수술 연기(surgical smoke) 속 유해물질과 건강 문제

전기소작기(electrosurgical unit)는 흔히 보비(Bovie)라 불립니다. 1920년대 전기 소작기를 실용화한 William T. Bovie의 이름이 대명사가 되었다고 합니다.

인체에 전류가 흐르면 어떻게 될까요? 10kHz 이하의 저주파 전류가 인체를 통과하면 근육과 신경 자극 반응이 생깁니다. 하지만 놀랍게도 200kHz~3MHz의 고주파 전류는 통과되어도 인체에 큰 유해 없이 국소적인 열을 발생시킵니다. 전기소작기는 이 원리를 이용해 고주파 전류를 몸에 통과시켜 신경 자극은 피하면서 국소적으로 높은 열을 발생시켜 조직을 자르고 지지는 전기 칼입니다.

메스로 인체 조직을 자르면 피가 나기 때문에 지혈을 해줘야만 합니다. 반면 전기소작기는 절개와 동시에 지혈을 할 수 있습니다. 따라서 현대 수술에서 전기소작기는 없어서는 안되는 중요한 수술 도구로 자리잡았습니다.

수술 중 사용하는 전기소작기, 레이저, 전동 수술기구는 국소적 온도를 최대 섭씨 400도 이상으로 올려 조직을 태웁니다. 이때 냄새와 함께 뿌연 연기가 발생합니다. 이는 단순히 타는 냄새가 아니라 미세입자와 여러 유해 물질이 섞인 물질입니다. 열에 의해 세포막이 파열되면 수증기와 함께 파편이 방출되는데 이것이 수술 연기(surgical smoke)입니다.

수술 방법, 소작 방식, 조직의 종류에 따라 구성 성분이 달라질 수 있지만 수술 연기에는 미세입자와 함께 다양한 유해물질들이 포함되어 있습니다. Zhou YZ 등의 연구에 의하면 수술 연기의 약 95%는 수증기(물)이지만, 나머지 5%는 미세입자, 세포 잔해, 미생물(세균, 바이러스), 여러 화학 물질(일산화탄소, 벤젠, 포름알데히드), 종양 세포 등이 포함되어 있었습니다.

수술 연기 속 유해 화학물질은 왜 생길까요? 전기소작기에 의해 생체 조직이 불완전 연소하면 자동차 배기가스처럼 일산화탄소가 발생합니다. 또한 조직 내 지방, 단백질이 고온에 의해 분해되면서 벤젠, 포름알데히드, 톨루엔 같은 유해물질이 생성되기도 합니다.

수술 연기에는 다양한 유해물질이 포함되어 있기 때문에 단기적으로 눈 따가움, 피부 자극, 목 아픔, 기침, 메스꺼움, 어지럼, 두통, 피로 등의 증상이 생길수 있습니다.

일반적으로 크기가 큰 분진은 호흡기 내 섬모, 점액 등에 의해 체외로 배출됩니다. 그런데 수술 연기 내 미세입자의 평균 크기는 0.05~25 μm입니다. 2 μm 이하 입자는 너무 작아서 코와 기관지를 지나 폐포까지 깊숙이 들어갈 수 있습니다. 이는 기관지염, 천식, 만성폐쇄성폐질환(COPD)과 같은 호흡기 질환과 심혈관 질환의 발생률을 증가시킬 수 있습니다.

일산화탄소는 낮은 농도라도 장기간 노출되면 어지럼증과 기억력 감퇴를 유발하는 물질입니다. 포름알데히드 역시 눈, 코, 호흡기를 자극할 뿐만 아니라 기침과 기관지 경련을 일으킬 수 있습니다. 벤젠이나 포름알데히드는 국제암연구소에서 지정한 대표적인 확정적 발암물질(IARC Group1)이기도 합니다.

가장 우려되는 문제 중 하나는 수술 연기 속에서 발견되는 바이러스를 통해 질병이 전파될 수 있는지 여부입니다.

곽한덕 등의 국내연구에 의하면 B형간염 보유자에 대한 복강경 수술 11건 중 10건에서 수술실 공기에서 간염바이러스가 검출되었습니다. 

Neumann, K. 등의 연구에 의하면 자궁경부 고등급 상피내 병변(HSIL)에 대한 수술 시 수술실 공기에서 병변에서 확인된 인유두종바이러스(HPV)와 동일한 아형의 바이러스가 검출되었습니다. 이 연구는 산부인과 의사 2명에게서 인유두종바이러스 양성 편도선암이 발생하여, 두경부암의 원인으로 알려진 인유두종바이러스가 실제 수술과정에서 노출될 수 있는지 확인하기 위한 과정에서 확인된 것입니다. 

하지만 이러한 바이러스가 감염가능한 바이러스인가에 대해서는 논란이 있습니다.

수술 연기와 폐암과의 관련성은 어떨까요? 86,747명의 여성을 추적 관찰한 Gates MA 등의 코호트 연구에서도 수술실 근무 경력과 폐암 발생률 증가와는 관련성이 높지 않은 것으로 확인됩니다.

수술실은 일반적인 공간보다 환기와 공기 관리가 훨씬 중요한 장소입니다. 수술 연기 배출장치 및 환기 시설을 설치하여 노출을 최소화하는 것이 중요합니다.

연기가 발생하는 곳 가까이 국소 배기 장치를 설치하여 수술 연기를 바로 빨아들여 배출하는 것이 효율적입니다. 필터가 달린 장비를 사용하면 수술실 공기를 훨씬 깨끗하게 유지할 수 있습니다.

다만 환기 시스템이 의사의 수술 활동을 방해하지 않아야 하기 때문에 수술 환기 시스템 설치 전 세심한 고려가 필요합니다. 미국 직업안전보건청(OSHA)은 수술실에서의 국소배기장치 사용, 흡입구를 수술 부위 2인치(5cm) 이내 위치, 0.1 μm까지 여과 가능한 필터 사용을 권고하고 있습니다. 발생원 주위에서 수술 흡입기를 이용하면 수술 연기를 효과적으로 제거할 수 있다는 연구 결과도 있습니다.

전기소작술로 발생하는 수술 연기 입자의 평균 직경은 0.07μm입니다. 수술용 마스크는 직경 5μm보다 큰 입자만 걸러낼 수 있어 수술 연기 속 유해 물질로부터 의료진을 완전히 보호하지 못합니다. 그러나, N95 마스크는 질량 중앙 공기역학적 직경이 0.3μm인 입자에 대해 95% 이상의 여과 효율을 보입니다. 

수술연기 내 바이러스 크기가 약 0.02–0.3 μm임을 고려하였을 때, N95 마스크는 수술 연기로부터 바이러스의 흡입을 차단하는데 효과가 있습니다. 그러나, 마스크가 밀착되지 않았을 때 노출될 수 있고, 가스성분은 차단되지 않기 때문에, 1차적으로 노출원을 통제하는 것이 가장 중요합니다. 

아래는 "수술연기의 직업적 유해성과 연기없는 수술실을 위한 아시아-태평양 지역 실천 권고 합의문"입니다.

아시아-태평양 지역 실천 권고안 합의문

수술연기

• 수술 연기는 수술실 직원의 건강에 유해한 영향을 미칠 수 있습니다.

• 수술실 내 공기 질 측정은 중요한 안전 조치입니다.

• 수술 방식(개복술, 복강경술, 로봇수술)은 수술 연기 노출에 영향을 미칠 수 있는 중요한 요인입니다.

• 수술 연기 노출 시간은 수술실 직원의 건강에 유해한 영향을 미칠 수 있는 절대적인 요인입니다.

공학적 조치

• 모든 수술실은 수술팀 구성원의 수술 연기 노출을 줄이기 위해 일반 환기 및 국소 배기 환기를 병행하는 등의 조치를 시행해야 합니다. 

• 모듈형 수술실 설치는 병원 환경에서 수술 연기 안전을 최적화하기 위한 필수 요건입니다.

작업관행 관리

• 모든 병원 환경에서는 수술복, 특히 호흡기 마스크에 대한 정책을 시행해야 합니다 .

• 정해진 휴식 시간은 장시간 개인보호장비(PPE) 착용으로 인한 문제를 방지하기 위해 시행할 수 있는 가장 실용적인 해결책입니다. 

• 연기 배출 시스템이 없는 경우, 수술실 내 작업 구역에서는 더욱 엄격한 개인보호장비(N100, PAPR 등)를 사용해야 합니다. 

• 연기 발생원 근처에서 연기를 제거하도록 특별히 설계된 연기 배출기를 사용하는 것이 가장 효과적인 연기 배출 장치/방법입니다. 

• 모든 유형의 에너지 장치에 대한 자동 작동 여부를 평가하는 것은 연기 배출 장치를 선택할 때 중요한 요소입니다.

관리통제

• 병원 관리자, 간호사, 수술 집도의 및 기타 관계자들이 수술실 금연 환경을 조성하는 데 공동의 책임을 져야 합니다. 

• 병원 관리자, 간호사, 수술 집도의 및 기타 관계자들이 수술 연기 관련 정책 및 절차 시행 후 이를 준수하도록 하는 데 공동의 책임을 져야 합니다. 

• 수술 집도의와 간호사는 병원 상황에 따라 필요에 따라 수술실 금연 정책을 개발, 검토 및 수정하는 데 참여해야 합니다. 

• 3차 의료기관에서는 임상 안전 책임자 직책이 필수적입니다. 

• 수술 연기 안전에 관한 국가 정책이 마련되어야 합니다.

한줄 요약: 수술 연기는 단순한 냄새가 아닌 미세입자·병원균·발암물질이 섞인 보이지 않는 건강 위협이므로, 국소배기장치 설치와 전용 마스크 착용을 통한 적극적인 예방이 필수적입니다.