 Figure (Panel a~d)와의 연계:
   • Figure 2는 전체 코호트의 aggregate profile이며, Panel a~d는 subgroup별 stratified profile이다.
   • 고령(>70세), 고BMI(>40), 고도(>1500m)에서는 baseline이 전체 평균보다 1~2% 낮고, nocturnal dip이 더 가파르다.
   • 성별·연령 interaction도 Figure 2의 broad SD를 설명하는 요인 중 하나.
3. 웨어러블 기기 임상 적용성:
   • Apple Watch 등 소비자 기기의 SpO₂가 실제 건강인 reference range를 제공한다는 강력한 evidence.
   • 개인화된 기준(personal baseline) 설정의 중요성 강조: 한 번의 측정이 아닌 24시간 trend와 개인 내 deviation을 보는 것이 핵심.
   • PI(Peripheral Perfusion Index)와 함께 사용하면 oxygenation + perfusion의 dual monitoring이 가능해짐 (이전 패혈증·당뇨 연구 연계).

결론적 함의

이 그래프는 “정상” SpO₂도 시간대·개인 특성에 따라 상당히 변동한다는 사실을 대규모 실생활 데이터로 증명합니다. 임상에서는 단일 시점 SpO₂ 95% 미만 = 이상이라는 단순 기준 대신, 환자의 연령·BMI·고도·시간대별 expected range를 고려한 해석이 필요함을 시사합니다.

특히 만성 질환자 모니터링 (COPD, 심부전, 수면 무호흡)이나 원격 환자 관리에서 nocturnal SpO₂ dip을 조기 경보 지표로 활용할 수 있는 과학적 근거를 제시

sPO2와 PI(perfusion index)의 관계

1. 배경 및 목적 (Graduate-level Context)

Pulse oximetry (SpO₂)는

ICU에서 필수 모니터링 도구이지만,

SaO₂ (co-oximetry로 측정한 동맥혈 실제 산소 포화도)와의 discrepancy가

특히 저관류(low perfusion) 상태에서 자주 발생합니다.

Peripheral Perfusion Index (PI)는

pulse oximeter가 제공하는 pulsatile/non-pulsatile blood flow 비율로,

SpO₂ 측정의 신뢰성 predictor로 주목받고 있습니다.

본 연구는

저PI가 SpO₂–SaO₂ 간 clinically significant discrepancy (±5%) 위험을 증가시키는지를

ICU 환자에서 후향적으로 평가했습니다.

(Manufacturer 기준 low PI = 0.02–0.1이지만, 실제 ICU에서는 더 높은 cutoff가 필요할 수 있음)

2. 연구 방법

• 디자인: Retrospective cohort study (New Zealand 단일 ICU).
• 대상: 2021.5–12월, 80명 ICU 환자 → 총 330쌍 (SpO₂ + PI + simultaneous arterial blood gas).
• 측정 기기: Mindray pulse oximeter (finger probe) + Radiometer ABL 800 co-oximetry.
• 분석:
  • PI를 3군으로 범주화: <0.6, 0.6–3, >3 (scatter plot 기반 variation 변화점).
  • Bland-Altman analysis, bias, limits of agreement (LoA).
  • Clinically significant discrepancy: ±5%.
  • Odds Ratio (OR) 계산.

3. 주요 결과 (Key Findings)

• • Bias: +0.33% (SpO₂가 SaO₂를 약간 과대평가)
  • Precision: 2.3, Accuracy: 2.36 (Manufacturer 기준 충족)
• PI 범위관측 수Lower LoAUpper LoABias
• • PI <0.6: 13.2% (vs 다른 군 3.8–5.1%)
  • OR 3.36 (95% CI 1.25–8.98, p=0.02)
• • PI <0.6에서 OR 5.57 (95% CI 1.34–23.02, p=0.02) → SpO₂가 실제보다 높게 나오는 경향.

4. 결론 및 임상적 의의 (Critical Appraisal)

• 저PI (<0.6)는 SpO₂ 정확도를 유의하게 떨어뜨리고, 특히 SpO₂ overestimation 위험을 증가시킨다.
• Manufacturer의 low perfusion 기준(0.02–0.1)보다 임상적으로 PI <0.6이 더 의미 있는 cutoff.
• 임상 권고:
  • PI <0.6 지속 시 SpO₂만 믿지 말고 ABG(동맥혈 가스) 확인을 늘려야 함.
  • 저관류 환자(쇼크, sepsis, vasoconstrictor 사용)에서 특히 주의.

Eur J Med Res

. 2024 Sep 11;29:457. doi: 10.1186/s40001-024-02048-3

Peripheral perfusion index of pulse oximetry in adult patients: a narrative review

Xiaotong Sun 1,#, Huaiwu He 1,✉,#, Mengru Xu 1, Yun Long 1

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PMCID: PMC11389527  PMID: 39261939

Abstract

The peripheral perfusion index (PI) is derived from pulse oximetry and is defined as the ratio of the pulse wave of the pulsatile portion (arteries) to the non-pulsatile portion (venous and other tissues). A growing number of clinical studies have supported the use of PI in various clinical scenarios, such as guiding hemodynamic management and serving as an indicator of outcome and organ function. In this review, we will introduce and discuss this traditional but neglected indicator of the peripheral microcirculatory perfusion. Further clinical trials are required to clarify the normal and critical values of PI for different monitoring devices in various clinical conditions, to establish different standards of PI-guided strategies, and to determine the effect of PI-guided therapy on outcome.

초록

말초 관류 지수(Peripheral Perfusion Index, PI)는

맥박 산소 포화도 측정 장치에서 유도되며,

맥동 부분(동맥)의 맥파와 비맥동 부분(정맥 및 기타 조직)의 비율로 정의됩니다.

점점 더 많은 임상 연구에서

다양한 임상 상황에서 PI의 사용이 지지되고 있으며,

혈역학 관리 지침 제공,

예후 및 장기 기능의 지표로 활용되고 있습니다.

본 리뷰에서는

전통적이지만 오랫동안 간과되어 온

말초 미세순환 관류의 지표인 PI를 소개하고 논의하고자 합니다.

향후 임상 시험을 통해

다양한 모니터링 장치와 임상 조건에서 PI의 정상 및 임계값을 명확히 하고,

PI 기반 전략의 표준을 수립하며,

PI 유도 치료가 예후에 미치는 영향을 규명해야 합니다.

Keywords: Peripheral perfusion index, Pulse oximetry, Shock, Critical care/emergency medicine

Introduction

Pulse oximetry has been widely used in clinical practice. The pulse waveform recorded by photoplethysmography could provide information on tissue perfusion using changes in light transmission with changes in blood volume within the tissue [1, 2]. The peripheral perfusion index (PI) was derived from the peripheral pulse waveform, defined as the ratio of the pulse wave of the pulsatile portion to the non-pulsatile portion. PI reflects the change in blood volume with each heartbeat in the fingers. It is easy to measure and could be displayed continuously on the monitor. PI works as a ratio without a unit, and it does not measure direct tissue perfusion. In contrast to the SpO2, the PI has traditionally been neglected. However, the interest of using PI to assess peripheral microcirculatory perfusion has brought it to the forefront of critical care medicine. Numerous clinical studies had shown that normalized macro-circulatory parameters could not guarantee the restoration of microcirculatory perfusion [3, 4], and attention has been paid on these microcirculatory perfusion targets during shock resuscitation. New technologies and parameters for microcirculation assessment have undergone great development, such as sublingual microcirculation by side-stream dark-field (SDF) imaging [5], tissue oxygen saturation [6] and transcutaneous partial pressure of oxygen [6], providing much insight into accurate assessment of microcirculation. PI is also considered a promising indicator of peripheral microcirculation. Many studies have found that PI can provide useful information for shock resuscitation [7], fluid management [8], vasopressor therapy [9], outcome prediction [10, 11], risk stratification [12], and pain assessment [13]. In this narrative review, we reviewed the literatures on the use of PI in different clinical conditions, explored the reference range, revealed potential benefits, and summarized the challenge and future research direction of PI in critically ill adult patients.

서론

맥박 산소 측정법(Pulse oximetry)은

임상에서 널리 사용되고 있습니다.

광용적맥파(photoplethysmography)로 기록된 맥파는

조직 내 혈액량 변화에 따른 빛 투과도의 변화를 이용하여

조직 관류에 대한 정보를 제공할 수 있습니다[1, 2].

말초 관류 지수(PI)는

말초 맥파로부터 유도되며,

맥동 부분의 맥파와 비맥동 부분의 비율로 정의

PI는

손가락에서 심장 박동에 따른 혈액량 변화를 반영합니다.

측정이 쉽고 모니터에 연속적으로 표시될 수 있습니다.

PI는

단위가 없는 비율로,

직접적인 조직 관류를 측정하지 않습니다.

SpO₂와 달리 PI는

전통적으로 간과되어 왔습니다.

그러나

말초 미세순환 관류 평가를 위한 PI의 활용 관심이 높아지면서

중환의학의 최전선에 자리 잡게 되었습니다.

많은 임상 연구에서

정상화된 거대순환(macro-circulation) 지표만으로는

미세순환 관류의 회복을 보장할 수 없다는 것이 밝혀졌으며[3, 4],

쇼크 소생술 동안 미세순환 관류 목표에 대한 관심이 증가하고 있습니다.

설하 미세순환(side-stream dark-field imaging, SDF)[5],

조직 산소 포화도[6],

경피적 산소 분압[6] 등

미세순환 평가를 위한 새로운 기술과 지표들이 크게 발전하여

미세순환의 정확한 평가에 많은 통찰을 제공하고 있습니다.

3가지 간단 설명

1. 설하 미세순환 (Side-stream Dark-Field Imaging, SDF)
   • 무엇인가? 혀 아래(설하) 점막의 아주 작은 혈관(미세혈관)을 직접 사진처럼 보는 기술입니다.
   • 특징: 특수 카메라를 혀 아래에 대고 혈액이 어떻게 흐르는지 실시간으로 관찰할 수 있어요.
   • 왜 쓰나? 쇼크 환자에서 미세순환이 제대로 회복되었는지 가장 정확하게 확인하는 방법 중 하나입니다.
     
     
     
2. 조직 산소 포화도 (Tissue Oxygen Saturation)
   • 무엇인가? 피부나 근육 같은 조직에 실제로 산소가 얼마나 잘 공급되고 있는지를 백분율(%)로 측정하는 값.
   • 측정 방법: 주로 근적외선(NIRS) 센서를 피부에 붙여서 비침습적으로 측정합니다.
   • 의미: 혈액 속 산소(SpO₂)와 달리, 조직 수준에서 산소가 제대로 사용되고 있는지 알려줍니다.
     
     
     
3. 경피적 산소 분압 (Transcutaneous Partial Pressure of Oxygen, TcPO₂)
   • 무엇인가? 피부를 통해 측정하는 산소 압력(mmHg)입니다.
   • 측정 방법: 피부에 센서를 붙이고 살짝 데워서 피부 아래 모세혈관의 산소 압력을 측정합니다.
   • 의미: 조직으로 가는 산소 공급이 충분한지를 직접적으로 평가할 수 있습니다. 값이 낮으면 미세순환 장애를 의심합니다.

한 줄 요약

• SDF: 미세혈관을 직접 눈으로 보는 방법
• 조직 산소 포화도: 조직이 산소를 얼마나 잘 받고 있는지 %로 보는 방법
• 경피적 산소 분압: 조직에 산소 압력이 얼마나 되는지 압력으로 보는 방법

이 세 가지는 모두 “거대순환(혈압·맥박)은 정상인데 미세순환은 안 좋을 수 있다”는 점을 확인하는 데 중요한 최신 지표들입니다.

PI 또한

말초 미세순환의 유망한 지표로 여겨지고 있습니다.

많은 연구에서 PI가

쇼크 소생술[7],

체액 관리[8],

승압제 치료[9],

예후 예측[10, 11],

위험 계층화[12],

통증 평가[13] 등에

유용한 정보를 제공할 수 있음을 보여주었습니다.

information for shock resuscitation [7], 

fluid management [8],

vasopressor therapy [9],

outcome prediction [10, 11],

risk stratification [12], and

pain assessment [13]

PI가 유용하다고 알려진 6가지 임상 영역:

1. 쇼크 소생술 [7]
   • 쇼크(혈압이 떨어지고 장기가 위험한 상태) 환자를 살릴 때, 혈압·맥박 같은 거대순환뿐 아니라 미세순환이 제대로 회복되었는지 PI로 확인하는 데 사용.
2. 체액 관리 [8] (Fluid management)
   • 수액(링거)을 언제, 얼마나 줄지 결정할 때 PI를 참고.
   • PI가 너무 낮으면 수액이 더 필요할 수 있고, 너무 높으면 과부하를 의심할 수 있음.
3. 승압제 치료 [9] (Vasopressor therapy)
   • 노르에피네프린 같은 혈압 올리는 약을 쓸 때, 약이 미세혈관을 과도하게 수축시키는지 PI로 모니터링.
4. 예후 예측 [10, 11] (Outcome prediction)
   • PI 값이 지속적으로 낮으면 환자의 예후(회복 가능성)가 나쁠 수 있다는 연구 결과가 많음.
   • 즉, 환자 상태를 예측하는 지표로 활용.
5. 위험 계층화 [12] (Risk stratification)
   • 환자를 위험도별로 분류할 때 PI를 사용.
   • 예: 응급실에서 중증도 판단, 중환자실 입실 기준 등.
6. 통증 평가 [13] (Pain assessment)
   • 특히 말을 못 하는 중환자나 신생아에서 통증 때문에 미세순환이 나빠지면 PI가 떨어짐.
   • 객관적인 통증 지표로 활용 가능.

본 서사적 리뷰(narrative review)에서는

다양한 임상 조건에서의 PI 사용에 관한 문헌을 검토하고,

참조 범위를 탐색하며,

잠재적 이점과 중증 성인 환자에서 PI의 도전 및 미래 연구 방향을 요약하였습니다.

Measurement and reference range of PI

(1) Measurement principle

The pulse oximetry probe generates ultra-red light beams whose transmitted intensities are converted into an electrical current by a photodetector after passing through tissue. The signal received by the photodetector is then separated into pulsatile and non-pulsatile signals. The pulsatile signal represents variations in light absorption due to pulsatile vessels under variations in arterial pressure. It is an indirect measurement of arterial volume variation during the cardiac cycle. Non-pulsatile signal is the continuous light absorption from non-pulsatile capillaries, venous vessels, skin, soft tissue and bone. PI is the ratio of pulsatile to non-pulsatile light absorption of the photoplethysmography signal.

PI의 측정 및 참조 범위

(1) 측정 원리 

맥박 산소 측정 프로브는

적외선 광선을 발생시키고,

조직을 통과한 후 광검출기에 의해 전기 신호로 변환됩니다.

광검출기가 수신한 신호는

맥동 신호와 비맥동 신호로 분리됩니다.

맥동 신호는

동맥압 변화에 따른 맥동 혈관의 빛 흡수 변화를 나타내며,

심장 주기 동안 동맥 용적 변화를 간접적으로 측정합니다.

비맥동 신호는

비맥동 모세혈관, 정맥 혈관, 피부, 연조직 및 뼈로부터의 지속적인 빛 흡수입니다.

PI는

광용적맥파 신호의 맥동 성분과 비맥동 성분의 빛 흡수 비율입니다.

(2) Measurement method

It is important for intensivists to obtain an accurate PI value before using PI to guide therapy at the bedside. These following factors that affect accurate signal acquisition should be excluded: device connection, nail polish, ambient light, motion artifacts caused by spontaneous movement [14]. For the measurement site, PI can be obtained from fingers, toes, forehead, earlobe, etc. The middle finger is the most common site for PI monitoring in clinical trials and should be considered the standard site for PI monitoring. One study found a similar trend in obtaining PI through the fingers, forehead and earlobe of 29 adult patients undergoing surgery [15]. Moreover, the PI value varies on different fingers [16]. In healthy adults, Swain et al. [17] found the highest PI was obtained via the middle finger, while Sapra et al. [18] recorded the maximal PI via the right-hand ring finger. Further investigations are required to validate the relevance of obtaining PI at different measurement sites. Furthermore, individual variations in tissue edema and differences in finger size should be taken into account when interpreting the PI value.

(2) 측정 방법

중환의사는

침상에서 PI를 치료 지침으로 사용하기 전에 정확한 PI 값을 얻는 것이 중요합니다.

정확한 신호 획득을 방해하는

다음 요인들을 배제해야 합니다:

장치 연결 문제,

매니큐어,

주변광,

자발적 움직임으로 인한 운동 인공물(motion artifacts)[14].

실전에서 바로 적용할 수 있는 해결 방법

1. 가장 효과적인 방법 — 센서 커버 사용
   • 불투명한 센서 커버 또는 차광 패드를 사용하세요.
   • 많은 병원에서 검은색 테이프, 거즈 + 테이프, 또는 전용 shielding cover를 씌웁니다.
   • Masimo, Nellcor 등의 최신 기기는 ambient light shielding 기능이 내장된 센서도 있습니다.
2. 측정 부위를 가리기
   • 손가락에 센서를 붙인 후 손 전체를 담요, 수건, 또는 환자 가운으로 완전히 가려주세요.
   • 특히 수술실, 중환자실처럼 조명이 밝은 곳에서는 필수입니다.
3. 조명 환경 조절
   • 가능한 한 방 불을 살짝 어둡게 하거나, 환자 손 쪽 조명을 끄세요.
   • 형광등, 수술등, 창문 빛(햇빛)을 직접적으로 피하세요.
4. 센서 위치 최적화
   • 중지(가운데 손가락)를 선호 (PI 값이 가장 안정적)
   • 가능하면 손바닥 쪽으로 센서를 붙여 주변광 차단에 유리하게 합니다.
   • 발가락이나 이마 센서도 주변광 영향을 상대적으로 적게 받습니다.
5. 기기별 팁
   • Masimo Radical-7 등 고성능 기기 → Ambient Light Rejection 기능이 강력합니다.
   • 일반 저가형 기기 → 위의 차광 조치가 더 중요합니다.

추가로 같이 해결해야 할 것들 (같은 문단에 나온 항목)

• 매니큐어: 투명/연한 색 제외하고 모두 제거 (특히 검정, 빨강 계열)
• 운동 인공물(Motion artifacts): 환자가 손을 움직이지 않도록 고정하거나, 안정을 취하게 함
• 저체온: 손을 따뜻하게 유지 (PI 저하의 큰 원인)

측정 부위로는

손가락, 발가락, 이마, 귓불 등이 가능합니다.

임상 시험에서는

중지가 PI 모니터링의 가장 흔한 부위이며,

PI 모니터링의 표준 부위로 고려되어야 합니다.

한 연구에서 29명의 성인 수술 환자에서

손가락, 이마, 귓불을 통한 PI가 유사한 경향을 보였습니다[15].

또한

PI 값은

서로 다른 손가락에서 차이가 납니다[16].

건강한 성인에서 Swain et al.[17]은

중지에서 가장 높은 PI를 관찰하였고,

Sapra et al.[18]은 오른손 약지에서 최대 PI를 기록했습니다.

또한

조직 부종의 개인차와 손가락 크기 차이를

PI 값 해석 시 고려해야 합니다.

(3) Measurement determinants and potential impact factors

Two main determinants of PI are macro-circulation and regional microcirculation. Macro-circulation dysfunction, such as hypovolemia, low cardiac output (CO) and abnormal vascular tone, could directly lead to an impaired PI. Moreover, microcirculation failure after the correction of macro-circulation could result in a low PI. In addition, many other factors such as peripheral vascular diseases, body temperature, pain and stress could impact PI [19–21]. Therefore, both main determinants and other impact factors mentioned above need to be taken into account when interpreting PI. Figure 1 summarizes the impact factors of PI. In addition, studies have shown that gender, age, weight and body position can influence PI values [22–24].

(3) 측정 결정 요인 및 잠재적 영향 요인 

PI의 두 가지 주요 결정 요인은

거대순환(macro-circulation)과 국소 미세순환(regional microcirculation)입니다.

저혈량증,

낮은 심박출량(CO),

비정상적인 혈관 긴장도 등의 거대순환 기능 장애는

PI 저하를 직접 초래할 수 있습니다.

또한

거대순환 교정 후에도

미세순환 실패가 발생하면 PI가 낮아질 수 있습니다.

그 외에

말초 혈관 질환, 체온, 통증, 스트레스 등의 많은 요인들이

PI에 영향을 미칠 수 있습니다[19–21].

따라서

PI를 해석할 때 위의

주요 결정 요인과 기타 영향 요인을 모두 고려해야 합니다.

Figure 1은

PI의 영향 요인을 요약하고 있습니다.

또한 연구에 따르면

성별, 연령, 체중, 체위가 PI 값에 영향을 줄 수 있습니다[22–24].

Fig. 1.

1. PI의 주요 결정 요인 (Determining Factors) 두 가지 큰 축으로 나뉩니다:

• 거대순환 (Macro-circulation)
  • 심박출량 (Cardiac output)
  • 혈액량 (Blood volume)
  • 관류 압력 (Perfusion pressure)
  • 전신 혈관 긴장도 (Systemic vascular tone) → 전체적인 혈액 공급이 PI에 큰 영향을 줌
• 국소 미세순환 (Microcirculation)
  • 국소 혈류와 용적
  • 혈관 긴장도
  • 미세순환 부종, 혈관 수축/압박 → 손가락 등 측정 부위의 작은 혈관 상태를 반영

2. PI에 영향을 주는 기타 요인 (Impact Factors)

• 통증 (Pain)
• 스트레스 (Stress)
• 국소 혈관 질환
• 체온 (Temperature)

Determinants and impact factors of PI. Determinants of PI include cardiac output [25], blood volume [26], perfusion pressure, vascular tone [20], microcirculation failure [27]. Impact factors of PI include pain [22], stress [13], peripheral vascular diseases [19] and body temperature [28]

(4) PI reference range in different populations

PI has high interindividual variability, and its distribution is skewed in healthy volunteers and critically ill patients [29]. Lima et al. [29] showed that PI was 1.4 (0.7–3.0), but another study found PI was 3.9 (2.9–6.1) in the healthy adults [30]. Different measuring devices and populations might explain the different reference range. Compared to the healthy adults, critically ill patients had a lower PI value [31–33]. Moreover, the reference range varied among critically ill patients with different diseases. The median PI was 1.3 in patients with shock [31], and the PI was 1.2 in the patients with pre-hospital return of spontaneous circulation (ROSC) after out-of-hospital cardiac arrest (OHCA) [32]. In addition, PI was found to be 0.8 and 0.7 in in survivors and non-survivors under therapeutic hypothermia to 33 °C after OHCA, respectively [33]. The PI reference range reported in different populations are summarized in Table 1.

(4) 다양한 집단에서의 PI 참조 범위

PI는

개인 간 변동성이 매우 크며,

건강한 지원자와 중환자 모두에서 분포가 치우쳐(skewed) 있습니다[29].

Lima et al.[29]은

PI를 1.4 (0.7–3.0)로 보고하였으나,

다른 연구에서는 건강한 성인의 PI가 3.9 (2.9–6.1)로 나타났습니다[30].

이러한 참조 범위의 차이는

사용된 측정 장치와 연구 대상 집단의 차이로 설명될 수 있습니다.

건강한 성인에 비해

중환자들은 전반적으로 PI 값이 더 낮았습니다[31–33].

또한 서로 다른 질환을 가진 중환자들 사이에서도

참조 범위가 다양하게 나타났습니다.

쇼크 환자들의 중앙값 PI는 1.3이었고[31],

병원 밖 심정지(OHCA) 후 자발순환회복(ROSC)에 성공한 환자들의 PI는 1.2였습니다[32].

또한

OHCA 후 치료적 저체온요법(33℃)을 시행받은 환자 중 생존자에서는

PI가 0.8, 사망자에서는 0.7로 관찰되었습니다[33]

Table 1.

PI values in different populations

Study populationAge, yrmedian (IQR)Measurement sitePI valuemedian (IQR) /mean (SD)

Healthy adults (n = 108) [29]		36 (30–45)	Fingers	1.4 (0.7–3.0)
Healthy adults (n = 180) [30]		32 (21–39)	Fingers	3.9 (2.9–6.1)
Patients with circulatory shock (n = 70) [31]		63 (53–73)	Fingers	1.3 (0.5–2.1)
Patients with ROSC after OHCA (n = 164) [32]		70 (58.5–78)	Fingers	1.2 (0.6–2.38)
Patients with therapeutic hypothermia (33 °C) after OHCA [33]
Survivors (n = 19)		59 (57–76)	Fingers	0.8 (0.13)
Nonsurvivors (n = 6)		71 (66–79)		0.7 (0.23)

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PI peripheral perfusion index, IQR interquartile range, SD standard deviation, ROSC return of spontaneous circulation, OHCA out-of-hospital cardiac arrest

If a single PI value is below the critical reference value, it could be taken as an early warning indicator of low tissue perfusion. It should be noted, however, that it is difficult to eval‎uate PI as an absolute value. PI is a ratio without units and must be eval‎uated on a relative basis. Hence, pursuing a higher PI value could not guarantee a good perfusion in some special conditions. For example, patients with a PI of 1 usually have better perfusion than patients with a PI of 0.1. However, a PI of 10 is not necessarily better than a PI of 6 in patients with aortic regurgitation. The high PI could be caused by a high pulse pressure in this condition, where tissue perfusion is not necessarily good. Mongkolpun et al. [31] also found that capillary refill time (CRT) and skin laser Doppler performed better than PI in predicting outcome in patients with circulatory shock. The authors found some shock patients had a PI > 1.4. Hence, combining PI with other perfusion parameters is helpful in making a comprehensive decision about tissue perfusion.

단일 PI 값이 임계 참조치 이하로 떨어지면,

조기 경고 지표로 활용하여 저관류 상태를 의심할 수 있습니다.

그러나

PI를 절대값으로 평가하는 것은 어렵다는 점을 유의해야 합니다.

PI는

단위가 없는 비율(ratio)이기 때문에

상대적인 관점에서 평가해야 합니다.

따라서

일부 특수 상황에서는 PI 값을 높게 만드는 것만으로는

반드시 좋은 관류를 보장할 수 없습니다.

예를 들어,

PI가 1인 환자는 PI가 0.1인 환자보다 일반적으로 관류 상태가更好하지만,

대동맥판 폐쇄부전(aortic regurgitation) 환자에서는

PI 10이 PI 6보다 반드시 더 좋은 것은 아닙니다.

이 경우

높은 PI는 높은 맥압(pulse pressure) 때문에 발생할 수 있으며,

실제 조직 관류는 반드시 좋다고 할 수 없습니다.

Mongkolpun et al.[31]은

순환기 쇼크 환자에서 모세혈관 재충전 시간(CRT)과 피부 레이저 도플러가

PI보다 예후 예측에 더 우수하다고 보고했습니다.

저자들은

일부 쇼크 환자에서 PI > 1.4를 보이기도 했다고 밝혔습니다.

따라서

PI를 다른 관류 지표들과 종합적으로 사용하는 것이

조직 관류에 대한 보다 정확한 판단에 도움이 됩니다.

Applications for hemodynamic management

Since macro-circulation and microcirculation could impact PI value, the PI is used to reflect macro-circulatory and microcirculatory related contents.

혈역학 관리에서의 적용

거대순환과 미세순환이 모두 PI 값에 영향을 미치기 때문에,

PI는 거대순환 및 미세순환과 관련된 상태를 반영하는 지표로 활용됩니다.

(1) Assessment of fluid response and hypovolemia

As PI has been shown to reflect CO and the regional blood volume [34], an increase in PI after a rapid fluid infusion or passive leg raising (PLR) test might indicate the presence of fluid response. Studies using PI to predict fluid response are summarized in Table 2. In patients with septic shock, a 33% increase in PI after infusing 250 mL to 750 mL of crystalloid over 30 min [34] or a 5% increase in PI after infusing 200 mL of crystalloid over 1 min could predict fluid response [35]. Besides, a PLR-induced increase in PI > 9% reliably detected a positive PLR test in patients with shock [25]. Concerning ventilated patients, methods using heart–lung interactions are feasible to identify fluid responders. For example, a lung recruitment maneuver-induced decrease in PI ≥ 26% was predictive of a decrease in the stroke volume ≥ 30% [36], and an increase in PI > 2.5% during the end-expiratory occlusion test could detect a positive PLR test [37]. A large variation in the PI cutoff value (from 2.5% to 33%) might be due to different methods of assessing fluid response. In addition, the correlation between PI and cardiac index (CI) was not good and varied between studies (r value of PI and CI ranged from 0.39 to 0.83). Further studies with larger samples are required to determine the cutoff value for using the change in PI to predict fluid response under different conditions.

(1) 체액 반응성과 저혈량증 평가 

PI는

심박출량(CO)과 국소 혈액량을 반영하는 것으로 알려져 있습니다[34].

따라서

빠른 수액 주입이나 

수동 다리 거상(PLR) 검사 후 PI가 증가하면

체액 반응성(fluid responsiveness)이 있을 가능성이 높습니다.

PI를 이용한 체액 반응성 예측 연구들은

Table 2에 정리되어 있습니다.

패혈성 쇼크 환자에서

30분 동안 250~750 mL의 결정질 수액을 투여한 후 PI가 33% 증가하거나[34],

1분 동안 200 mL 수액 투여 후 PI가 5% 증가하는 경우

체액 반응성을 예측할 수 있었습니다[35].

또한

쇼크 환자에서 PLR에 의한 PI 증가가 9% 초과하면

양성 PLR 검사를 신뢰성 있게 예측할 수 있었습니다[25].

인공호흡기 적용 환자의 경우,

심폐 상호작용을 이용한 방법이 체액 반응자(fluid responder)를 식별하는 데 유용합니다.

예를 들어,

폐 모집 기동(lung recruitment maneuver) 후

PI가 26% 이상 감소하면 뇌졸중량(stroke volume)이 30% 이상 감소할 가능성이 높았고[36],

호기말 폐쇄 검사(end-expiratory occlusion test) 동안

PI가 2.5% 이상 증가하면 양성 PLR 검사를 예측할 수 있었습니다[37].

PI 변화의 cutoff 값이 2.5%에서 33%까지 큰 편차를 보이는 것은

체액 반응성 평가 방법의 차이 때문으로 생각됩니다.

또한

PI와 심박출지수(CI) 간 상관관계는 연구마다 다르며(r = 0.39~0.83),

일관성이 떨어졌습니다.

따라서

다양한 임상 상황에서 PI 변화로 체액 반응성을 예측하기 위한 c

utoff 값을 확립하기 위해서는 더 많은 대규모 연구가 필요합니다.

Table 2.

PI in fluid response prediction

Study populationMethods of fluid response eval‎uationFluid respondersPredictive cutoff value of PIAUROC (95% CI)

Patients with septic shock (n = 55) [34]	250 mL to 750 mL fluid challenge	Increase in cardiac index > 10%	∆PI > 33%	0.78 (0.65–0.91)
Patients with septic shock (n = 58) [35]	200 mL fluid challenge	Echocardiography-derived increase in VTI > 10% after 500 mL fluid infusion	∆PI > 5%	0.82 (0.70–0.91)
Patients with acute circulatory failure (n = 72) [25]	PLR test	A PLR-induced increase in cardiac index ≥ 10%	∆PI > 9%	0.89 (0.80–0.95)
Patients with mechanical ventilation (n = 31) [37]	End-expiratory occlusion test	A PLR-induced increase in cardiac index ≥ 10%	∆PI > 2.5%	1.00 (1.00–1.00) in patients with baseline PI ≤ 1 0.93 (0.81–1.00) in patients with baseline PI > 1
Ventilated patients undergoing neurosurgery (n = 47) [36]	Lung recruitment maneuver	Decrease in stroke volume ≥ 30%	∆PI ≥ 26%	0.84 (0.71–0.93)

PI peripheral perfusion index, AUROC area under receiver operating characteristic curve, CI confidence interval, VTI velocity time integral, PLR passive leg raising, ∆PI = [PI value at the end of fluid response eval‎uation–PI value before eval‎uation]/PI value before eval‎uation × 100

Moreover, a low PI was taken as an indicator of hypovolemia during the negative fluid balance treatment. In patients with acute kidney injury, a low baseline PI could predict hypotension during fluid removal by renal replacement therapy [38, 39]. As a low baseline PI reflects high sympathetic activity and peripheral vasoconstriction [40], it is difficult for the vessels to constrict further during dialysis-induced hypovolemia. It is suggested that intensivists should reduce the rate and amount of fluid removal during renal replacement therapy in patients with low baseline PI.

또한,

저 PI는 음성 체액 균형(negative fluid balance) 치료 중

저혈량증의 지표로 활용됩니다.

급성 신손상 환자에서

낮은 기저 PI는 신대체요법(RRT)으로 체액 제거 시 저혈압 발생을 예측할 수 있었습니다[38, 39].

낮은 기저 PI는 높

은 교감신경 활성도와 말초 혈관 수축을 반영하므로[40],

투석으로 인한 저혈량 상태에서 혈관이 더 이상 수축하기 어려운 상황입니다.

따라서

중환의사는 낮은 기저 PI를 보이는 환자에서

신대체요법 시 체액 제거 속도와 양을 줄이는 것을 고려해야 합니다.

(2) Combined with macro-circulation for fluid management during resuscitation

PI is of potential interest for initiating/terminating fluid resuscitation and negative fluid balance. Poor PI could trigger fluid resuscitation and fluid response should be suspected in the salvage and optimization phases of circulatory shock. When PI indicates satisfactory tissue perfusion and no fluid response, intensivists should stop resuscitation and consider removal of excess fluid. The study by van Genderen et al. [7] showed that patients with septic shock received less fluid when peripheral perfusion parameters were used to guide resuscitation. Moreover, the peripheral perfusion-guided group had a shorter hospital stay and lower organ failure scores than the lactate-guided group. The combination of PI with macro-circulation indicators such as central venous oxygen saturation (ScvO2) helps to provide individualized hemodynamic management.

Based on PI and ScvO2, tissue perfusion can be divided into the following four types [8]:

type 1 (PI < 0.6 on ScvO2 < 70%),

type 2 (PI < 0.6 on ScvO2 > 70%),

type 3 (PI > 0.6 on ScvO2 < 70%),

type 4 (PI > 0.6 on ScvO2 > 70%).

The first type suggests that tissue perfusion can be improved by improving macro-circulation. In the second type, therapy should focus on the damage caused to the microcirculation by the primary disease, such as inadequate infection control. In the third type, dynamic assessment in combination with other perfusion indicators should be applied since the microcirculation has recovered. The fourth type suggests that reverse volume resuscitation should be started and further recovery of organ function should be considered. Future studies could explore the combination of PI and other hemodynamic indicators such as lactate for resuscitation, which may be helpful in interpreting the coherence of microcirculation and cellular oxygen metabolism.

(2) 소생술 중 거대순환 지표와 함께 사용하는 체액 관리 

PI는

체액 소생술의 시작/종료와 음성 체액 균형 관리에 잠재적으로 유용합니다.

낮은 PI는

체액 소생술을 시작해야 하는 신호로 작용할 수 있으며,

순환기 쇼크의 구제(salvage) 및 최적화(optimization) 단계에서 체액 반응성을 의심해야 합니다.

PI가 만족스러운 조직 관류를 나타내고

체액 반응성이 없을 때는 소생술을 중단하고 과잉 체액 제거를 고려해야 합니다.

van Genderen et al.[7]의 연구에 따르면,

말초 관류 지표를 이용해 소생술을 지도한 군은 더 적은 양의 체액을 투여받았으며,

젖산(lactate) 지도군에 비해 입원 기간이 짧고 장기 부전 점수도 낮았습니다.

PI를 중심정맥 산소 포화도(ScvO₂)와 같은 거대순환 지표와 함께 사용하면 개별화된 혈역학 관리가 가능합니다.

PI와 ScvO₂를 기준으로 조직 관류를 다음과 같이 4가지 유형으로 분류할 수 있습니다[8]:

• Type 1 (PI < 0.6 & ScvO₂ < 70%) → 거대순환 개선으로 조직 관류 향상 가능
• Type 2 (PI < 0.6 & ScvO₂ > 70%) → 원인 질환(예: 감염 조절 부족)으로 인한 미세순환 손상에 초점
• Type 3 (PI > 0.6 & ScvO₂ < 70%) → 미세순환은 회복되었으므로 다른 관류 지표와 함께 동적 평가 필요
• Type 4 (PI > 0.6 & ScvO₂ > 70%) → 역체액 소생술(reverse volume resuscitation) 시작, 장기 기능 회복 고려

향후 연구에서는

PI와 젖산 등 다른 혈역학 지표를 조합하여 소생술에 활용하면

미세순환과 세포 산소 대사의 일관성을 해석하는 데 도움이 될 것입니다.

(3) Assessment of vascular tone

Vascular tone refers to the extent of constriction of blood vessels relative to their maximal dilated state. Vasoactive drugs, anesthesia and pain can cause changes in vascular tone. In general, PI is negatively correlated with vascular tone. In surgical patients, an increase in PI induced by local anesthetic injection may be an early indicator of successful regional nerve blocks [41]. Besides, patients with high PI values may be more likely to develop hypotension after anesthesia due to vasodilation. For example, parturients have low systemic vascular resistance. Before cesarean section, parturients with a baseline PI > 3.5 were expected to have lower peripheral vascular tone and were at higher risk of developing hypotension after spinal anesthesia [42]. Norepinephrine could lead to vasoconstriction, which could cause a change in PI. However, in some cases the relationship between vascular tone and PI is complex and non-linear. Rasmy et al. [9] found a decrease in PI with the use of norepinephrine for normal MAP in patients with septic shock. Our previous study [43] found that with increasing norepinephrine infusion there was significant change in MAP during norepinephrine titration. However, there was no significant and consistent change in continuous CO and PI at different MAP levels. It was suggested that PI may have potential applications for optimizing vasopressor therapy based on changes in peripheral tissue perfusion in septic shock patients.

(3) 혈관 긴장도 평가

혈관 긴장도(vascular tone)는

혈관이 최대 이완 상태 대비 얼마나 수축되어 있는지를 의미합니다.

승압제, 마취, 통증 등은

혈관 긴장도에 변화를 일으킬 수 있습니다.

일반적으로

PI는 혈관 긴장도와 음의 상관관계를 보입니다.

수술 환자에서 국소마취제 주입 후 PI 증가

→ 성공적인 신경 차단의 조기 지표가 될 수 있습니다[41].

또한 기저 PI가 높은 환자는

마취 후 혈관 확장으로 저혈압이 발생할 위험이 높습니다.

예를 들어,

제왕절개술 전 PI > 3.5인 산모는 말초 혈관 긴장도가 낮아 척추마취 후 저혈압 위험이 증가합니다[42].

노르에피네프린은

혈관 수축을 유발하여 PI 변화를 일으킬 수 있지만,

혈관 긴장도와 PI의 관계는 때때로 복잡하고 비선형적입니다.

Rasmy et al.[9]은

패혈성 쇼크 환자에서 노르에피네프린 사용 시 PI가 감소한다고 보고했습니다.

저희 이전 연구[43]에서도

노르에피네프린 용량을 증가시킬 때 평균동맥압(MAP)은 유의하게 변화했으나,

연속 심박출량(CO)과 PI는 MAP 수준에 따라 일관된 유의한 변화를 보이지 않았습니다.

이는 PI가 패혈성 쇼크 환자에서 말초 조직 관류 변화를 기반으로

승압제 치료를 최적화하는 데 잠재적 응용 가능성이 있음을 시사합니다.

Prediction of outcome and indicator of organ function

Numerous studies have found PI had potential interest in prediction of outcome and organ function in critically ill patients.

(1) Prediction of outcome

PI, as a surrogate for peripheral microcirculation, has also been found to be a valuable predictor of severity and prognosis in critically ill patients. Studies using PI to predict outcome in different types of patients are shown in Table 3.

예후 예측 및 장기 기능 지표

많은 연구에서

PI가 중환자에서 예후 예측과 장기 기능 평가에 유용한 지표임을

보여주었습니다.

(1) 예후 예측 

말초 미세순환의 대리 지표로서 PI는

중환자의 중증도와 예후를 예측하는 데 가치가 있는 것으로 밝혀졌습니다.

다양한 환자군에서

PI를 이용한 예후 예측 연구들은 

Table 3에 정리되어 있습니다.

Table 3.

PI in outcome prediction in different kinds of patients

Study populationAge, yrmedian (IQR) /mean (SD)OutcomePredictive cutoff value of PIAUROC(95% CI)

Patients with tissue hypoperfusion (n = 37) [29]	70 (13)	Poor peripheral perfusion	PI < 1.4	0.91 (0.84–0.98)
Patients with tissue hypoperfusion (n = 202) [8]	57 (18)	30-day mortality	PI < 0.6	0.84 (0.78–0.88)
Patients with sepsis (n = 46) [10]	62 (16)	ICU mortality	PI ≤ 0.2	0.84 (0.70–0.93)
Patients with sepsis (n = 36) [9]	50 (18)	28‐day mortality	PI ≤ 0.21	0.94 (0.8–0.99)
Patients with OHCA (n = 164) [32]	70 (59–78)	30-day mortality or poor neurologic outcome	MPI30 was an independent predictor with an RR of 0.85 (0.72–0.99)
Patients with mechanical ventilation (n = 5,103) [11]	61 (48–72) in survivors 61 (52–72) in nonsurvivors	ICU mortality	PI < 1.37	0.76 (0.21–0.27)
Surgical patients (n = 168) [49]	55 (11) in PG 57 (11) in nPG	ICU stay > 48 h	PI < 1.35	0.77 (0.66–0.89)

PI peripheral perfusion index, IQR interquartile range, SD standard deviation, AUROC area under receiver operating characteristic curve, CI confidence interval, OHCA out-of-hospital cardiac arrest, MPI30 the mean value of the PI over 30 min after ROSC, RR Relative Risk, PG prolonged group in which patients stayed in ICU longer than 48 h, nPG non prolong group in which patients stayed in ICU shorter than 48 h

Patients with shock Our previous study found that a PI < 0.6 after resuscitation was predictive of 30-day mortality [8] and a PI ≤ 0.2 after resuscitation was predictive of ICU mortality [10]. The study by Rasmy et al. also found that a PI ≤ 0.2 could predict 28-day mortality [9]. In addition, Pan et al. [44] and de Miranda et al. [45] showed that a lower PI was associated with a higher risk of organ dysfunction and 28‐day mortality in patients with septic shock and sepsis-associated acute kidney injury. In patients with non-septic shock, Valle ´e et al. [46] found that the heat challenge-induced increase in PI was significantly greater in survivors than in non-survivors on the second day of hospitalization. This reflected that non-survivors had impaired vasoreactivity. In summary, a low PI has been proven to be an indicator of poor outcome in patients with shock.

Patients with OHCA Patients resuscitated from an OHCA have poor peripheral perfusion. Savastano et al. [32] reported that the mean value of PI in 30 min after ROSC could independently predict 30-day mortality and brain injury in patients with OHCA. The study by van Genderen et al. [33] also showed that PI was significantly lower in nonsurvivors after rewarming from therapeutic hypothermia in patients with OHCA.

Patients with mechanical ventilation PI is an early predictor of prognosis in ventilated patients. Su et al. [11] found that a PI < 1.37 during the first 24 h after ICU admission was a good predictor of in-ICU mortality. Er et al. [47] also found that PI at 24 h after ICU admission was independently correlated with 7-day mortality.

Surgical patients Research has shown that a PI < 1.4 on the second day after surgery is predictive of severe postoperative complications independent of systemic hemodynamics [48]. It also found that the CRT appeared to alter from the immediate postoperative period and showed better performance. In addition, a PI < 1.35 within the first 6 h of ICU admission could predict an ICU stay longer than 48 h [49], earlier and more accurately than lactate.

쇼크 환자

우리 이전 연구에서 소생술 후 PI < 0.6은 30일 사망률을 예측하였고[8], 소생술 후 PI ≤ 0.2는 ICU 사망률을 예측하는 것으로 나타났습니다[10]. Rasmy et al. 연구에서도 PI ≤ 0.2가 28일 사망률을 예측할 수 있음을 보여주었습니다[9].

또한 Pan et al.[44]과 de Miranda et al.[45]은 패혈성 쇼크와 패혈증 관련 급성 신손상 환자에서 낮은 PI가 장기 기능 장애와 28일 사망률 증가와 연관이 있다고 보고했습니다.

비패혈성 쇼크 환자에서는 Vallée et al.[46]이 입원 2일째 열 부하(heat challenge) 후 PI 증가 정도가 생존자에서 비생존자보다 유의하게 크다고 밝혔습니다. 이는 비생존자에서 혈관 반응성(vasoreactivity)이 저하되어 있음을 반영합니다.

요약하면, 낮은 PI는 쇼크 환자에서 불량한 예후를 나타내는 지표임이 여러 연구를 통해 입증되었습니다.

OHCA (병원 밖 심정지) 환자

OHCA 후 소생된 환자들은 말초 관류가 불량한 경우가 많습니다. Savastano et al.[32]은 ROSC 후 30분 동안의 평균 PI 값이 30일 사망률과 뇌 손상을 독립적으로 예측할 수 있다고 보고했습니다. van Genderen et al.[33] 연구에서도 치료적 저체온요법 후 재가온(rewarming) 시 비생존자에서 PI가 유의하게 낮았다고 밝혔습니다.

기계환기 환자

PI는 기계환기 환자에서 예후를 예측하는 조기 지표입니다. Su et al.[11]은 ICU 입실 후 첫 24시간 동안 PI < 1.37이 ICU 사망률을 잘 예측한다고 보고했습니다. Er et al.[47] 또한 ICU 입실 24시간 후 PI가 7일 사망률과 독립적으로 연관되어 있다고 밝혔습니다.

수술 환자

연구에 따르면 수술 후 2일째 PI < 1.4는 전신 혈역학과 무관하게 심각한 수술 후 합병증을 예측하는 것으로 나타났습니다[48]. 또한 모세혈관 재충전 시간(CRT)이 수술 직후부터 변화하며 PI보다 더 좋은 예측 성능을 보인다는 결과도 있었습니다.

또한 ICU 입실 후 첫 6시간 이내 PI < 1.35는 ICU 재원 기간 48시간 초과를 예측하였으며[49], 젖산(lactate)보다 더 빠르고 정확했습니다.

(2) Indicator of organ function

PI, as an indicator of finger microcirculation, has some relationship with organ perfusion and function in critically ill patients. Studies found a low PI was associated with a high SOFA score [44, 50]. In patients with septic shock, the highest SOFA score (14.5 ± 2.9) was found in the low PI and ∆PPV (perfusion vessel change rate derived from sublingual microcirculation monitoring) group [44]. As for patients with sepsis, Guo et al. [51] showed that PI was negatively associated with coagulation markers (prothrombin time and activated partial thromboplastin time) and a marker of myocardial injury (cardiac troponin I), suggesting a potential association between PI and organ function. However, Miranda et al. [45] found no difference in PI between septic patients with and without acute kidney injury. The authors attributed the result to the different microcirculation structures and local homeostasis of the renal and skin. Few studies focus on the direct correlation between PI and microcirculation in each visceral organ. One of the reasons may be the difficulty in assessing visceral blood flow. Doppler sonography [52] and orthogonal polarization spectral imaging [53] may be useful in assessing visceral organ perfusion. Further studies are needed to explore the relationship between PI and the microcirculation of each organ in different critical diseases and stages.

(2) 장기 기능 지표

손가락 미세순환의 지표로서 PI는

중환자에서 장기 관류 및 기능과 어느 정도 관련이 있습니다.

여러 연구에서 낮은 PI가

높은 SOFA 점수와 연관이 있는 것으로 나타났습니다[44, 50].

패혈성 쇼크 환자에서는 낮은 PI와 ΔPPV(설하 미세순환 모니터링에서 유도된 관류 혈관 변화율) 군에서 가장 높은 SOFA 점수(14.5 ± 2.9)가 관찰되었습니다[44].

패혈증 환자에서는 Guo et al.[51]이 PI가 응고 지표(프로트롬빈 시간, 활성화 부분 트롬보플라스틴 시간) 및 심근 손상 지표(심장 트로포닌 I)와 음의 상관관계를 보인다고 보고하였으며, 이는 PI와 장기 기능 사이에 잠재적 연관성이 있음을 시사합니다.

그러나

Miranda et al.[45]은 패혈증 환자에서 급성 신손상이 있는 군과 없는 군 사이에 PI에 유의한 차이가 없음을 발견했습니다.

저자들은 이 결과를 신장과 피부의 미세순환 구조 및 국소 항상성 차이 때문으로 설명하였습니다.

각 내장 장기의 미세순환과 PI 사이의 직접적인 상관관계를 다룬 연구는 아직 많지 않습니다.

그 이유 중 하나는 내장 장기 혈류를 평가하기 어렵기 때문입니다.

도플러 초음파[52]와 직교 편광 분광 영상(orthogonal polarization spectral imaging)[53] 등의 방법이

내장 장기 관류 평가에 유용할 수 있습니다.

향후 연구에서는 다양한 중증 질환과 질환 단계에서 PI와 각 장기의 미세순환 사이의 관계를 더 깊이 탐색할 필요가 있습니다.

Other clinical applications of PI

There are other potential applications of PI in the clinical practice. The relevant content and literature are summarized as follows.

(1) Prediction of successful ventilator weaning Clinical study had shown that an increase in PI of more than 41% during the spontaneous breathing test could predict successful weaning [54]. This could be explained by increased CO during spontaneous breathing as intrathoracic pressure decreases and venous return increases.

(2) Indicator in pain assessment Painful stimuli could activate the sympathetic nervous system and increase vascular tone, leading to a decrease in PI. PI has, therefore, been proposed to assess pain in critically ill patients who are unable to express themselves. Hasanin et al. [13] found that a decrease in PI > 0.7 had a good ability to predict an increase of three points in the behavioral pain scale score in non-intubated patients after pain stimulation. In intubated patients, Abdelhakeem et al. [55] found a small but significant negative correlation between the change in PI and the change in the behavioral pain scale score. Therefore, PI could be a convenient indicator to systematically assess pain, which has been shown to be associated with reduced duration of mechanical ventilation [56, 57].

(3) Assessment of the accuracy of SpO2 and glucose measurement Poor peripheral perfusion might affect the accuracy of measurements such as SpO2 and capillary blood glucose (CBG). PI can potentially be used to detect the measurement error of these parameters. SpO2 measured by pulse oximetry is more likely to be inaccurate in patients with poor perfusion [58]. Louie et al. [59] found that a PI < 2 was related to increased bias in SpO2 and arterial oxygen saturation on three types of pulse oximeters. For CBG, Desachy et al. [60] found that a low PI was independently associated with poor capillary glucose test strip performance. The accuracy of the point-of-care testing, including SpO2 and CBG, was impaired in a low PI condition. Therefore, arterial blood gas and whole blood glucose testing are more recommended in critically ill patients with low PI.

(4) Identify false-positive ECG for ST-segment elevation myocardial infarction in patients with ROSC A study showed that a lower PI value within 30 min after ROSC was significantly associated with a higher rate of false-positive ECG for ST-segment elevation myocardial infarction [61]. In patients with a normal PI after ROSC, the ST-segment elevation recorded by electrocardiogram (ECG) may reflect myocardial ischemia caused by the coronary artery obstruction. In patients with a low PI after ROSC, the ST-segment elevation recorded by ECG may reflect myocardial ischemia caused by the low coronary artery flow. The coronary angiography did not show significant coronary stenosis in this situation. Hence, it is encouraged to perform another ECG when PI increases to identify patients who may benefit from urgent coronary angiography.

(5) Indicator of risk stratification in different clinical conditions In emergency departments, a 1-point decrease in PI would increase the likelihood of hospitalization by 29% [12]. In patients with pulmonary embolism, PI might be helpful in predicting mortality and the need for mechanical ventilation, inotropic treatment and thrombolytic therapy [62]. In addition, a PI < 1 and PI < 1.17 are good indicators of the need for blood transfusion in patients with multi-trauma and upper gastrointestinal system bleeding, respectively [63, 64].

PI의 기타 임상적 응용

PI는 임상에서 다른 잠재적 응용 가능성도 가지고 있습니다. 관련 내용과 문헌을 아래와 같이 정리하였습니다.

(1) 성공적인 인공호흡기 이탈 예측

임상 연구에서 자발호흡 시험(spontaneous breathing trial) 동안

PI가 41% 이상 증가하면 성공적인 이탈을 예측할 수 있음이 밝혀졌습니다[54].

이는 자발호흡 시 흉강 내 압력이 감소하고 정맥 환류가 증가하여

심박출량(CO)이 증가하기 때문으로 설명됩니다.

(2) 통증 평가 지표

통증 자극은

교감신경계를 활성화시켜 혈관 긴장도를 높이고 PI를 감소시킵니다.

따라서

PI는 스스로 표현하기 어려운 중환자의 통증 평가 지표로 제안되고 있습니다

.

Hasanin et al.[13]은 비삽관 환자에서

통증 자극 후 PI가 0.7 이상 감소하면 행동 통증 척도(behavioral pain scale) 점수가

3점 이상 상승하는 것을 잘 예측한다고 보고했습니다.

삽관 환자에서는 Abdelhakeem et al.[55]이

PI 변화와 행동 통증 척도 점수 변화 사이에 작지만 유의한 음의 상관관계가 있음을 발견했습니다.

따라서

PI는 중환자의 통증을 체계적으로 평가하는 편리한 지표가 될 수 있으며,

이는 기계환기 기간 단축과도 관련이 있는 것으로 나타났습니다[56, 57].

(3) SpO₂ 및 혈당 측정 정확도 평가

말초 관류가 불량하면

SpO₂나 모세혈관 혈당(CBG) 측정 정확도가 떨어질 수 있습니다.

PI는

이러한 측정 오류를 감지하는 데 잠재적으로 활용될 수 있습니다.

맥박 산소 측정기로 측정한 SpO₂는

관류가 불량한 환자에서 부정확할 가능성이 높습니다[58].

Louie et al.[59]은

PI < 2인 경우

3가지 종류의 맥박 산소 측정기 모두에서

SpO₂와 동맥혈 산소 포화도 사이의 편차(bias)가 증가한다고 보고했습니다.

CBG의 경우 Desachy et al.[60]은

낮은 PI가 모세혈관 혈당 검사지의 성능 저하와 독립적으로 연관되어 있다고 밝혔습니다.

따라서

낮은 PI 상태에서는 SpO₂와 CBG 같은 현장 검사(point-of-care testing)의 정확도가 떨어지므로,

중환자에서는 동맥혈 가스 분석과 전혈 혈당 검사를 우선적으로 시행하는 것이 권장됩니다.

(4) ROSC 후 환자에서 ST분절 상승 심근경색증 ECG 위양성 식별

한 연구에서

ROSC 후 30분 이내 낮은 PI 값은

ST분절 상승 심근경색증 ECG의 위양성 발생률과 유의한 연관이 있음을 보여주었습니다[61].

ROSC 후 PI가 정상인 환자에서는

ECG 상 ST분절 상승이 관상동맥 폐색으로 인한 심근허혈을 의미할 수 있습니다.

반면

ROSC 후 PI가 낮은 환자에서는 ECG 상 ST분절 상승이 관상동맥 혈류 저하로 인한 심근허혈을 반영할 수 있으며,

이 경우 관상동맥 조영술에서 유의한 협착이 관찰되지 않습니다.

따라서

PI가 증가한 후 다시 ECG를 시행하여 응급 관상동맥 조영술의 이득을 볼 수 있는 환자를 선별하는 것이 권장됩니다.

(5) 다양한 임상 상황에서의 위험 계층화 지표

응급실에서는

PI가 1점 감소할 때마다

입원 가능성이 29% 증가한다고 보고되었습니다[12].

폐색전증 환자에서는

PI가 사망률, 기계환기 필요성, 승압제 치료 및 혈전용해요법 필요성을 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다[62].

또한

다발성 외상 환자에서 PI < 1,

상부 위장관 출혈 환자에서 PI < 1.17은 각각 수혈 필요성의 좋은 지표로 보고되었습니다[63, 64].

Challenges and future directions

(1) Challenges in clinical applications

PI is a promising non-invasive bedside indicator of peripheral perfusion, but it is sometimes neglected. The reasons are various. First, many factors such as pain [22], peripheral vascular disease [19] and body temperature [28] could affect the PI value, making data interpretation difficult. Second, the cutoff value of PI was changed in different conditions, and relative inter-individual variation was present. The distribution of PI is skewed in healthy adults, ranging from 0.3 to 10 [29], and the threshold varies in critically ill patients with different diseases, as shown in Table 1. These features could easily be mistaken for the PI measurement issue of accuracy. Third, different algorithms of PI in different monitoring devices could further cause the basis of PI value. For example, some devices try to identify and eliminate the motion artifacts using adaptive filters and secondary sensors, which could reduce the error in PI measurements [65]. Fourth, more attention is paid to pulse oximetry based on traditional clinical thinking. The relevance of using the SpO2 waveform to distinguish an artifact from the true signal has been emphasized, and low perfusion is taken as one limitation for pulse oximetry [59].

도전과제와 미래 방향

(1) 임상 적용의 도전과제

PI는

말초 관류를 평가하는 유망한 비침습적 침상 지표이지만,

때때로 간과되고 있습니다.

그 이유는 다양합니다.

첫째,

통증[22], 말초 혈관 질환[19], 체온[28] 등 많은 요인들이 PI 값에 영향을 미쳐 데이터 해석을 어렵게 만듭니다.

둘째,

PI의 cutoff 값이 임상 상황에 따라 달라지고, 개인 간 상대적 변동성이 크다는 점입니다.

건강한 성인에서도 PI 분포는

0.3~10까지 치우쳐(skewed) 있으며[29],

중환자에서는 질환에 따라 threshold가 다양하게 나타납니다(Table 1 참조).

이러한 특징은 PI 측정의 정확성 문제로 오인되기 쉽습니다.

셋째,

서로 다른 모니터링 장치에서 사용하는 PI 계산 알고리즘이 달라

PI 값의 기준이 달라질 수 있습니다.

예를 들어 일부 장치는

적응형 필터와 보조 센서를 이용해 운동 인공물(motion artifacts)을 식별·제거하여

PI 측정 오류를 줄이려고 합니다[65].

넷째,

전통적인 임상 사고방식으로 인해

맥박 산소 측정법(SpO₂)에만 더 많은 관심이 집중되고 있다는 점입니다.

SpO₂ 파형을 이용해 인공물과 실제 신호를 구분하는 중요성이 강조되어 왔으며,

저관류 상태는 맥박 산소 측정의 한계로 여겨져 왔습니다[59].

(2) Future directions

With the aim to explore the clinical applications of PI, the following research topics are highlighted in the future.

(1) Definition of PI normal and critical values

Sacrifice of peripheral perfusion is a self-protective mechanism, so impairment of peripheral perfusion may be acceptable to some extent. In contrast, normalization of tissue perfusion may be an indicator of fluid de-resuscitation. A "mildly impaired peripheral perfusion" may be permissive and does not require immediate and aggressive resuscitation [66]. Moreover, there are different machines and calculated formula for PI monitoring. Hence, the normal and critical values of PI should be determined based on a large sample population for healthy volunteers and different critical illness conditions in different devices.

(2) Standards of PI-guided strategy

Clinical decision tree of PI deserves to be summarized and validated in different clinical conditions. Moreover, potential impact factors of PI such as temperature, level of consciousness, pain and other stress stimuli, endogenous catecholamines and vasopressors could be considered in a complex mode to interpret a low PI in the future. With the aim to improve the understanding of PI at the bedside, a protocol for the management of low PI was summarized based on the potential benefit of PI and the impact factors (Fig. 2). We chose 0.6 as the threshold based on the experience of our hospital and the result of our previous study which showed that PI < 0.6 was a risk factor for adverse outcome in critically ill patients. The generalizability of this threshold needs to be explored in further experiments. Further studies are required to validate this protocol.

(2) 미래 방향

PI의 임상적 응용을 확대하기 위해 향후 다음과 같은 연구 주제가 강조됩니다.

(1) PI 정상값 및 임계값의 정의

말초 관류의 희생은 일종의 자가 보호 기전이므로, 어느 정도의 말초 관류 저하는 허용될 수 있습니다. 반대로 조직 관류의 정상화는 체액 제거(fluid de-resuscitation)의 지표가 될 수 있습니다. “경미한 말초 관류 저하”는 허용 가능하며, 즉각적이고 공격적인 소생술이 필요하지 않을 수 있습니다[66].

또한 PI 모니터링에 사용되는 기기와 계산 공식이 다양하기 때문에, 건강한 지원자와 다양한 중증 질환 환자를 대상으로 한 대규모 연구를 통해 각 장치별 정상값 및 임계값을 정립해야 합니다.

(2) PI 기반 전략의 표준화

다양한 임상 상황에서 PI를 활용한 임상 의사결정 트리(clinical decision tree)를 정리하고 검증할 필요가 있습니다.

또한 체온, 의식 수준, 통증 및 기타 스트레스 자극, 내인성 카테콜아민, 승압제 등 PI에 영향을 미치는 요인들을 복합적으로 고려하여 낮은 PI를 해석해야 합니다.

PI를 침상에서 더 잘 이해하기 위해, 저희는 PI의 잠재적 이점과 영향 요인을 바탕으로 낮은 PI 관리 프로토콜을 정리하였습니다(Fig. 2).

저희 병원 경험과 이전 연구(PI < 0.6이 중환자에서 불량 예후의 위험인자임을 보여줌)를 바탕으로 0.6을 threshold로 선택하였습니다. 이 threshold의 일반화 가능성은 향후 연구를 통해 검증되어야 합니다. 해당 프로토콜의 유효성에 대한 추가 검증 연구가 필요합니다.

Fig. 2.

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Proof of concept to interpret and manage a low PI in critically ill adults. *PI < 0.6 was referred to our previous research [8] PI peripheral perfusion index, ECG electrocardiogram, CVP central venous pressure, CO cardiac output, ScvO2 central venous oxygen saturation, MAP mean arterial pressure, PE pulmonary embolism, CaO2 arterial oxygen content, SaO2 arterial oxygen saturation

(3) Effect of PI-guide management on outcome

In the ANDROMEDA-Shock study, a resuscitation strategy targeting normalization of CRT (< 3 s) did not reduce 28-day all-cause mortality compared with a strategy targeting serum lactate levels [67]. PI may have the advantage of real-time monitoring over the manual measurement of CRT. Hence, clinical trials should be conducted to confirm‎ the influence of serial strategies of PI-guided therapy on patient outcome. PI-guided strategies could include fluid management (resuscitation and de-resuscitation) and vasopressor titration.

Conclusion

As a noninvasive and objective indicator of peripheral tissue perfusion, PI has been shown to be useful in many aspects in critically ill patients. This review summarizes its applications in hemodynamic management (fluid resuscitation, de-resuscitation and vasopressor therapy) and prediction of outcome and organ function in critically ill patients. The factors influencing PI should be considered when interpreting a low PI. Further research should focus on the effect of PI-guided therapy on outcomes.

(3) PI 기반 관리 전략이 예후에 미치는 영향

ANDROMEDA-Shock 연구에서

모세혈관 재충전 시간(CRT < 3초) 정상화를 목표로 한 소생술 전략은

혈청 젖산 수치를 목표로 한 전략에 비해 28일 전체 사망률을 줄이지 못했습니다[67].

PI는

CRT의 수동 측정에 비해 실시간 연속 모니터링이 가능하다는 장점이 있습니다.

따라서

PI 기반 치료 전략이 환자 예후에 미치는 영향을 확인하기 위한 임상 시험이 수행되어야 합니다.

PI 기반 전략에는

체액 관리(소생술 및 역소생술)와 승압제 용량 조절이 포함될 수 있습니다.

결론

비침습적이고 객관적인 말초 조직 관류 지표로서 PI는 중환자에서 여러 측면에서 유용성이 입증되었습니다.

본 리뷰에서는 PI의 혈역학 관리(체액 소생술, 역소생술, 승압제 치료)와 중환자 예후 예측 및 장기 기능 평가에서의 응용을 정리하였습니다.

낮은 PI를 해석할 때는 PI에 영향을 미치는 다양한 요인들을 반드시 고려해야 합니다.

향후 연구는 PI 기반 치료 전략이 실제 환자 예후에 미치는 영향에 초점을 맞추어야 할 것입니다.

Acknowledgements

Not applicable.

AbbreviationsSpO2

Pulse oxygen saturation percentage

PI

Peripheral perfusion index

CO

Cardiac output

ROSC

Return of spontaneous circulation

OHCA

Out-of-hospital cardiac arrest

ICU

Intensive care unit

PLR

Passive leg raising

VTI

Velocity time integral

MAP

Mean arterial pressure

ScvO2

Central venous oxygen saturation

MPI30

The mean value of the PI over 30 min after ROSC

PG

Prolonged group in which patients stayed in ICU longer than 48 h

nPG

Non prolong group in which patients stayed in ICU shorter than 48 h

CBG

Capillary blood glucose

ECG

Electrocardiogram

STEMI

ST-segment elevation myocardial infarction

CVP

Central venous pressure

PE

Pulmonary embolism

CaO2

Arterial oxygen content

SaO2

Arterial oxygen saturation

Author contributions

XS, HH, and MX contributed to the conception and design of the review. XS and HH searched and organized the database. XS wrote the first draft of the manuscript. HH wrote and refined several important sections of the manuscript. All authors contributed to the manuscript revision and read and approved the submitted version.

Funding

National High-Level Hospital Clinical Research Funding (2022-PUMCH-D-005).CAMS Innovation Fund for Medical Sciences (CIFMS) from the Chinese Academy of Medical Sciences 2021-I2M-1-062.

Availability of data and materials

Not applicable.

DeclarationsEthics approval and consent to participate

Not applicable.

Consent for publication

Not applicable.

Competing interests

The authors declare no competing interests.

Footnotes

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Xiaotong Sun and Huaiwu He contributed equally to this work.

References

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