S/F Ratio란?
S/F Ratio는 맥박산소측정기로 확인한 산소포화도 SpO₂를 흡입산소분율 FiO₂로 나눈 값입니다. 정식 명칭은 SpO₂/FiO₂ Ratio이며, 환자의 산소화 상태를 비침습적으로 평가하는 지표로 활용됩니다.
동맥혈가스검사(ABGA)가 필요한 P/F Ratio(PaO₂/FiO₂)와 달리, S/F Ratio는 맥박산소측정기의 SpO₂ 값을 이용하기 때문에 채혈 없이 빠르게 계산할 수 있습니다. 따라서 산소치료 중인 환자의 산소화 상태를 반복적으로 확인하거나 P/F Ratio를 직접 측정하기 어려운 상황에서 참고 지표로 활용할 수 있습니다.
S/F Ratio 계산법
S/F Ratio 계산식은 다음과 같습니다.
여기서 SpO₂는 % 숫자를 그대로 사용하고, FiO₂는 소수 형태로 입력합니다. 예를 들어, 산소포화도 95%, FiO₂ 40%라면 FiO₂를 0.40으로 변환하여 계산합니다.
따라서 SpO₂ 95%, FiO₂ 40%의 S/F Ratio는 약 238입니다. 이 계산기에서 FiO₂ 입력 단위를 %로 선택한 경우에는 40을 입력해도 내부적으로 0.40으로 자동 변환하여 계산합니다.
S/F Ratio 기준과 해석
S/F Ratio는 숫자가 낮을수록 같은 산소 농도를 공급했을 때 산소포화도가 낮다는 의미이므로, 일반적으로 더 심한 산소화 장애를 시사할 수 있습니다. 2024년 발표된 글로벌 ARDS 정의에서는 SpO₂가 97% 이하인 경우S/F Ratio를 P/F Ratio 대신 산소화 평가에 사용할 수 있도록 제안하고 있습니다.
| S/F > 315 |
|---|
| 글로벌 ARDS 정의의 S/F 저산소혈증 경계보다 높은 값 |
| 235 < S/F ≤ 315 |
| 경도 산소화 장애 범위에 해당할 수 있음 |
| 148 < S/F ≤ 235 |
| 중등도 산소화 장애 범위에 해당할 수 있음 |
| S/F ≤ 148 |
| 중증 산소화 장애 범위에 해당할 수 있음 |
S/F Ratio 하나만으로 ARDS를 진단할 수는 없습니다. ARDS 진단에는 발생 시점, 흉부 영상에서의 양측 폐 음영, 폐부종의 원인, 산소화 정도 및 호흡보조 조건 등 여러 임상 기준을 함께 평가해야 합니다.
S/F Ratio 정상 범위는?
S/F Ratio에는 건강검진 수치처럼 모든 사람에게 적용할 수 있는 하나의 절대적인 정상 범위가 정해져 있는 것은 아닙니다. 다만 ARDS 산소화 평가에서는 S/F Ratio 315 이하가 중요한 경계값으로 사용됩니다.
따라서 S/F Ratio가 315를 초과한다고 해서 반드시 폐 기능이 정상이라고 판단해서는 안 되며, 반대로 315 이하라고 해서 S/F Ratio만으로 ARDS라고 진단할 수도 없습니다. 산소 공급량, 호흡 상태, 영상검사, 기저질환 및 다른 임상 소견과 함께 해석해야 합니다.
S/F Ratio와 P/F Ratio 차이
P/F Ratio는 동맥혈 산소분압인 PaO₂를 FiO₂로 나눈 값이고, S/F Ratio는 맥박산소측정기의 SpO₂를 FiO₂로 나눈 값입니다.
| S/F Ratio |
|---|
| SpO₂ ÷ FiO₂, 맥박산소측정기로 비침습적 계산 |
| P/F Ratio |
| PaO₂ ÷ FiO₂, 동맥혈가스검사(ABGA) 결과 필요 |
S/F Ratio는 반복 측정이 쉽고 채혈이 필요하지 않다는 장점이 있지만, SpO₂ 측정 특성과 산소해리곡선의 영향을 받습니다. 정확한 PaO₂ 평가가 필요하거나 환자 상태가 불안정한 경우에는 동맥혈가스검사를 이용한 P/F Ratio 평가가 중요합니다.
S/F Ratio와 P/F Ratio의 관계
성인 급성 폐손상 및 ARDS 환자를 대상으로 한 Rice 등의 연구에서는 S/F Ratio와 P/F Ratio 사이에 다음과 같은 관계가 보고되었습니다.
이 연구에서는 S/F Ratio 315가 P/F Ratio 300, S/F Ratio 235가 P/F Ratio 200에 대응하는 경계값으로 제시되었습니다. 같은 회귀식을 적용하면 P/F Ratio 100에 해당하는 S/F Ratio는 약 148입니다.
S/F Ratio를 이용해 참고용 P/F Ratio를 역산하면 다음과 같습니다.
위 식은 환자 집단에서 확인된 통계적 관계를 기반으로 한 추정식입니다. 개별 환자의 실제 PaO₂를 정확하게 계산하는 공식이 아니므로, 치료 결정이나 정확한 산소화 평가가 필요한 경우 실제 동맥혈가스검사 결과를 우선해야 합니다.
왜 SpO₂ 97% 이하에서 S/F Ratio를 해석하나요?
산소와 헤모글로빈의 관계를 나타내는 산소해리곡선은 높은 산소포화도 영역에서 평평해집니다. 따라서 SpO₂가 98~100% 정도로 높은 상태에서는 PaO₂가 크게 변해도 SpO₂ 변화가 작을 수 있습니다.
이 때문에 높은 SpO₂ 영역에서는 S/F Ratio만으로 실제 산소화 상태의 차이를 구분하기 어려워집니다. 글로벌 ARDS 정의에서도 S/F Ratio를 산소화 기준으로 사용할 때 SpO₂ ≤97% 조건을 적용합니다.
FiO₂란? S/F Ratio 계산 시 입력 방법
FiO₂(Fraction of Inspired Oxygen)는 환자가 흡입하는 기체에서 산소가 차지하는 비율을 의미합니다. 실내공기의 산소 농도는 약 21%이므로 FiO₂는 약 0.21입니다.
예를 들어, 산소 공급 장치에서 FiO₂가 40%로 설정되어 있다면 S/F Ratio 계산에는 을 사용합니다. FiO₂ 60%는 , FiO₂ 100%는 입니다.
일반 비강 캐뉼라나 단순 산소마스크처럼 산소 유량만 설정하는 장치에서는 실제 FiO₂가 환자의 호흡수, 일회호흡량, 흡기유량, 마스크 밀착 정도 등에 따라 달라질 수 있습니다. 따라서 단순히 산소 유량만으로 정확한 FiO₂라고 가정하면 S/F Ratio에도 오차가 발생할 수 있습니다.
S/F Ratio 계산 예시
예시 1. SpO₂ 96%, FiO₂ 30%
S/F Ratio는 320입니다.
예시 2. SpO₂ 95%, FiO₂ 40%
S/F Ratio는 약 238입니다.
예시 3. SpO₂ 90%, FiO₂ 60%
S/F Ratio는 150입니다.
S/F Ratio 측정값이 부정확해질 수 있는 경우
S/F Ratio의 SpO₂ 값은 맥박산소측정기를 이용하므로 측정 환경의 영향을 받을 수 있습니다. 다음과 같은 경우에는 측정값을 주의해서 해석해야 합니다.
- 환자가 움직이거나 떨림이 심한 경우
- 말초 혈액순환이 좋지 않은 경우
- 센서가 정확한 위치에 부착되지 않은 경우
- 손가락이 차갑거나 말초 관류가 저하된 경우
- 손톱이나 센서 주변 상태가 측정에 영향을 주는 경우
- 산소 공급 조건이 변경된 직후 측정한 경우
- 실제 FiO₂를 정확히 알기 어려운 산소공급 장치를 사용하는 경우
가능하면 환자가 안정된 상태에서 맥박산소측정기의 신호가 안정적으로 유지되는 값을 사용하고, 산소 농도를 변경했다면 환자의 산소포화도가 충분히 안정된 뒤 S/F Ratio를 계산하는 것이 좋습니다.
자주 묻는 질문
- Q. 실내공기에서 FiO₂는 얼마인가요?A. 일반적인 실내공기의 산소 농도는 약 21%입니다. 따라서 S/F Ratio 계산 시 FiO₂를 소수로 입력한다면 0.21, % 단위로 입력한다면 21%를 사용합니다.
- Q. SpO₂ 99%에서도 S/F Ratio를 계산할 수 있나요?A. 계산 자체는 가능합니다. 그러나 SpO₂가 높은 영역에서는 산소해리곡선이 평평해져 PaO₂의 변화를 SpO₂가 충분히 반영하지 못할 수 있습니다. 따라서 SpO₂가 98% 이상인 경우 글로벌 ARDS 정의의 S/F 기준이나 P/F Ratio 추정값을 직접 적용하는 데 주의가 필요합니다.
- Q. S/F Ratio가 낮으면 무엇을 의미하나요?A. 같은 FiO₂에서 SpO₂가 낮거나, 비슷한 SpO₂를 유지하기 위해 더 높은 FiO₂가 필요한 경우 S/F Ratio가 낮아집니다. 따라서 낮은 S/F Ratio는 산소화 장애가 더 심할 가능성을 시사할 수 있지만, 숫자 하나만으로 원인이나 질환의 중증도를 확정할 수는 없습니다.
- Q. S/F Ratio만으로 ARDS를 진단할 수 있나요?A. 아닙니다. S/F Ratio는 ARDS 평가에 사용되는 산소화 지표 중 하나입니다. ARDS 진단에는 급성 발생 시점, 흉부 영상 소견, 폐부종의 원인, 호흡보조 방식과 산소화 상태 등을 함께 평가해야 합니다.
- Q. P/F Ratio와 S/F Ratio 중 어느 것이 더 정확한가요?A. P/F Ratio는 동맥혈가스검사에서 측정한 PaO₂를 직접 사용한다는 장점이 있습니다. S/F Ratio는 채혈 없이 쉽고 반복적으로 계산할 수 있지만 SpO₂와 FiO₂의 측정 오차에 영향을 받습니다. 정확한 산소화 평가나 치료 결정이 필요한 경우 의료진의 판단에 따라 동맥혈가스검사가 필요할 수 있습니다.
참고 자료
- A New Global Definition of Acute Respiratory Distress Syndrome (American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 2024)
- Rice et al. Comparison of the SpO₂/FiO₂ Ratio and the PaO₂/FiO₂ Ratio in Patients With Acute Lung Injury or ARDS (Chest, 2007)
- Pulse oximetry for the diagnosis and management of acute respiratory distress syndrome (Lancet Respiratory Medicine, 2022)
