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준하 순
5 years ago
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1 REVIEW ARTICLE 환기방식의이해 울산대학교의과대학서울아산병원외과학교실외상및중환자외과 홍석경 Mode of Ventilation Suk-Kyung Hong, M.D., Ph.D. Division of Trauma and Surgical Critical Care, Department of Surgery, University of Ulsan College of Medicine, Asan Medical Center, Seoul, Korea 책임저자 : 홍석경서울시송파구올림픽로 43 길 , 울산대학교의과대학서울아산병원외과학교실 Tel: Fax: skhong94@amc.seoul.kr 외과중환자의집중치료시기계환기의적용은반드시필요한치료수단이다. 그러므로그구동법에대한숙지는반드시필요하다. 다양한기계와환기법의등장으로인해혼란이있을수는있으나기본적인구동원리는같으므로이에대한정확한이해를통해환자들에게적절하게적용할필요가있다. 크게는조절변수 (Control variable) 와주기변수 (Phase variable) 를결정하여야한다. 조절변수는일회환기시환기의목표에해당하는것이며, 용적혹은압력을목표로할수있다. 주기변수는기계환기의동조를하는주기를의미한다. 통제및보조환기 (Assisted/Controlled Mandatory Ventilation) 법, 동조간헐강제환기 (Synchronized Intermittent mandatory ventilation, SIMV), 기도내지속적양압법 (Continuous positive airway pressure, CPAP), 압력보조환기법 (Pressure Support Ventilation) 등이대표적이다. 최근들어서는 Bilevel pressure assist, airway pressure release ventilation 등다양하게등장하고있으나모든구동방식을습득하는것보다는주로사용되는환기법의정확한이해가임상적으로더유용할수있다. 기계환기의구동법을이해하기위해서는산소공급기의기능보다는환기계로서의의미를인지하고공기의드나드는방법에대한접근을하는것이이해를쉽게할수있는방법이다. 외과중환자에게흔히사용되는환기법을이해하고실제로적용할수있으며, 모니터링을하여이에의한합병증이발생하는것을예방하여야한다. (J Surg Crit Care 2012;2:39-43) Key Words: 기계환기, 압력조절환기, 용적조절환기 서론 외과영역에서외상이나급성복증으로인한응급수술을받거나, 인구노령화와함께고위험환자들의수술이증가하면서술후집중치료를받는환자들이증가하고있으며, 이들에게흔히동반되는호흡부전으로인해기계환기의적용은불가피하다. 외과가분과가세분화되고전문화되면서수술술기는발전을거듭하고있으나외과의사는수술술기의익힘은물론대상이되는고위험도환자들의수술전후처치및술후합병증을치료할수있는능력을함양하여야진정한외과의사라고할수있다. 특히외과환자에서흔히동반되는호흡부전치료능력을함양하 는것은외과의사의기본적인소양이다. 최근인공호흡기는환자에게는편안하고의사에게는구동하고이해하기쉬운방향으로발전하고있다. 회사별로다양한인공호흡기가있으나기계환기의기본적인원리를이해하면이를적용하는데큰어려움이없을것으로사려된다. 1,2 본론조절변수 (Control variable) 일회환기시환기의목표를설정하는변수이다. 압력조절환기, 용적조절환기가있다. 3 Journal of Surgical Critical Care Vol. 2 No. 2, October

2 J Surg Crit Care Vol. 2, No. 2, Oct Fig. 1. Assisted/Controlled mandatory ventilation. Fig. 2. Synchronized Intermittent mandatory ventilation. 1) 압력조절환기 (Pressure control ventilation) 일회환기시설정한압력의기도압 (airway pressure) 을목표로환기가이루어지는방법이다. 환기가시작되면최고의유량으로설정된기도압을정해진흡기시간동안유지하도록환기를유지한다. 같은기도압에도환자의기도저항과폐탄성에따라일회호흡량은변화한다. 압력조절환기를시행할때흡기압 (inspiratory pressure), 호흡수 (respiratory rate), 흡기시간 (inspiratory time) 등을설정해주어야한다. 4 2) 용적조절환기 (Volume control ventilation) 일회환기시설정된용적을목표로환기가이루어진다. 환자의기도저항이나폐탄성과무관하게일정용적이들어간다. 일정한용적이들어가면흡기로이행된다. 환기용적및유량은변화가없지만압력은폐의역학에따라변하게된다. 용적조절환기시에는일회호흡량 (tidal volume), 호흡수 (respiratory rate), 유량형태 (flow pattern), 유속 (flow rate) 등을설정해주어야한다. 5 주기변수 (Phase variable) 1) 통제및보조환기양식 (Assisted/Controlled mandatory ventilation) (1) 구동양식 : 환자의흡기노력과일치하여치료자가설정한일회환기량혹은팽창기도압을제공하며, 환자의흡기노력이설정된횟수보다높은경우추가로흡기를도와주는구동법이다. 환자의흡기노력이없거나흡기구동을유발할만큼충분히하지 않은경우에는치료자가설정한횟수만큼만흡기가이루어지나, 환자의흡기노력이흡기역치를극복할정도로크면실제분당호흡수가설정분당환기수보다많아진다 (Fig. 1). 또한흡기시간을설정함으로서흡기에서호기로의이행은인공호흡기에의해이루어진다. (2) 장단점 : 신뢰할수있는환기양식이나과도한환기로호흡성알칼리혈증이발생할수있다. 2) 동조간헐강제환기 (Synchronized Intermittent mandatory ventilation, SIMV) (1) 구동양식 : 치료자가설정한조절환기외에환자의추가적인자가호흡을허용하는방식이며추가적으로도와주지는않는다, 특히조절환기시환자의흡기노력과일치하여시작한다. 이구동법에서조절환기는압력혹은용적조절환기에서모두적용이가능하다 (Fig. 2). (2) 장점 : 어느정도스스로호흡을조절할수있으므로과도한호흡성알카리증방지, 근이완제및진정제사용감소, 낮은평균기도압유지, 폐의환기 / 관류비의개선 ( 자가호흡시 dependent area 에환기 / 관류모두가증가되므로 ) 등을기대할수있고, 인공환기기로부터이탈방법으로사용할수있으며호흡근의위축도방지할수있다. 또한 SIMV는자기호흡동안흉곽내압증가를완화시켜정맥환류를유지할수있으므로심박출량과혈압유지에 CMV 에비하여이론적인장점이있다. 또한폐동맥압의증가정도를줄여서우심실의후부하 (afterload) 증가도축소시킨다. 이러한이론적장점이모든환자에서관찰되는것은아니다. 40

3 홍석경 : 환기방식의이해 (3) 단점 : 간헐적필수환기의보조횟수가적은환자에서자발호흡이감소하면동맥혈이산화탄소의증가를초래할수있고흡기시호흡일이증가될수있는데이는 SIMV를위한회로설계가부적절한경우, 구경이작은기관내관의사용, demand valve 개폐에따른호흡일의발생및 flow-resistant PEEP valve 등에의해초래된다. 또한호흡근회복이불충분한환자에서자기호흡은호흡근의피로를초래할수있고이로인해인공호흡기로부터이탈의지연을초래할수있다. 이미심실기능이저하되어있는환자의경우 SIMV mode의사용은자발호흡중정맥환류가유지됨으로써오히려폐부종, 심부전의악화를초래할수있고또한흉곽내압감소에따른좌심실의후부하증가로좌심부전이악화될수있다. 3) 기도내지속적양압법 (Continuous positive airway pressure, CPAP) (1) 기계적특성 : 이는기도내에치료자가설정한기도내양압을유지시켜주는방식으로서흡기시추가적인도움은없으나환자의자발호흡을간접적으로도와준다. 또한다른환기방식에접목해서호기말양압 (PEEP) 상태를유지하거나, 자발호흡시기도내양압을유지한상태에서이루어지는것 (CPAP) 을말한다. (2) PEEP/CPAP의생리적효과 : 폐장에대한효과로는우선기능적잔기량의증가를들수있는데이는폐포자체의용적의증가 (PEEP<10 cm H 2O) 와폐포재동원 (recruitment) 증가 (PEEP>10 cm H 2O) 등에의한다. 또한폐혈관외에존재하는물의재분포를유도하여가스교환에도움이될수있다. 순환에미치는영향으로는정맥환류의감소, 우심실의부전초래, 좌심실의확장기능의장애등이있다. 이러한심기능에미치는효과는심부전이있는환자에서는전부하와후부하를경감시킴으로서심기능을개선시키는작용을나타낸다. (3) PEEP/CPAP 치료의임상적용 : 산소화와폐탄성의개선이주요목적이며최근에는인공호흡기연관폐손상을방지하려는의도로도적용되며좌심부전환자에서심기능의개선을위해서도적용한다. 외과환자의경우상복부수술후기계허탈이심한환자의경우수술에연관된호흡역학의악화를개선시키기위해서도적용하기도한다. 환기횟수, 흡기시간을정해주게된다 (time triggered, time cycled, pressure limited). PCV에서는최대기도압을정해주기때문에치료자가설정한압력이상으로최고기도압이증가되는것을방지할수있는장점이있으며초기유량이 volume cycled ventilation 에비해높기때문에흡기시유량부족가능성이적다. 반면에일회환기량과분당환기량및폐포환기량은환자폐탄성, 기도저항및호흡방식에따라변동되는단점이있다. 6 5) 압력보조환기법 (Pressure support ventilation, PSV) (1) 기계적특성 : 자발호흡이가능한환자에서치료자가선택한양압만큼환자의흡기를보조해주는환기법 (patient triggered, flow cycled, pressure limited) 이다. (2) 생리적효과 : 이탈방식으로적용될경우 T-piece나 SIMV 양식에비해호흡근육이부담해야하는호흡일의변동을점진적으로줄여갈수있는장점이있다. 환기방식반사 (ventilatory pattern reflex) 에대한효과로는정상상태에서와같이 PSV에서는흡기유량, 흡기시간, 일회환기량의조절에환자가관여할수있어환자와환기기사이에조화가다른구동양식에비하여낫다. 7,8 (3) PSV의임상적용 : 주로이탈양식으로적용되나최근에는호흡부전환자의초기환기법으로도적용되고있다. (4) 단점 : 흡기의시작이전적으로환자의호흡동인에의존하게되므로호흡중추가불안정한경우나진정상태가깊은환자들에게는적용하면안된다. 과다한압력보조를설정할경우평균흉곽내압의증가로심혈관계기능이억제될수있으며호흡성알칼리혈증의결과로무호흡이생기거나이와연관되어인공호흡기이탈이지연될수있다. 기계환기의시작 1) FIO 2 의결정동맥혈가스분석을통해검사를하면서적절한 FiO 2 를유지한다. 불필요하게높은수준의 FiO 2 는산소독성을일으킬수있으므로적절한산소전달을하는정도에서최소한의산소농도를공급힌다. 4) 압력통제환기법 (Pressure-controlled ventilation, PCV) 이역시 ACMV 및 SIMV 로작동하게되는데치료자는기도압, 2) 조절변수결정 용적조절혹은압력조절환기를결정한다. 41

4 J Surg Crit Care Vol. 2, No. 2, Oct ) 주기변수설정환자의초기상태, 의식수준, 호흡양상에따라환기방식을결정한다. 초기설정후에환자의경과에따라주기변수를조정한다. 가능한하루에한번씩환자를깨워자가호흡을유발하여적응도를관찰한다. 장기적인진정상태에서통제환기법의사용을지양하여야한다. 환자의상태가변함에따라경고가울릴수있다. 10) 뒷받침환기설정압력보조환기의경우환자의호흡이일어나지않으면뒷받침환기가작동하게된다. 이는무호흡으로인해환기가적절히일어나지않도록보조적인환기를제공한다. 4) 일회환기량혹은흡기압설정환자에적절한일회환기량혹은흡기량을설정한다. 용적의경우체중당 6 ml의환기량을목표로한다. 흡기압을설정하는경우적절한환기량이유지되도록흡기량을설정한다. 최고흡기량이 mmhg를넘지않도록한다. 5) 환기횟수설정적절한환기량을유지하기위해환기횟수즉호흡수를설정한다. 환기량을증가시키기위해너무높은호흡수를설정하면오히려가스교환이원활하게일어나지않고사강환기가초래할수있다. 6) 흡기및호기비율결정흡기및호기비율을설정한다. 궁긍적으로는흡기시간을설정하는것이다. 용적조절환기에서는유속을통해흡기시간을설정한다. 폐쇄성폐질환의경우에는가능한비율을높게측정하게되며가스교호나이적절하게이루어지지않아저산소증이지속되면역비환기 (inverse-ratio ventilation) 를적용하기도한다. 7) PEEP설정흡기와호기시에지속적으로유지되는양압니다. PEEP을유지하여개방폐 (Open lung) 호흡을유도한다. 8) 흡기유발법과역치설정환자의호흡을인지하고동조하여환기가일어나기위한극치값이다. 이는압력혹은유량을통해조절할수있다. 환자의호흡을인지하고적절하게동조가일어날수있도록도와준다. 너무낮게설정하면민감하게반응하여호흡가빨라지고너무높게설정하면동조가원활하지않아진다. 9) 경고수준설정모든기계설정에는경고수준을설정하여야한다. 과다한설정이되는것을방지하고알려주는역할을한다. 같은설정에도 11) 진통제, 진정제및필요시근육이완제처방 환기의조절은기본적으로환자의호흡에의해일어나게된다. 완벽히기계에의해환기가조절되는환기구동법은없다. 이를조절하기위해서는환자를진정시키는것이중요하다. 근육이완제의사용은추후 ciritical illness polyneuropathy나 ventilator associated pneumonia 등을일으킬수있으므로가능한사용하지않도록한다. 결론 인공호흡기는어느기계와마찬가지로사용자인의료진이이해하기쉽도록나름대로고안을하고있다. 이에대한기본적인구동방식을이해한다면다양한인공호흡기에도당황하지않고접근할수있으므로정확한기본원리를이해하는것이중요하다. 막연한기계에대한공포를잊고기본적인원리를이해하고사용한다면좀더친숙하게다가갈수있을것으로사려된다. 더불어인공호흡기를적용하는것도중요하지만적용후모니터링을함으로서이에대한부작용을예방하는것도매우중요함을잊지말아야하겠다. 참고문헌 1. Wilkins RW, Stoller JK, Scanlan CL. Mechanical Ventilation Fundamentals of Respiratory care 8th Rattenborg CC, Via-Reque E. Clinical use of mechanical ventilation. Mosby Stoller JK, Kacmarek RM. Ventilatory strategies in the management of the adult respiratory distress syndrome. Clin Chest Med 1990;11: Natalini G, Facchetti P, Dicembrini MA, Lanza G, Rosano A, Bernardini A. Pressure controlled versus volume controlled ventilation with laryngeal mask airway. J Clin Anesth 2001;13: Hess D, Lind L. Nomograms for the application of the Bourns Model BP200 as a volume-constant ventilator. Respir Care 1980:25: Gillette MA, Hess DR. Ventilator-induced lung injury and 42

5 홍석경 : 환기방식의이해 the evolution of lung-protective strategies in acute respiratory distress syndrome. Respir Care 2001;46: Chatburn RL, El-Khatib MF, Smith PG Respiraory system behavior during mechanical inflation with constant inspiraotry pressure and flow. Respir Care Clin N Am 1994;39: Branson RD, MacIntyre NR. Dual control modes of mechanical ventilation. Respir Care 1996;41:

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PowerPoint 프레젠테이션 기계환기 (Mechanical ventilation) 학습목표 기계적환기를적용하고있는대상자의간호를수행할수있다. 정상호흡과기계적양압호흡의차이점 정상호흡은외늑간근과횡격막의수축으로흉곽좌우상하경이증가하여음압을형성하지만대개의인공호흡기는양압을한다. 간헐적양압호흡 Intermittent positive pressure breathing; IPPB 단기용압력조절호흡기로서스스로호흡할수있는환자에게