166 DW Son New Modes of Ventilation for Neonates 숙아 만성폐질환(기관지 폐이형성증: bronchopulmonary dysplasia, BPD)은 신생아의사 모두의 관심 질환일 것이다. 2005년 의 Cochrane Database

Review article http://dx.doi.org/10.5385/jksn.2012.19.4.165 pissn 1226-1513 eissn 2093-7849 J Korean Soc Neonatol 2012;19:165-183 신생아 환기의 새로운 양식들 가천대학교 의학전문대학원 소아과학교실 손동우 New Modes of Ventilation for Neonates Dong Woo Son, M.D. Department of Pediatrics, Graduate School of Medicine, Gachon University, Incheon, Korea Many premature infants require mechanical ventilatory support and oxygen supply. Because they have immature lungs, these ventilator supports contribute to the development of ventilator induced lung injury, which causes the development of bronchopulmonary dysplasia (BPD) in large portion. Recent meta-analysis reported that the volume-targeted ventilation reduced the development of BPD and death. Non-invasive ventilator support also can reduce the adverse effects associated with intubation and mechanical ventilatory support. The technological advancements, including microprocessors, enhance the development of new devices with new modes of ventilatory support. A lot of limits and demerits of conventional ventilatory support obviously inspired the thoughts of new modes of ventilatory support. In this article, new modes of ventilatory support for neonates, as well as conventional modes, are introduced in the hope of adopting strategies with evidences efficiently. Key Words: Bronchopulmonary dysplasia, Continuous positive airway pressure/methods, Neonatal intensive care units, Mechanical ventilators/methods, Neonatal respiratory distress syndrome/therapy, Premature infants, Tidal volume, Ventilator-induced lung injury/etiology/prevention & control 서론 신생아집중치료는 생명을 위협하는 중증의 질환들이 주 대상이 되며, 높은 비용이 요구되는 고가의 장비와 인력 등의 자원이 다량 투입된다. 기계환기는 신생아집중치료실(neonatal intensive care unit, NICU)에서 가장 흔히 사용되는 치료방법으로 고도로 특화된 분야인데, 기계환기기 장비와 기술, 환기 양식의 종류가 점점 다양해 짐에 따라 더욱 복잡해지고 있다. 기계환기기 제조사는 다양한 환기 양식을 이름 붙이는 데에 제각각의 용어를 사용하여 혼란을 가중시 키고 있다. 이런 혼란 때문에 숙련된 신생아 의사도 전에 사용하던 종류가 아닌 새로운 장비를 마주칠 때엔 쉽게 익숙해지지 못하는 경 우가 종종 나타난다. 현재 국내에 여섯 종류 이상의 고빈도 기계환기 기와 약 15종류의 통상적 기계환기기(conventional mechanical ventilators)가 사용되고 있다. 폐 표면활성제의 예방요법 투여 등의 초기 치료로 신생아호흡곤 란 증후군으로 인한 초기 사망률은 감소하였다. 그러나 여전히 감염, 괴사성장염 등의 초극소 저출생 체중아의 합병증에 의한 사망은 계 속되고 있다. 이런 사망원인의 해결도 지속되는 관심부분이기는 하 지만 또 하나의 해결이 필요한 문제로, 특히 기계환기에 의한 폐손상 (ventilator-induced lung injury, VILI)이 주요 원인으로 피력되는, 미 Received: 5 November 2012, Accepted: 15 November 2012 Correspondence to: Dong Woo Son, M.D. Department of Pediatrics, Gil Hospital, Graduate School of Medicine, Gachon University, 1198 Guwol-dong, Namdong-gu, Incheon 405-760, Korea Tel: +82-1577-2299, Fax: +82-32-460-3224, Email: sondw@gilhospital.com Copyright 2012 by the Korean Society of Neonatology Published by the Korean Society of Neonatolog. All rights reserved. 165

166 DW Son New Modes of Ventilation for Neonates 숙아 만성폐질환(기관지 폐이형성증: bronchopulmonary dysplasia, BPD)은 신생아의사 모두의 관심 질환일 것이다. 2005년 의 Cochrane Database 메타분석 1) 에서는 용량지향 환기법(volume target ventilation, VTV)과 압력제한 환기법(pressure limited ventilation, PLV)은 사망률이나 미숙아 만성폐질환 발생률에 차이 가 없었다고 정리하였으나, 2010년 동일한 지표에 대하여 새롭게 시 행한 메타분석에서는 VTV가 PLV보다 사망을 줄이고 BPD의 발생 을 줄이는 것으로 나타났다 2). 이처럼 신생아 집중치료실에서의 호흡 관리는 빠르게 변하고 있는데, 현재에는 기계환기에 의한 폐손상의 위험을 줄이는 목적으로 비침습적 호흡관리의 사용이 증가하고 있 다. 아직 대규모의 연구나 명확한 무작위 비교연구 결과는 보고되지 않았으나, 후향적인 방법의 한 연구는 동조된 경비적 간헐적 양압환 기(synchronized nasal intermittent positive pressure ventilation, SNIPPV)가 경비적 지속적 양압환기(nasal continuous positive pressure ventilation, NCPAP) 보다 사망과 BPD 발생을 줄이는 것으 로 보고하였다 3). 새로운 양식의 호흡관리는 이와 같이 기계환기에 의한 폐손상을 줄이고 BPD 및 사망을 줄이는 방향으로 개발되고 사용되고 있는데, 이런 개선은 과거의 방법에서 나타난 문제를 해결 하기 위한 고민과 연구의 결과일 것이다. 옛 것을 앎으로 새것을 알게 되는 온고지신( 溫 故 知 新 )이 새로운 기계환기 양식을 이해하고 보다 적절히 사용하고 더 나은 방법을 개발하는 데에 필요하다. 기계환기의 일반적 원칙 기계환기의 목적은 저산소 상태의 해소, 진행하는 호흡산증의 해 소, 호흡작업량 경감, 그리고 기계환기에 의한 폐손상의 발생을 막는 것으로 요약할 수 있다 4). 실질적인 목표로는 폐의 유순도(compliance)를 개선하고, 산소요구량을 줄이며, 폐 표면활성제의 비활성 화를 방지하고, 폐허탈(폐포가 짜부라짐)을 방지하고 적절한 폐용 량을 확보하여 일회 호흡량이 골고루 분포할 수 있게 하는 것이다 5). 미숙아에서는 특히 용량손상(volutrauma)을 최소화하고 뇌손상을 유발할 수 있는 저탄산증을 방지하는 전략으로 과도한 일회 호흡량 을 피하는 노력이 필요하다. 용인할 정도의 경도 고이산화탄소증 (permissive hypercapnea)과 산소포화도 88-93% 정도를 유지할 수 있는 최소량의 산소 분압이 일반적으로 적정요구량이다 6). 정기적 인 기도흡인도 피하는 것이 좋은데, 기도흡인에 의하여 폐포가 허탈 되며, 일시적인 저산소혈증을 일으킬 수 있고 뇌혈류가 요동치게 되 는 등의 문제를 일으킬 수 있으므로, 청진으로 기도 내 분비물이 확 인되거나 그래픽에서 기류곡선이 찌글찌글해지는 등의 변화를 보일 때에만 부드럽고 짧게 흡인해내는 것이 필요하다. 생리식염수로 기도 를 씻어내는 것은 좋지 않다. 신생아에게만 볼 수 있는 기계환기의 특이한 문 제점들 1. 폐의 메카닉스 유순도가 낮은(딱딱한) 폐를 가지고 있는 신생아에서는 시간상 수(time constant, TC)가 짧아지고 호흡근의 힘도 약하고 정상적으 로도 흡기시간이 짧은, 빠른 호흡을 보이게 된다. 이는 기계환기기를 설계하는데 큰 기술적 한계로 작용하여, 흡기유발이나 흡기 종료, 일 회 환기량을 측정하는 기술 등에 어려움을 끼친다. 이러한 이유로 성 인에서보다 신생아에서 동조호흡 양식의 개발이 어려웠던 것이다. 2. Cuff 없는 기관내관(endotracheal tube, ETT) 신생아에서는 기관 내 점막의 압력괴사를 일으킬 우려가 있고 튜 브자체의 크기가 작아 제조에 어려움이 있는 문제로 cuff 없는 기관 내관을 사용하여 왔다. 때문에 대부분의 신생아-영아에서 기관내 관 주위로의 리크(leak)는 피할 수 없는 문제가 되었고, 일 분에도 수 십 번씩 양압 환기에 의한 주기적 확장을 당하는 후두와 기관 조직 들은 구조적으로도 확장되어 장기치료로 갈수록 리크는 더욱 늘어 나게 된다 7). 리크는 흡기 중의 압력이 더 높고, 흡기 시에 기도가 더 확대되기 때문에 흡기 중에 리크가 호기 시보다 더 크다. 그러므로 일회 환기량은 흡기 시와 호기 시에 모두 측정하여야 하며, 호기시의 일회 환기량이 실제 폐를 드나든 용량에 더 가깝다. 리크의 정도는 매 호흡마다 변할 수 있다. 신생아에서 기관내관은 성대를 조금 지나 가 얕게 위치시키기 때문에 아기의 머리 위치나 기관내관이 당겨지 거나 하는 등의 작은 위치변화에도 리크의 정도가 변하게 된다. 이런 리크는 충분한 일회 환기량이 공급되지 않게 하거나, 흡기를 유발하 는 데에 지장을 주거나, 자동시발(auto-trigger)를 일으키고 흡기 종 료를 지연시키는 등 미숙아 호흡관리에 지속적인 문제를 일으키게 된다. 3. 일회 환기량의 측정 종량식 또는 용량지향식 환기에서 일회 환기량을 정확하게 측정 하는 것은 당연하게도 매우 중요하다. 기류와 용량은 호흡회로와 기 계환기기의 연결부분에서 측정하는 것이 보통이었다. 그 장점은 기 구에 의한 사강(dead space)이 생기지 않으며, 측정을 위한 추가 연 결전선도 필요 없다는 것이다. 그러나 신생아에서 이를 아기 가까이

J Korean Soc Neonatol 2012;19:165-183 http://dx.doi.org/10.5385/jksn.2012.19.4.165 167 가 아닌 호흡회로의 끝에서 측정한다는 것은 부정확한 결과 밖에 얻 을 수 없다. 호흡회로의 끝(호기쪽 말단)에서 일회 환기량을 측정하 면, 호흡회로와 가습통(chamber of humidifier)에서 압축되고 완충 되어 측정 할 수 없는 용량과, 기관내관 주위로 새어 나가는 용량은 측정할 수 없기 때문이다. 호흡회로의 유순도, 회로 및 가습통의 용 량과 환아의 폐의 유순도 및 용량 사이의 상관 관계로 이런 압축되 고 완충되는 용량이 정해진다. 리크가 없는 큰 환자에서는 계산에 의해서 보정할 수 있는 방법이 있지만 작은 영아에서 특히 리크가 있 는 경우는 보정이 더욱 어려워진다. 는 환자유발 호흡(patient-triggered ventilation, PTV)이라 칭한다. 환기 중의 기류조절은 압력에 맞추어 하거나(종압식, pressurecontrolled/pressure-limited ventilation), 일회 환기량의 공급에 맞 추도록(종량식, volume-controlled ventilation) 이루어진다. 흡기의 마무리는 시간이 경과하여(시간주기, time-cycled) 마무 리되거나, 흡기류가 멈추는 것으로(기류 또는 용량주기, flow or volume cycled) 결정된다. 이런 기본적인 요소들을 결합하여 다양한 종류의 혼합 양식 (hybrid modes)이 개발되어왔다. 기본적인 기계환기 용어 및 기계환기 양식의 분류 동조 방법의 선택 기계환기기 관련 기술이 급격히 발전함에 따라 기본적인 방법에 서 여러 가지 복잡한 방법의 환기양식이 출현하였고, 각기 다른 제 조사에서 같은 양식에 대하여 다른 용어를 사용하는 혼잡이 나타 나 사용자는 더욱 어려움을 느낄 수 밖에 없게 되었다. 현재 신생아 에게 쓰이는 많은 기계환기기는 미숙아에서 성인에까지 사용할 수 있는 장비로 개발되었기 때문에 신생아에서 사용되지 않는 환기양 식도 탑재되어있는 경우가 많다. 여기에서는 신생아에게 쓰이는 환 기양식의 용어에 대하여 정리한다. 기본적인 환기양식에 대하여는 다음 세가지 요소로 구분할 수 있 다. - 각 환기는 어떠한 방법으로 시작되는지? - 환기가 공급되는 동안 기류는 어떻게 조절되는지? - 흡기는 어떻게 마무리되는지? 흡기는 환자의 흡기 노력과 관계없이 정해진 시점(timing)에 시작 될 수 있다. 이를 조절호흡(controlled ventilation)이라 부른다. 다른 방법으로 환자의 흡기 노력에 의하여 환기가 시작되는 경우 이를 보 조호흡(assisted ventilation)이라 부르며, 동조된(synchronized) 또 보조/조절(assist/control, AC) 또는 압력지지환기(pressure support ventilation, PSV)가 동조된 간헐적 양압환기(synchronized intermittent mandatory ventilation, SIMV)보다 미숙아에서는 더 유 리하다. 신생아에서 사용되는 기관내관은 가늘어서 기도저항이 증 가되며 이탈과정(weaning process) 동안 호흡일량(work of breath, WOB)이 증가되는 문제를 일으키기 때문이다. 보조/조절 호흡은 SIMV와 비교하여 보았을 때, 일회 환기량을 균일하게 공급할 수 있 고, 호흡일량을 감소시켜 이탈이 빨라지는 장점이 있다. PSV는 기류 주기(flow-cycled)로 동작하기 때문에 흡기와 호기 사이에 흡기의 멈춤이 없어져 더욱 수월하게 동조를 이룰 수 있으나 흡기시간이 매 우 짧게 걸릴 수 있고, 초 미숙아에서는 시간상수가 짧은 생후 첫 며 칠간에는 빈호흡을 유발할 수도 있다. 흡기시간이 짧게 걸리다 보면 평균기도내압(mean airway pressure, MAP)이 기대보다 낮게 걸리 는 문제가 생길 수 있으므로 폐허탈을 방지하기 위하여는 호기말양 압(positive end-expiratory pressure, PEEP)을 적절히 높여줄 필요 가 있다 7). 흡기유발을 감지하는 장치는 미숙아의 특징상 예민하여야 하나 Table 1. Triggering Methods Types Detecting method Merits Demerits Impedance Impedance of chest wall No added dead space, noninvasive, leak tolerant Poor sensitivity, artifacts Pneumatic capsule Movement of the abdominal wall Rapid response, no extra dead space, leak tolerant Positioning is critical Pressure Pressure changes in ETT Leak tolerant Poor sensitivity, long trigger delay, high WOB Airflow Changes of the direction of the airflow in ETT Very sensitive, rapid response, capable of defining intensity Diaphragm EMG Electrical activity of diaphragm Sensitive, most rapid response, leak tolerant, capable of defining intensity Abbreviations: EMG, electromyography; ETT, endotracheal tube; WOB, work of brathing. Added dead space, leak sensitive Require careful positioning of probe

168 DW Son New Modes of Ventilation for Neonates 자동시발을 일으키지는 않아야 하고 미숙아의 짧은 흡기시간과 빠 른 호흡회수에 대응할 수 있어야 한다. Cuff 없는 기관내관을 사용하 기 때문에 문제는 더욱 복잡하다. 기존에 개발되어 사용하고 있는 유발감지 장치를 Table 1에 나열하였다. 현재 까지는 기관 개구부(기 관내관 말단)에서 기류를 측정하는 것이 가장 유용한 것으로 보고 되었다 8). 새로이 등장한 기술로 횡경막의 전기신호(electrical activity of the diaphragm, EAdi)를 비위관(nasogastric tube)의 형태를 띈 전극을 삽관, 식도를 통하여 근전도를 측정하여 흡기유발을 감지하 는 장치가 상용화되었다. 미숙아를 대상으로 하여서는 최근의 연구 하나 9) 밖에 발표되지 않은 정도로 아직 많이 연구되지 않았으나 리 크의 영향을 받지 않는 점에서 유용성이 보인다. 기류유발이 현재까지의 방법 중 최상의 것이지만 기류센서를 사 용하여야 하기 때문에 아주 작은 미숙아에서는 약 1 ml의 사강 (dead space)도 일회 환기량의 많은 부분을 차지하게 되어 문제가 된다. 또한 기관내관 주위로의 리크가 있는 경우 호기 중에도 흡기류 가 지속되며 기류센서는 이 리크에 의한 흡기류가 아기의 자발 흡기 류로 오인하고 자동시발을 일으키게 되는 문제가 있다. 이런 문제가 발생할 경우 유발감도(trigger sensitivity)를 조절하여 자동시발을 막을 수는 있으나 리크의 정도는 수시로 변하기 때문에 이에 맞춘 유발감도의 수시변경에는 어려움이 있다. 유발감도를 덜 예민하게 설정하면 흡기유발을 위하여 아기의 과도한 노력이 필요하게 되고, 유발지연(trigger delay)이 나타나는 문제가 생긴다. 기류유발 센서 는 미세한 압력차이를 측정하여 기류속도를 계산해내는 방식과 미 세한 온도차이 발생을 측정하여 기류속도를 측정하는 방식이 있는 데 특히 온도차이를 이용한 방식의 경우 센서주위의 결로(dew, raining)는 기류측정을 방해하므로 주의가 필요하다. 아래에 나열하는 각 양식의 환기 설정에 따른 차이를 Table 2에 정리하였다. 1. 동조된 간헐적 양압환기(SIMV) SIMV는 일반적 양압환기와 마찬가지로 정해진 횟수의 강제환기 를 공급하나 환자의 흡기노력이 흡기 포착 보조창(assist window, trigger window) 동안에 출현하는 경우에만 동조하는 방법이다 (Fig. 1). 설정 횟수 이상의 호흡은 보조해주지 않는다. 이 때문에 일 회 환기량이 일정하지 않게 되며, 이탈 과정 중에서 호흡일량이 증가 하게 되고 특히 가는 기관내관을 가지고 있는 초미숙아인 경우는 문 제가 더 크다. 초미숙아는 가는 기관내관에 의한 높은 기도저항과 약한 근육 힘, 그리고 잘 짜부라지는 흉곽 때문에 일회 환기량이 크 게 줄어들게 된다. 회로나 기관내의 사강의 용량은 정해져 있기 때문 에 적은 일회 환기량으로 호흡하는 것은 사강 내의 공기를 다시 호흡 하는 문제를 일으키고 효율적인 폐포 환기를 하지 못하게 된다. 적합 한 폐포 환기를 위해서는 더 많은 일회 환기량을 공급해 줘야 한다. 2. 보조/조절 환기(assist control ventilation, AC) 보조/조절 환기는 모든 호흡을 도와주기 때문에(Fig. 2) 균일한 일 회 환기량을 공급할 수 있으며 호흡일량을 낮춘다. 설정하는 호흡횟 Fig. 1. Graphic monitoring of synchronized intermittent mandatory ventilation (SIMV) shows asynchrony. White round dots on flow curve mark spontaneous respiratory efforts of the patient which were not assisted. One spontaneous inspiratory effort (arrow) which happened during the assist-window provoked ventilatory assist. The letter C and A on pressure curve means controlled and assisted, respectively. This image was captured from the Stephanie ventilator. Table 2. Comparison of Ventilator Modes according to the Ventilator Parameters Mode PEEP PIP Ti RR Timing of inspiration During apeic episode IMV Fixed Fixed Fixed Fixed Fixed No change SIMV Fixed Fixed Fixed Fixed Variable IMV AC Fixed Fixed Fixed Variable Variable Backup ventilation PSV Fixed Support pressure Variable Variable Variable Backup ventilation PAV Fixed Variable Variable Variable Variable Backup ventilation Abbreviations: AC, assist-control; IMV, intermittent mandatory ventilation; PAV, proportional assist ventilation; PEEP, positive end-expiratory pressure; PIP, peak inspiratory pressure; PSV, pressure support ventilation; RR, respiratory rate; SIMV, synchronized intermittent mandatory ventilation; Ti, inspiratory time.

J Korean Soc Neonatol 2012;19:165-183 http://dx.doi.org/10.5385/jksn.2012.19.4.165 169 수는 환아가 무호흡을 보이는 경우 투여되는 대체환기(backup ventilation) 횟수이다. 이 횟수는 환아의 평상시 호흡수보다는 낮게 설정하여 환아가 자발호흡으로 흡기유발을 할 수 있게 도와준다. 이 양식의 목표는 환아와 기계가 함께 동작하여 흡기압력을 낮추어 가 는 것이다. 환아가 스스로 필요한 호흡수를 조절하기 때문에, 이탈은 호흡수가 아닌 흡기압을 낮추어서 이루어진다. 기계의 보조량이 줄어 들며 아기가 호흡일량을 스스로 처리할 수 있는 능력을 키우는 것이 다. 이와 같은 이탈의 개념은 SIMV 등에서 일반적으로 행하던 호흡수 를 줄이는 이탈과정과 차이가 있어 쉽게 받아들이기 어려운 점도 있 으나 앞으로 언급하게 될 용량지향 환기 등은 모두 흡기압을 낮추어 이탈해가는 과정이기 때문에 현재로는 더 권장하여야 할 개념이다. 3. 압력지지환기(pressure support ventilation, PSV) PSV는 종압식 환기의 보조/조절 환기처럼 모든 호흡을 도와주는 방법이지만 기류주기(flow-cycle)를 채택하고 있기 때문에 흡기류 가 설정된 수준으로(보통 10-20%) 줄어들면 호기로 전환되는 방식 이다(Fig. 3). 환아의 흡기 정도에 따라 흡기시간이 변하기 때문에 흡 기와 호기의 변환이 부드러워 더 원활한 동조를 기대할 수 있는 환기 방식이다. 고정된 흡기시간으로 호흡하는 경우는 흡기시간이 끝나 기 전에 환아가 호기를 하고 싶은 경우 높은 압력을 거슬러서 공기 를 내보내야 하기 때문에 흉곽 내의 압력이나 때로는 두개 내의 압력 이 과도하게 증가할 우려가 있다. PSV는 이런 염려를 줄여준다. 그러 나 전술한 바와 같이 흡기시간이 짧게 걸리다 보면 평균기도내압 (mean airway pressure, MAP)이 기대보다 낮게 걸리는 문제가 생길 수 있으므로 폐허탈을 방지하기 위하여는 호기말양압(positive end-expiratory pressure, PEEP)을 적절히 높여줄 필요도 있다 7). Fig. 2. Graphic monitoring of assist-control (AC) mode of mechanical ventilation shows optimal synchrony. Every spontaneous inspiration is assisted with decided peak inspiratory pressure during set inspiratory time. The letter C and A on pressure curve means controlled and assisted, respectively. 4. 비례보조환기(proportional assist ventilation, PAV) 압력지지환기(PSV)는 들이쉬고 싶을 때 들이쉬고, 내쉬고 싶을 때 내쉬게 하며 지지해주는 환기방법이라면 PAV는 더 나아가서 들 이쉬고 싶은 만큼 들이쉴 수 있도록 보조하는 환기 양식이다(Fig. 4). 이 양식에서 기계환기기는 환아의 매 호흡을 감지하여 들이쉬려는 노력에 걸맞는 만큼의 압력으로 보조해준다. 이 양식으로 환아와 기 계의 완벽한 동조를 이루며 병 때문에 증가된 호흡일량을 덜어줄 수 있다. 기계는 환아로부터 흡기 노력의 정도를 지속적으로 입력 받아 그 세기에 맞는 정도로 흡기압을 시간차 없이 공급해 준다. 이런 환 아의 흡기 노력 정도는 호흡 중추로부터의 요구량을 반영한다 10). 그 렇게 함으로써 1 흡기노력 정도에 비례하여 자발 흡기 때마다 증폭된 환기를 공 Fig. 3. Schematic comparison among controlled ventilation, controlled ventilation with prolonged inspiratory time, and pressure support ventilation (PSV). PSV terminates each breath when inspiratory flow declines to a preset threshold [(3) in this figure, the termination sensitivity (TS) is set as 30%]. This feature eliminates the inspiratory hold [prolonged inspiration time that keeps the lung at peak inflation (2) without any inflow (1)] and thus provides more optimal synchrony. Fig. 4. Graphic monitoring of proportional assist ventilation (PAV) shows more optimal synchrony and variable pressure support and inspiration time according to the patient s needs.

170 DW Son New Modes of Ventilation for Neonates 급하고 2 기계는 환아의 절대적인 지배를 받아 흡기/호기 시간이나 깊 이, 일회 환기량, 기류의 모양 까지도 환아에 맞추어 공급되며 3 의사는 증폭 정도를 설정한다. 이 증폭 정도는 단위 호흡 노력 당 보조하는 흡기압을 뜻하는데 증폭 정도가 클수록 환아는 덜 힘 들여 환기할 수 있다. 4 이 양식은 환아의 호흡 조절에 전적으로 의존하기 때문에 기계 자체가 흡기를 시작하지는 않으므로 환아의 흡기 노력이 사그러드 는 것을 되살리지는 못한다. 환아의 저호흡이나 무호흡 시에는 대체 환기(backup ventilation)이 필요하다 11). 환아의 자발호흡이 되살아 나면 기계는 자동적으로 대체환기에서 벗어나도록 동작하여야 한 다 12). PAV에서 증폭 정도(gain)는 일회 환기량 1 ml 당 보조하는 기계 흡기압으로 설정하게 된다(cmH 2 O/mL). 이로써 흡기압은 흡기 일회 환기량에 맞추어 상승하게 되고 호기시에는 호기말양압(PEEP)에 위치하게 된다. 식으로 표시하면 호흡근이 발생하는 압력(Pmus)과 인공호흡기가 발생하는 압력(Pres)이 함께 흡기량(V)과 흡기유속(F) 을 발생시킨다. 이들에게 저항하는 것이 유순도(compliance)의 역 수인 탄성도(elastance, E)와 기도저항(resistance, R)이며, 수식으로 표현하면 다음과 같다. 1 Pmus + Pres = E x V + R x F PAV는 자발흡기에 대한 보조를 탄성도의 완화(unloading) 인 용 량보조(volume assist, VA)와 기도저항의 완화 인 기류보조(flow assist, FA)로 나누어 설정한다. 2 Pres = VA x V + FA x F 두 식을 함께 고려하면 3 Pmus = (E-VA) V + (R-FA) x F 가 되는데 미리 측정한 E와 R에 대해 보조비율인 VA와 FA를 설정하면 측정 한 V와 F에 따라 환자 자신이 발생시킬 필요가 있는 Pmus가 결정된 다. 비례보조환기는 실시간으로 V와 F를 측정하여 설정된 VA와 FA 에 따라 Pres를 발생시킨다(식 2). 체중 0.8 kg이고 폐 유순도가 0.5 ml/cmh 2 O/kg이라면, E=1/(0.8 0.5)=2.5 cmh 2 O/mL라고 계산된다. 정상 폐의 유순도를 1.5 ml/ cmh 2 O/kg이라고 하면, 그 E는 0.8 cmh 2 O/mL가 되기 때문에 VA 를 2.5-0.8=1.7로 설정하면, 폐질환에 의한 E가 완화되게 된다 13). 마 찬가지로 FA를 20 cmh 2 O/L/sec라고 설정하면, 내경 2.5 mm인 기 관내관에 상당하는 R을 완화하게 된다. 이렇게 하므로 폐 질환이 없 는 아기가 기관 튜브 없이 호흡하는 상태에 가까워질 수 있다. 보통 의 경우 기도저항은 기관내관의 굵기에 따라 결정되므로 20 cmh 2 O/L/sec으로 기도저항 완화 정도는 설정하여 쓰게 되고, 탄성 도 완화의 정도는 계산에 의할 수도 있으나, 그래픽 화면의 시간축을 4초로 설정한 그래픽에서 흡기 시 압력곡선의 상승이 뾰쪽한 모양 을 띄지 않고 완만한 언덕을 이루는 정도로 설정하는 것이 일반적으 로 통용된다. PAV에 대한 연구는 출생체중 600 g에서 1,200 g 이하이고 경도 또는 중등도의 급성 호흡기질환을 가지고 있는 36명의 신생아를 대 상으로 하여 PAV와 AC (보조/조절 환기), 그리고 IMV (재래식 간헐 적 양압환기) 세가지 방법을 교차실험 하였다 14). 동일한 정도의 산소 요구, 산소화, 이산화탄소 제거를 보이는 범위 내에서 비례보조환기 에서는 기도내압과 흉곽내압의 감소를 볼 수 있었다. 22명의 기계환 기 의존적인 BPD를 가지고 있는 미숙아(평균출생체중 705 g)를 대 상으로 하여 PAV와 일반적인 환아 유발환기(patient-triggered ventilation, SIMV 또는 AC) 간의 교차연구에서 비례보조환기는 일 반적인 환아 유발환기보다 낮은 평균기도내압으로 효율적인 가스교 환을 보였다. 간헐적 무호흡이나 산소포화도 저하 현상 때문에 비례 보조환기에서는 대체환기(backup ventilation)의 중요성이 지적되 었다(Table 3). 5. 횡경막 전기활성에 따른 비례보조환기 신경보정 환기보조(neutrally adjusted ventilator assist, NAVA)도 비례보조환기의 일종으로 흡기유발의 신호를 횡경막의 전기적인 변 화에서 받아들이는 것이다. 횡경막의 전기 활성의 변화가 호흡시의 전체적인 호흡근의 활성을 대표한다는 가정에서 시작하였다 15). 횡경 막의 전기신호(electrical activity of the diaphragm, EAdi)는 비위관 에 부착하여 식도 내로 삽관한 전극에서 측정하여 심장의 전기적 영 향과 움직임, 식도의 연동 등에 의한 잡음을 제거하는 알고리즘을 거쳐 위상이 있는 전기신호를 생성한다. 흡기노력이 있을 때 이런 횡 경막 전기신호의 위상차가 변하는 것으로 환기기는 흡기압력을 공 급하기 시작하며, 그 정도도 전기적 위상이 변화는 것에 비례하여 상승하고, 흡기 종말의 위상으로 흡기압 공급을 종료하는 방식으로 Table 3. Demonstrated Benefits of Proportional Assist Ventilation Author Population/mode Benefit Schulze et al. J Pediatr 1999 Schulze et al. Neonatology 2007 36 NB 600-1,200 g with RDS; PAV, AC, IMV crossover Decreased airway and transpulmonic pressure 22 NB ventilator Decreased mean airway dependent with CLD; PAV pressure vs standard PTV Abbreviations: AC, assist/control; CLD, chronic lung disease; IMV, intermittent mandatory ventilation; NB, newborn; PAV, proportional assist ventilation; PTV, patient trigger ventilation; RDS, respiratory distress syndrome.

J Korean Soc Neonatol 2012;19:165-183 http://dx.doi.org/10.5385/jksn.2012.19.4.165 171 A Fig. 5. A sample of EAdi tracing that illustrates the differences between SIMV with PS and NAVA. (A) Under the SIMV with PS mode, the sample PIP was delivered by the flow trigger, but each delivered pressure was not synchronized with the EAdi signal. (B) Under the NAVA mode, respiratory assistance was triggered by the EAdi, each delivered pressure assistance was synchronized with the EAdi, and the level of peak pressure was constantly altered according to the level of EAdi detected. These representative images were captured from the Servo-I ventilator [Reprinted from ref. 9) Copyright 2012, with permission from Elsvier]. B 동작한다(Fig. 5). 흡기 보조를 증폭하는 방법은 사용자가 NAVA 증 폭량(gain) 또는 NAVA 수준(level)이라고 부르는 지표를 조절해서 설정한다. 이 지표는 단위 횡경막 전기신호(EADi) 당 흡기압 증폭의 정도를 의미한다. 일반적인 설정방법은 통상의 환아 유발환기 상태에서 보이는 그 래픽의 압력곡선에 NAVA 시연화면을 펼쳐놓고 NAVA를 시행하였을 때의 압력이 현재 걸려있는 양식의 압력곡선과 비슷하거나 약간 낮 은 정도의 압력이 걸리도록 NAVA 수준을 설정하여 시작하며 실제 NAVA 양식을 환아에게 시행한 경우는 각 호흡에서 나타나는 횡경 막 전기신호(EADi)의 수준을 보며 어느 정도로 EADi 완화를 시켜 줄 것인지 감안하며 NAVA 수준을 설정한다. NAVA 수준을 높이면 EADi가 줄어드는 것을 기대할 수 있다. NAVA에 대하여도 연구가 많이 진행되지는 않았다. 건강한 성인을 대상으로 한 연구에서는 NAVA 수준에 따라서 안전하게 호흡근의 일을 덜어주는 것이 확인되었고, 단계적으로 NAVA 수준을 증가 시 킨 결과 단계적으로 EADi가 저하되는 것도 발견하였다 16). 휴식 중에 는 NAVA 수준을 변화시켜도 일회 환기량이나 분시 환기량(minute ventilation)에 변화는 없었다. 흡기 중 식도내압이 없어질 정도의 아 주 높은 정도로 NAVA 수준을 설정하더라도 횡경막 전기신호는 남 아있어서 흡기보조환기가 비례적으로 동작하도록 작용하였다. 흡기 종료도 원만하게 나타났다. 신생아를 대상으로 한 연구는 2012년에 발표되었는데 9), 자발호흡이 가능하나 기계환기를 받고 있는 신생아 19명을 대상으로 NAVA와 PSV를 동반한 SIMV를 교차시험으로 연구 하였고 NAVA에서 최고 흡기압(peak inspiratory pressure, PIP)이 저 하되었으며, 호흡일량이 줄어들었고, 최고 EADi도 낮았다고 보고하 였다. 일회 환기량과 최고 EADi의 비율도 NAVA에서 더 높게 나타났 는데 향후 용량지향 환기법의 양식과 NAVA를 비교해 보는 것은 좋 은 연구 주제가 될 것으로 생각한다. 기계환기 중 용량 조절 종압식 환기(pressure-limited ventilation)는 그 동안 신생아 기 계환기의 표준 방식이었다. 기존의 종량식 환기(volume-controlled ventilation)는 일회 환기량의 공기를 환자에게가 아닌 호흡회로의 선단에 불어 넣어주는 방식이었다. 호흡회로와 가습통에서 압축되 어 손실되는 용량과, 기관내관 주위로 리크되어 버리는 문제 때문에 종량식 환기는 신생아의 환기요법으로 사용되기 어려웠다. 반면에 종압식 환기는 사용하기 간단하고, 많은 양의 리크가 있더라도 환기 가 가능하며, 흡기 중 기류의 흐름이 초반에는 빠르게 들어왔다가 서 서히 줄어드는 방식이기 때문에 폐내의 공기 분포를 골고루 분포시 키는 데에 더 효과적이며, 최고 흡기압을 직접 조절할 수 있는 장점이 있다. 그러나 종압식 환기의 큰 단점은 일회 환기량이 폐의 유순도 변 화에 따라 달라진다는 점이다. 이런 상황은 출생 직후에 폐액(lung fluid)이 제거되고 폐의 용적이 확보되고, 폐 표면활성제가 투여되면 서 바로 나타난다. 이 같은 유순도의 급격한 호전으로 폐에는 과잉 용량의 공기가 한번에 들어갈 수 있게 되고 폐손상을 유발할 수 있 게 되는 것이다. 이런 변화에 재빨리 대처하지 못하는 경우도 생기며, 과호흡에 의하여 동맥혈 이산화탄소 분압(PaCO 2 )이 25 mmhg 미 만으로 내려가는 경우가 기계환기가 필요하였던 재태기간 32주 이 하의 아기들 중 생후 첫날에 30% 이상인 것으로 보고되어 17) 과용량 호흡의 위험성이 계속되며 흔히 나타난다는 것을 보여주었다.

172 DW Son New Modes of Ventilation for Neonates 최고 흡입압을 직접 조절할 수 있다는 것은 종압식 환기의 큰 장점 이다. 기계환기 유발 폐손상(VILI)의 주요 발생 기전은 압력이 아니 라 용량이라는 수많은 증거가 있음에도 아직도 압력이 VILI를 일으 키고 폐외공기누출을 일으킨다고 많은 사람들이 착각하고 있다. 동 물실험에서 흉곽과 횡경막의 움직임을 제한하고 높은 흡기압을 공 급한 군에서 흉곽의 움직임에 제한을 하지 않은 군보다 급성 폐손상 이 적게 나타났다는 연구와 다른 여러 연구들에서 18) 폐손상의 원인 은 과도한 환기량이지 압력 자체의 문제는 아니라는 것이 명확해졌 다. 이처럼 용량손상과 부적절한 과환기의 문제점이 알려지며 신생 아 호흡관리에서도 일회 환기량을 직접 관리하는 것에 대한 관심이 늘어났다. 부적절하게 적은 일회 환기량도 중요한 문제를 일으킨다. 폐유순도 의 감소, 기도저항의 증가, 기도폐쇄, 공기잡이(air-trapping), 자발호 흡의 감소 등은 모두 흡기압에 상관없이 일회 환기량이 충분히 공급 되지 못하는 상황을 일으킬 수 있다. 일회 환기량이 모자라게 되면 고 탄산증, WOB 증가, 산소소비 증가, 흥분, 피로, 폐허탈을 일으킬 수 있 고 뇌실내 출혈의 위험도 증가한다. 낮은 일회 환기량 때문에 사강이 일회 환기량에서 차지하는 분포가 커져서 공기교환이 불충분하게 된 다. 이와 같은 이유로 호흡관리 중에는 일회 환기량을 철저히 관리하 는 것이 크게 요구되는 것이다. 성인에서는 이러한 이유로 종량식 환 기가 표준 환기요법으로 자리잡고 있는 것이라고 볼 수 있다. 과도한 일회 환기량이 폐손상을 일으키기 때문에 적절한 일회 환 기량을 공급하거나 적어도 일회 환기량을 모니터하는 것이 권장된 다. 여기에 덧붙일 중요한 사항은 이런 일회 환기량은 폐 속에서 균일 하게 분포해야 한다는 것이다. 허탈된 폐 부분이 있는 경우에 열려있 는 폐포에만 일회 환기량이 분포하게 되어 어쩔 수 없이 과팽창이 발 생하여 결과적으로 용량손상, 생물학적 손상을 입게 된다(Fig. 6). 폐 허탈에서 나오는 단백질 삼출액은 폐 표면활성물질을 비활성화 시키며 염증매개체를 분비하여 허탈손상(atelectotrauma)를 일으 킨다. 폐 허탈과 과팽창이 상존하는 부위에서는 불균일 장력과 비틀 림 현상으로 손상이 가중된다. 이런 상황을 피하기 위해 폐 개방 정 책(open-lung concept)을 도입한 용량지향 환기를 시행해야 하는 것이다. 실제 임상에서 폐 개방의 적용은 적절한 호기말 양압을 걸어 주는 것으로 이루어진다. 안전한 호기말 양압의 범위는 따로 없다. 건강한 폐를 가진 영아에서는 3 cmh 2 O의 호기말 양압은 적당하고 6 cmh 2 O의 호기말 양압은 폐의 과팽창과 뇌정맥울혈을 일으킬 수 도 있을 것이다. 반면에 허탈되고 유순도가 낮은 폐는 폐포를 펼치기 위하여 8-10 cmh 2 O 또는 그 이상의 호기말 양압이 적당할 수도 있 는 것이다. 건강하지 않은 폐를 치료하는 신생아의사 입장에서는 5 cmh 2 O 미만의 호기말 양압은 일상이 아니라 예외가 되어야 할 것 이다 7). Fig. 6. Nonhomogeneous aeration in respiratory distress syndrome (RDS). Atelectasis in dependent portion of the lungs is present in surfactant-deficient lungs as illustrated on the computer tomography view in lower left corner (preterm ship, courtesy of Anastasia Pellicano). This situation is schematically represented in the middle panel. The corresponding pressure-volume loop is shown in the lower right portion of the figure. If this situation is allowed to persist, even a normal physiological tidal volume, when it enters only the small portion of open alveoli will inevitably lead to overexpansion and lung injury [Adapted by permission from Macmillan Publishers Ltd: Journal of Perinatology from ref. 7), copyright 2009].

J Korean Soc Neonatol 2012;19:165-183 http://dx.doi.org/10.5385/jksn.2012.19.4.165 173 용량지향 환기(volume-targeted ventilation) 여러 가지 정의가 있을 수 있겠으나 여기서는 종압식 환기에서 목 표로 하는 일회 환기량을 얻기 위하여 흡기압과 때로는 흡기시간 까 지 조절하는 방식으로 정의한다. 비슷한 양식을 각 제조사에서 다르 게 명명하여 혼란이 생기고 있는데 몇 가지 명칭을 살펴보려 한다. 1. 압력규제 용량조절(pressure-regulated volume control, PRVC) 압력규제 용량조절(pressure-regulated volume control, PRVC) 이라는 양식은 Servo-I (Maquet Inc., Bridgewater, NJ, USA)에 탑재 된 방식인데, 최초에 네 번의 시험 흡기를 폐 속으로 공급하고, 기도 내압의 변화를 측정하여 유순도를 계산하여 목표 일회 환기량을 공 급하기에 적당한 최고 기도내압(plateau pressure)를 산출한다. 매 호흡마다 새로 산출한 최고 기도내압을 공급하여 일회 환기량을 유 지하도록 조절한다. 흡기 기류는 점감류(decelerating)이고 흡기시 간은 사용자의 설정에 따른다. 이 기기는 환기량을 기도 입구가 아닌 회로 말단에서 측정하기 때문에 측정치에 오차가 생기고 리크의 경 우 더욱 부정확해지는 문제가 있다. 회로 및 가습통에서 압축되는 용량을 보정해주는 기능이 있으나 초미숙아로 아주 작은 아기의 경 우와 리크가 있는 경우 측정된 환기량의 신빙도가 떨어지며, 회로 말 단의 초음파 기류계(flow meter)는 너무 예민하여 약간의 리크에 지 속적인 경고음을 발생시켜 결국 PRVC 양식을 꺼버리게 되는 단점이 있다 7). 2. 용량 보장(volume guarantee) 용량 보장(volume guarantee)이라는 양식은 Babylog VN500 (Dräger Medical GmbH., Lübeck, Germany)에 탑재된 방식으로, 호기말 양압보다 5 cmh 2 O 높은 압력으로 환기를 시작하여 매 호흡 마다 적용된 환기량을 측정하고 목표 환기량에 대한 최초 목표압력 을 계산하여 그 75%에 해당하는 압력으로 다음 강제환기를 진행한 다. 이 같이 몇 번에 걸쳐 평균적으로 목표 환기량에 도달하게 한다 (Fig. 7). 이 기종은 조절호흡(controlled ventilation)과 보조호흡 (assisted ventilation)의 제어를 따로 하는데, 같은 최고 흡기압을 통 해 얻은 환기량이라 해도 자발흡기에 동조된 보조호흡에서는 일회 환기량(synchronized tidal volume, TVs)은 조절호흡에 의한 일회 환기량(mandatory tidal volume, TVm)보다 큰 경우가 많다. 이 기종 의 용량보장 양식은 TVs와 TVm을 분리하여 제어하도록 되어 있다 (Fig. 8). 즉 이번 환기에서 측정한 환기량과 목표 최고압을 다음 번 같은 종류(보조 또는 조절)의 환기에 적용하는 것이다. 허용하는 최 고 흡기압의 한계는 경보설정에 수준에 맞추어 결정되며, 설정된 최 고 압력 경보 설정의 5 cmh 2 O 이하가 허용되는 최고 흡기압이다. AVEA (CareFusion, Yorba Linda, CA, USA)도 VN500과 같은 방법 으로 동작하며 시간주기 환기와 환자유발 환기를 따로 제어하며 용 량보장 환기를 할 때에는 열선방식의 기도선단 기류센서를 사용하 여야 한다. Fig. 7. Volume guarantee is an option of patient trigger ventilation. The machine measures expiratory tidal volume of each breath. The peak inspiratory pressure (PIP) correlates with tidal volume (Vt). If PIP0 results in Vt0, which is larger than the target Vt (Vts), the machine decreases the PIP of next breath (PIP1) to deduct 25% of (Vt0-Vts) from Vt0 on next breath. About 8 cycles of modifying PIP, Vts can be achieved.

174 DW Son New Modes of Ventilation for Neonates 3. 용량 제한(volume limit) 용량 제한(volume limit)은 Stephanie (Stephan GmbH, Gackenbach, Germany)와 Sophie (Stephan GmbH, Gackenbach, Germany) 기계환기기에 장착된 양식으로 기도선단에 연결되는 기 류센서에서 실시간으로 측정되는 호기 환기량에 따라 설정 목표 용 량에 맞도록 다음 호흡의 최고 흡기압을 조절하는 방식이다(Fig. 9). 이때 기계에 설정한 최고 흡기압은 허용되는 최고압력 한계를 의미 한다. 유순도가 낮아져 설정한 최고압력 한계로도 목표 환기량이 공 급되지 않을 때에는 경보음이 울리며, 너무 활발한 자발호흡을 보이 는 경우 기계의 보조가 들어가지 않아 지속적 양압환기(continuous positive pressure, CPAP)에서 호흡하는 상태로 나타날 수 있다. Sophie에서는 최저 흡기압(Pmin)을 설정할 수 있어 WOB을 덜어준 다. 50%까지의 리크는 보정하여 용량지향 환기를 할 수 있다. 4. 환기량 지향(targeted tidal volume) 환기량 지향(targeted tidal volume)은 SLE 5000 (Specialised Laboratory Equipment Ltd., South Croydon, UK)에 탑재된 양식으 로 흡기시간의 상승시간(rise time)을 길게 하여(기류가 천천히 늘어 나도록) 환기량을 목표 용량으로 제한하는 방식이다. 용량제한 (volume limit) 기능을 해제하면 높은 설정 흡기압으로 생길 수 있는 손상을 방지하기 위하여, 호기말 압력보다 5 mbar 높은 압력으로 흡기압이 고정되므로 사용자는 설정압력을 다시 조정할 필요가 있 다. 흡기 환기량을 측정하기 때문에 리크가 있는 경우 부정확한 환기 량 측정이 될 수 있고, 흡기압을 조절하는 방법이 아니라서 유순도나 호흡노력이 저하하였을 때에 목표 환기량이 들어가도록 흡기량을 늘 려줄 방법이 없다는 단점이 있다 7). Fig. 8. TVt is the target tidal volume. If initial mandatory breath (M) with pressure P1 resulted in tidal volume V1 which was less than TVt, the inspiratory pressure (P2) of next mandatory breath would be increased to reach to TVt. If synchronized breath (S, P3) results in bigger tidal volume (V3) than TVt, then the ventilator reduces the pressure (P5) on next synchronized ventilation (V5). This type of machines controls the inspiratory pressure of mandatory and synchronized ventilation separately to achieve the same target tidal volume. 5. 분시 환기량 지향(targeted minute ventilation, TMV) 분시 환기량 지향(targeted minute ventilation)은 각 호흡의 일회 환기량을 조절하는 것이 아니라 일분 동안의 환기량의 목표 값을 정 해놓고 이 분시 환기량에 맞추도록 호흡횟수를 관리하는 방법으로 일분간의 호기 환기량이 목표 값보다 많으면 기계가 강제환기 횟수 를 줄여서 환기시키고, 일분간의 호기 환기량이 목표 값보다 모자라 면 기계환기를 늘려서 목표 분시 환기량에 맞추는 방법이다 19) (Fig. 10). 컴퓨터를 이용하여 실험적으로 행했던 연구만 있었고 20) 환아에 게 사용하도록 상용화 되지는 않았다. Fig. 9. Graphic monitoring of volume limit during assist-control ventilation. The height of inspiratory pressure is changing for each breath to achieve the target tidal volume.

J Korean Soc Neonatol 2012;19:165-183 http://dx.doi.org/10.5385/jksn.2012.19.4.165 175 Fig. 10. Synchronized intermittent mandatory ventilation (SIMV) and targeted minute ventilation. Representative recording of air flow and airway pressure in an individual infant during SIMV and targeted minute ventilation. During targeted minute ventilation, ventilator rate is lower than during SIMV. Ventilator rate is automatically increased during transient periods when spontaneous breathing is not sufficient [Reprinted from Ref. 19), Copyright 2009, with permission from Elsevier]. 6. 분시 환기량 보상(mandatory minute ventilation, MMV) MMV는 Babylog VN500 (Dräger Medical GmbH., Lübeck, Germany)에 탑재된 방식으로 SIMV를 하고 있을 때, 용량보장(VG) 를 사용하여 일회 환기량을 안정화시켜도 흡기노력이 잦을 때와 적 은 때는 분시 환기량이 다른데, 자발호흡이 적은 상태에서도 분시 환 기량이 확보되도록 호흡 횟수를 높게 설정하면, 자발호흡이 많아졌 을 때 분시 환기량 과잉이 되어버린다. 반대로, 자발호흡이 많더라도 분시 환기량 과잉이 되지 않도록 설정 환기수를 적게 설정하면, 자발 호흡이 적어졌을 때 저환기가 되어버린다. 이 문제에 대응한 모드가 바로 분시 환기량 보상(mandatory minute ventilation, MMV)이다. 흡기유발로 시작한 환기가 설정 횟수를 웃돌면 강제환기 횟수가 자 동적으로 감소한다 21). 실제 임상적용의 면에서는 환아가 무호흡을 보일 때에 대체환기가 투여되는 것이 아니라 측정된 분시 환기량이 일정량 이하로 줄어들어야 강제환기가 시작 되기 때문에 무호흡 기 간이 길어져 기계환기 중에 저산소증이 나타날 수 있는 우려가 있다. 신생아에서 연구 발표된 자료는 아직 없다. 7. 순응지지환기(adaptive support ventilation, ASV) ASV는 목표 분시 환기량을 정해 놓고 환기 횟수를 조절하여 환기 시키는 것은 TMV나 MMV와 같지만 매 환기의 일회 환기량도 최고 흡기압 조절을 통하여 시행하는 방식이다. 동물실험에서 급성 저산 소증에 유용하다는 연구가 있었고 22), 성인이나 소아용으로는 Galileo (Hamilton Medical, Rhazuns, Switzerland), G5 ventilator (Hamilton Medical, Rhazuns, Switzerland)에 탑재되어 있고 성인 을 대상으로 한 연구는 있으나 23), 아직 신생아용 장비가 개발되지는 않았다. 8. 용량 지향 환기의 연구 결과들 용량 지향 환기의 유용성에 대한 근거는 2010년 Cochrane Review에서 정리되었다. 1966년부터 2010년 사이에 생후 28일 미만의 신생아를 대상으로 용량지향환기와 압력제한환기를 비교한 연구 중, 조건에 맞는 무작위 비교연구 등 12개의 연구를 대상으로 메타 분석을 시행하였는데 이 중 9개의 연구는 동반연구(parallel trial, 629명), 세 연구는 교차시험(crossover trial, 64명)이었다. 결과로 용 량지향환기는 압력제한환기에 비하여 사망이나 미숙아만성폐질환 의 발생을 줄였다[상대위험도(relative risk, RR) 0.73 (95% CI 0.57-0.93)], 효과를 보기 위해 필요한 치료건수(number needed to treat, NNT) 8 (95% CI 5-33)]. 용량지향 환기는 기흉을 감소시켰으며[RR 0.46 (95% CI 0.25-0.84), NNT 17 (95% CI 10-100)], 기계환기 시행 일 수를 감소시켰다[평균차이(mean difference, MD) -2.36 (95% CI -3.9 - -0.8)]. 저이산화탄소 혈증을 감소시켰으며[RR 0.56 (95% CI 0.33-0.96), NNT 4 (95% CI 2 to 25)], 뇌실주위백질연화증 (periventricular leukomalacia, PVL) 또는 3-4도의 뇌실내출혈 (intraventricular hemorrhage, IVH)을 감소시켰다[RR 0.48 (95% CI

176 DW Son New Modes of Ventilation for Neonates 0.28-0.84), NNT 11 (95% CI 7-50)] 2) (Table 4). 이와 같은 근거를 통 해 용량지향 환기가 사망이나 미숙아 만성폐질환의 발생을 줄이는 것은 명확해졌다. 향후로는 용량지향 환기가 신경발달예후에 어떤 영향을 끼쳤는가에 대한 연구와 각 용량지향 환기의 방법간에 효과 와 예후의 차이가 있는 지에 대한 연구가 필요할 것이다. 색다른 새로운 환기 양식들(APRV, BiPAP, Bilevel HFO, HFO with VG) 1. 기도압력방출환기(airway pressure release ventilation, APRV) APRV는 20여년 전에 처음 보고된 24) 양식의 기계 환기방법으로 Table 4. Results of Meta-analysis comparing Volume-target Ventilations and Pressure-limit Ventilation 2) Outcome RR (95% CI) NNT (95% CI) Death or BPD 0.73 (0.57-0.93) 8 (5-33) Pneumothorax 0.46 (0.25-0.84) 17 (10-100) Days of mechanical ventilation -2.36* (-3.9 - -0.8) Hypocapnea 0.56 (0.33-0.96) 4 (2-25) PVL or Grade 3-4 IVH 0.48 (0.28-0.84) 11 (7-50) *Mean difference. Abbreviations: BPD, bronchopulmonary dysplasia; IVH, intraventricular hemorrhage; NNT, number needed to treat; PVL, periventricular leukodystrophy; RR, relative risk. 폐 개방정책에 의거한 부분 환기 지지(partial ventilator support)라 는 말로 요약할 수 있다. 우선시 되는 목표는 안전과 편안함이다. 위 험할 정도의 높은 압력을 주지 않으므로 환기유발 폐손상을 최소화 하고, 순환동태에 영향을 주지 않고 적절한 또는 우월한 환기를 안전 하게 공급하는 것이 하나의 목표이고, 자발호흡을 허용하므로 재래 의 환기방법에 자주 나타나는 비동조(asynchrony)를 최소화하여 편안하게 호흡할 수 있게 하는 것이 또 하나의 목표이다. 아직까지는 흔히 사용되는 양식은 아닌데, 상용화된 기계환기기의 많은 종류에 탑재되어있다. APRV는 종압식 간헐적 양압환기에 포함되는데, 흡기- 호기비(inspiratory-expiratory ratio, I:E ratio)가 역전되어 있는 것이 다(흔히 I:E >2:1 정도로 설정함). 개념적으로는 이상성 지속적 기도 양압(bilevel of CPAP, BiPAP)에 해당하기 때문에 최고 흡기압 보다 는 고위 압력(P high), 흡기시간 보다는 고위 시간(T high), 반대로 저 위 압력(P low), 저위 시간(T low)이라는 용어를 쓰게 된다. 시간유 발이나 흡기유발로 상위 압력에 도달하면 흡기가 일어나고, 긴 상위 시간 동안에 폐포가 열려있으면서 자발호흡이 상위 압력에서 상위 시간 동안에 허용되며, 짧은 저위 시간 동안에 저위 압력으로 출구 개방(기도압력방출)이 되며 호기를 일으키게 된다 25) (Fig. 11). 급성 폐손상 또는 급성 호흡곤란 증후군(acute respiratory distress syndrome, ARDS) 등에 의한 저산소증에 사용된다. 신생아에서는 2010년에 구두발표된 자료가 있다 26). 저위 시간이 짧기 때문에(보통 저위 시간이 1.5초 이하) 충분한 호기를 일으키지 못할 위험이 있으 므로 시간상수가 길어져 있는 질환에서는 사용하지 않을 것을 권한 다. Fig. 11. Graphic monitoring of airway pressure releasing ventilation (APRV). This representative picture shows three synchronized breath on pressure, flow, and volume curve (upper to lower, respectively). Between the prolonged Pressure high period, brief decrease of the airway pressure to Pressure low occurs by the releasing of the airway pressure. During the prolonged P high, shallow spontaneous breaths were seen as shallow waves on the curves [Courtesy of Sinichi Watabe from Ref. 26)].

J Korean Soc Neonatol 2012;19:165-183 http://dx.doi.org/10.5385/jksn.2012.19.4.165 177 2. 이상성 양압(biphasic positive airway pressure, BiPAP) BiPAP은 기도압력방출환기에서 설명한 것과 같이 두 가지 크기 의 양압을 번갈아 걸어주는 방법은 같으나 기도압력방출환기는 과 도하게 흡기-호기 비가 역전되도록 흡기를 길게 주는 것임에 반해, 이상성 양압은 호기를 길게 주어 저위 시간을 충분히 길게 주는 방 법이다. 비침습성 환기에서는 종종 쓰이나 기관내관을 가지고 기계 환기하는 신생아에서는 거의 사용된 보고가 없다. 사용 목적은 자발 호흡을 방해하지 않으며 폐 개방을 위해 주기적으로 고위 압력을 걸 어주는 것이다. 3. 이중기도양압에서의 고빈도 진동환기(bilevel highfrequency oscillation, bilevel HFO) Bilevel HFO는 이상성 양압에 고빈도 진동환기(high frequency ventilator, HFO)를 첨가한 것이다. 지속적으로 고빈도 진동환기를 사용하는 환아는 개방된 폐포 내의 산소의 흡수가 진행되며 폐의 잔 기량(residual volume, RV)이 줄어드는 경향이 있다. 이 때문에 폐 개방을 위하여 종래에는 HFO 도중에 큰 숨(sigh)을 첨가하여(HFO with sigh) 폐포를 확장시키고 잔기량을 확보하려는 노력을 하여왔 다. 보통 큰 숨 동안에는 고빈도 진동이 아닌 상태로 고위 압력을 지 나가는 것인데 bilevel HFO에서 고빈도 진동은 고위 압력에서도 고 빈도 진동을 하게하는 방법이다(Fig. 12). 동물을 대상으로 실험한 것이 있다고 하나 아직 발표된 자료는 없다. 4. 고빈도 진동환기에서 용량 보장(HFO with VG) 고빈도 진동환기에서 용량 보장(HFO with VG)는 최근에 등장한 양식으로 Babylog VN500 (Dräger Medical GmbH., Lübeck, Germany)에 탑재되어 있다. 종압식 환기에서의 용량지향 환기처럼 고빈도 진동환기에서도 용량 보장을 한다는 의미이다. 고빈도 진동 식 환기의 일회 환기량(tidal volume of high-frequency, VTHf)는 보통 1.5-2.0 ml/kg 정도로 책정하게 되는데, 이 VTHf는 진동수 (frequency)와 진폭(amplitude)의 상호작용으로 결정된다. 진동수 가 낮아지면 VTHf는 커지고, 진폭을 높이면 VTHf는 증가한다. VN500 이전의 모델인 Babylog 8000 등에서는 흡기를 제어하는 전 자 밸브를 통하여 만들어진 진동이 진폭을 변경시켜도 VTHf가 상 승하지 않는다는 문제가 있었다. VN500에서는 호기밸브와 흡기밸 브가 협조하여 진동하게 되어 진폭과 환기량의 상관관계가 유지되 게 되었다. 환아에게 적합한 VTHf를 결정하여 용량 보장 양식을 시 작하면 진폭을 변화시켜 VTHf를 지속적으로 유지하게 된다. HFO 에서 산소화는 폐 개방에 의하여 이루어지기 때문에 평균기도내압 을 적절히 설정하는 것이 중요하고, VTHf는 이산화탄소의 제거와 관계되는데 이 용량 보장의 임상적 의미는 아직 알려진 바 없고 연구 자료도 없다. 비침습성 호흡관리(non-invasive respiratory support) 전술한 바와 같이 용량지향 환기는 BPD의 발생을 줄이는 효과가 있는 것으로 알려졌다. 비침습성 환기는 메타분석 등의 명확한 영향 이 밝혀지지는 않았으나 일반적으로 양압 환기를 장기간 시행하는 것은 BPD의 발생 위험을 높이는 것으로 생각된다 27). 이런 이유로 출 생 초기부터 기관삽관에 양압환기 보다는 비침습적 환기를 시도하 Fig. 12. Graphic monitoring of bilevel high-frequency oscillation (BiHFO) shows HFO continues through the alternating two levels of pressure.

178 DW Son New Modes of Ventilation for Neonates 여 미숙아 만성폐질환의 발생을 줄이려는 노력들이 경주되었고 몇 몇 연구에서는 비침습적 환기가 사망을 줄이고 BPD의 발생을 줄일 가능성이 있다는 보고도 이어졌다 28). 현재 신생아 집중치료실에서 의 비침습적 환기 사용은 날로 증가하고 있으며, 최신의 기계환기기 들에서는 용량과 기류의 측정이 손쉬워져서 경비 지속적 양압환기 (nasal continuous airway pressure, NCPAP) 이외의 다양한 비침습 적 환기 양식들이 출현하게 되었다(Fig. 13). 1. 균일 기류와 가변 기류 지속양압(CPAP) 지속적 압력을 만들어 내는 장치에서 지속적 양압장치(CPAP) 중 에는 균일한 기류를 보내는 종류와 가변성 기류를 보내는 장비로 크 게 대별할 수 있다. 균일 기류(constant flow) 방식은 일반 기계환기 기의 지속적 양압환기와 동일한 방식인 호기측 밸브를 조절하는 것 과, bubble CPAP (Fisher and Paykel Healthcare, Auckland, New Zealand) 처럼 호기측 회로를 물통에 담그고 그 깊이를 조절하여 압 력을 조절하는 방식이 대표적이다. 가변 기류(variable flow) 방식은 Benveniste의 원리 29) 를 이용하여 아기의 코 직전에 가변성 기류를 뿜어주므로 양압을 생성하는 방식을 사용한다. 흡기나 호기밸브 없 이 특수하게 디자인된 코 접속부(nasal adapter)만으로 양압을 생성 한다. 흐르는 물체는 곡면을 따라 이동한다는 코안다 효과(Coanda effect)에 기초한 유체역학적 전환(fluidic flip) 기술을 이용하여 흡기 시에는 환아의 기도 쪽으로 기류가 흘러가고, 호기 시에는 환아의 코로부터 호기회로 쪽으로 흘러가게 한다. 이런 제품으로는 지금은 단종된 Infant flow system (CareFusion, Höchberg, Germany)과 현재 국내에서 사용이 늘어나고 있는 Medijet nasal CPAP System (Medin-Medical Innovations GmbH, Puchheim, Germany) 등의 제품이 있다. 이런 가변성 기류 경비 지속 양압환기의 단점은 소음이 난다는 것이다. 기류에 따라 다르기는 하지만 90 db을 넘는 정도의 소음이 생기며 30) 이런 소음에 지속적으로 노출되는 미숙아에게 어 떤 영향이 있는지는 아직 연구되지 않았다. 2. 경비 카뉼라(nasal cannula) 지속적 압력장치 중에 경비 카뉼라(nasal cannula)를 사용하는 양 식 중 저속기류 경비 카뉼라(low-flow nasal cannula, LFNC)는 이전 부터 흔히 사용하던 방법으로 저속(보통 <0.5 L/min, 최고 1 L/min)으 로 블렌더를 통하여 농도를 조절한 산소를 공급하는 방법이다. NCPAP에서 이탈하는 과정에서 흔히 사용되었으며 착용하고 있는 채로도 아기를 돌보기가 쉬운 이점이 있다. 고속기류 경비 카뉼라 (high-flow nasal cannula, HFNC)는 2 L/min 이상의 기류를 카뉼라 Fig. 13. Types of non-invasive ventilator support given to neonates. Abbreviations: CPAP, continuous positive airway pressure; HFNC, high-flow nasal cannula; nbipap, nasal bilevel positive airway pressure; nippv, nasal intermittent positive airway pressure; nsippv, synchronized nasal intermittent positive airway pressure; nhfv, nasal high-frequency ventilation [Reprinted from Ref. 34), Copyight 2011, with permission from Elsevier]. 를 통하여 공급하는 방법으로 NCPAP에 맞먹는 정도의 양압을 발생 시킬 수 있다 31). 이 방법으로는 경비 카뉼라의 구멍크기, 기류속도, 환 아의 기도 크기, 리크 등의 여러 인자에 의하여 발생하는 양압이 달라 지기 때문에 환아에게 전달되는 양압을 명확히 알기 어렵다는 문제 가 있다. 또 하나의 문제는 가습이 덜된 고속의 기류 때문에 건조해져 Table 5. Advantages and Disadvantages of High-flow Nasal Cannula Advantages Inexpensive Easy, user friendly setup Limits potential facial or nasal skin breakdown Integrated humidification system More comfortable, may decrease need for sedation Perceived by parents as less critical Nurse doesn t have to worry about seal Easy to position patients Disadvantages Unknown or varying pressure High work of breathing Cannula is the only interface option No critical alarms Potential drying of the airway, mucosa breakdown Not FDA cleared to deliver CPAP

J Korean Soc Neonatol 2012;19:165-183 http://dx.doi.org/10.5385/jksn.2012.19.4.165 179 서 점막이 마르고 분비물의 점도가 늘어난다는 점이다. 이 문제는 가 습기의 채용으로 해소되고 있다. HFNC의 장점과 단점은 Table 5에 기술하였다. HFNC에 대하여 임상연구가 많이 시행되지는 않았으나 2011년 Cochrane Database Review의 메타분석 결과는 발관 후에 사용한 HFNC는 NCPAP에 비하여 재삽관 비율이 높았다고 정리하였 다 32). 향후 안정성과 효과에 대한 많은 연구가 필요하다. 3. 경비 간헐적 양압환기(nasal intermittent positive pressure ventilation, NIPPV)/동조식 경비 간헐적 양압환기(synchronized NIPPV, SNIPPV) NIPPV는 최근에 개발된 비침습적 환기 방법으로 NCPAP에 최고 흡기압(PIP)을 부과한 기계환기를 결합한 방식이다. 보고에 의하면 약 46-60%의 신생아 호흡곤란 증후군을 가진 미숙아는 CPAP으로 유지가 안되어 기관삽관과 기계환기를 필요로 하였다. 또한 약 40% 의 저체중 출생아는 발관 후 CPAP으로 유지가 안되어 재삽관과 기 계환기가 다시 필요하였다 33). 재삽관의 가장 흔한 원인은 무호흡과 동반된 서맥이었다. NIPPV나 동조된 경비 간헐적 양압환기 (SNIPPV)는 기계환기에서 CPAP으로 전환하는 사이에 호흡운동이 불충분한 아기의 호흡관리 방법으로 등장하게 된다. NIPPV/SNIPPV 는 흉벽의 움직임을 안정화 시키고 폐의 메카닉스를 증진시키고, 흡 기압을 걸어줌으로써 기도를 열어주고 상기도에 기류를 효과적으로 보내 흡기를 자극하고 흡기노력양을 줄이고, 허탈해가는 폐포를 동 원하여 기능적 잔기량(functional residual capacity, FRC)을 보강하 는 효과를 기대할 수 있다 34). NIPPV는 2001년의 Cochrane 메타분석에서 NCPAP의 장점을 더 욱 증진시킨 것으로 나타났고, NCPAP과 비교하였을 때 우월하게 발 관 실패의 문제를 줄이는 것으로 분석되었다 35). 2012년의 RDS를 앓 고 있는 환아들을 대상으로 NIPPV와 NCPAP을 무작위 비교 분석한 3개의 연구를 메타 분석한 보고에서는 NIPPV는 생후 72시간 내에 침습적 환기방식 도입을 의미 있게 감소시켰다(RR 0.60; 95% CI 0.43-0.83). 그러나 BPD의 발생 위협을 줄이지는 못한 것으로 나타 났다(RR 0.56; 95% CI 0.09-3.49) 36). SNIPPV에 대한 연구는 아직 많 지 않은데 한 연구에서 SNIPPV는 NCPAP보다 같은 설정에서 일회 환기량과 분시 환기량이 많은 것으로 나타났고 이는 흡기 중의 흉곽 내압의 충분한 감소에 의한 것으로 해석할 수 있었다 37). 각기 다른 최고 흡기압을 설정한 SNIPPV와 NCPAP의 비교 연구에서 SNIPPV 는 NCPAP에 비하여 의미 있게 WOB을 감소 시켰고, 최고 흡기압 12 또는 14 cmh 2 O의 두 압력에서 압력이 높을수록 WOB이 줄어든 것 을 관찰하였다 38). 발관 성공률을 무작위 비교한 연구에서는 SNIPPV 는 94%에서, NCPAP은 61%에서 발관 성공률을 보여 발관 후 관리에 SNIPPV가 더 안전하고 효율적인 방법이 될 수 있다는 것을 보여주었 다 39). 2009년에 발표된 연구는 전향적으로 SNIPPV를 사용하는 병 원의 자료와 NCPAP을 사용하는 병원의 결과를 비교한 것이다 3). 이 들은 출생체중을 세 군으로 나누어 BPD의 발생을 비교하였는데, 출 생체중 500-750 g인 군에서 SNIPPV를 사용한 경우 BPD 발생률이 더 낮았고(43% vs 67%; P=0.03), BPD 또는 사망한 환아의 비율도 의 미 있게 낮았다(51% vs 76%; P=0.02). 다른 체중 군에서는 이러한 차 이를 발견할 수 없었다. 다중논리분석으로 SNIPPV는 출생체중 500-750 g 군에서 BPD를 줄였으며(OR 0.29, 95% CI 0.11-.077), BPD 또 는 사망을 줄였다(OR 0.30, 95% CI 0.11-.079). 신경발달장애도 의미 있게 감소시켰으며(OR 0.29, 95% CI 0.09-0.94), 뇌신경장애 또는 사 망은 OR 0.18 (95% CI 0.05-0,62)로 감소시켰다. 그러나 이 연구는 전향적 연구로 무작위 비교연구가 아닌 단점이 있어 향후 대규모의 무작위 비교연구가 필요하다. NIPPV는 어떤 종류의 기계환기기에서도 적용이 가능하다. 그러 나 SNIPPV는 특별한 동조 센서가 필요하며 과거에는 Graseby 캡슐 (capsule)을 센서로 사용한 Infant Star (Infrasonics Inc., St Louis, USA)에서 사용할 수 있었으나 지금은 단종되었다. 복벽에 부착하여 복벽의 움직임으로 호기를 찾아내는 방식인 Graseby capsule은 다 른 기종에서 채택되고 있기도 한데 과거에 제시된 부착 know-how 는 다음과 같았다. 캡슐을 너무 늑골연에 가까이 부착하면 호흡곤 란이 있는 환아의 경우 늑하 함몰이 동조를 방해 할 수 있고, 복부의 가장 튀어나온 부분에 붙이면 호흡이 크고 움직임이 많은 아기의 경 우에는 동조가 깨지기 쉽다. 캡슐을 너무 단단히 붙이면 호흡 움직 임을 잘 받아들이지 못할 수 있다 34). 최근에 Sophie ventilator (Stephan Biomedical, Gackenbach, Germany)에 SNIPPV 모듈이 장착되었으며 Graseby capsule을 센서로 사용하나 초소형 중앙처 리장치(microprocessor)와 알고리즘을 이용하여 잡신호와 과도한 움직임을 걸러내기 때문에 과거의 주의점과 큰 상관 없이 안정적인 동조를 제공할 수 있다(Fig. 14). 호흡기류계(pneumothachograph) 를 감지장치로 사용하는 장비도 있는데 39), 호흡기류계의 기류저항이 있는 내부를 지나가며 기류에 나타난 압력의 변화를 측정해 기류속 도와 방향을 측정하는 장치로 예민하다는 장점이 있으나 사강을 늘 릴 수 있는 문제도 있다. 최근에 호흡기류계를 흡기감지 장치로 채택 한 SNIPPV 환기기도 출시되었다(Medin-CNO, Medin-Medical Innovations GmbH, Puchheim, Germany). NIPPV나 SNIPPV사용 시 주의할 점은 식도의 개방압력이 낮기 때문에 동조가 되지 않는 NIPPV의 경우에는 복부팽만이 유발 될 수 있다. 또한 아기의 구강 개방압력은 통상 9-11 cmh 2 O이기 때문에 흡기압이 입으로 빠져 나와 환기를 부족하게 할 수도 있다. 가습통의 물의 양이 환기량에

180 DW Son New Modes of Ventilation for Neonates 영향을 줄 수 있으며 0.3초 초과의 흡기시간은 부적절한 호기말 양 압(inadvertent PEEP)을 일으킬 수 있다. 4. 경비 이상성양압(nasal bilevel positive airway pressure, NBiPAP) NBiPAP은 전술한 기계환기에서 BiPAP과 같은 양식이나 코를 통 하여 압력을 공급하는 것이 차이이다. 압력이 늘 일정한 CPAP과 달 리 고위와 저위의 두 가지 압력을 공급한다. 고위의 압력을 비교적 짧게, 저위의 압력은 상대적으로 길게 공급하며 두 가지 수준의 압 력에서 자발호흡을 할 수 있도록 해준다. 과도한 압력을 피하고 폐의 과도한 확장을 피하면서 폐를 개방하려는 방법의 하나로(Fig. 15) 폐 포를 열어 호흡에 동원하고, Herring-Breuer 반사를 자극하고 J-수 용기를 신장시켜 자극하여 무호흡증 발생을 방지하고 제 2형 폐포세 포(pneumocyte)를 신장시켜 폐 표면활성제의 생산을 자극하는 효 과를 기대한다. 동조 장치를 이용하여 동조가 가능한 장비가 출시되 어 있지만 동조 자체는 만족스럽지 못하다(Infant Flow SiPAP, CareFusion, Höchberg, Germany). NIPPV/SNIPPV와 BIPAP의 다 른 점은 이 장비에서처럼 최고 흡기압을 15 cmh 2 O 미만으로 발생시 키고, 충분한 흡기압을 발생시키려면 0.4-0.5초의 흡기시간이 필요 하기 때문에 아주 작은 초미숙아의 짧은 흡기시간에 대응하기 어렵 고, 동조에 불리한 것으로, 이런 차이점이 이 장비의 특성을 BiPAP으 로 국한시키는 요인이 된다. 신생아를 대상으로 시행한 연구는 드문 Fig. 14. (A) A sample of synchronized nasal intermittent positive pressure ventilation (SNIPPV) tracing shows optimal synchrony. Upper portion of the picture is trace of pressure during SNIPPV. Lower portion is the abdominal wall movement detected by Graseby capsule. (B) Graseby capsule is attached to the center of abdominal wall of the patient loosely. Fig. 15. Schematic illustration of bilevel positive airway pressure (BiPAP) represents the principle of BiPAP. To keep the alveoli open, two levels of positive airway pressure are given cyclically. The duration of Pressure low period is longer than the Pressure high period.

J Korean Soc Neonatol 2012;19:165-183 http://dx.doi.org/10.5385/jksn.2012.19.4.165 181 데, 신생아 호흡곤란증후군을 앓고 있는 미숙아 20명을 대상으로 NBiPAP과 NCPAP을 교차시험한 연구에서 NCPAP보다 경피 산소분 압(transcutaneous partial pressure of oxygen, TcPO2)과 말초 산 소포화도가 더 높았고, 경피 이산화탄소 분압(TcPCO2)과 호흡수가 더 낮아, 더 효과적인 가스교환에 기여한다고 발표하였다 40). 40명의 중등도 RDS 미숙아에서 가변기류 CPAP과 BiPAP을 출생 시부터 무 작위로 적용한 비교 연구에서는 두 군의 사이토카인 수준은 비슷하 였음에도 BiPAP군은 호흡보조가 투여된 날이 짧았고(3.6 vs 6.2일), 산소의존도가 낮았으며(6.5일 vs 13.6일), 퇴원도 빨랐다. 향후 대규 모의 무작위 비교연구가 필요하다. 5. 경비 고빈도 환기(nasal high-frequency ventilation, NHFV) NHFV는 고전적인 방법인 bubble-cpap에서 물방울이 터지며 만들어내는 압력의 변동이 압력의 변위를 가져오고, 아기의 기도에 전달된 압력변위는 이산화탄소의 제거를 용이하게 한다는 착안에 서 발전한 것이다 41). 게다가 NHFV의 장점은 기계환기기를 통하여 균일한 압력을 만들어내며, 동조시킬 필요가 없다는 점이다. 단점은 재래적 CPAP, bubble-cpap에 비하여 장비가 비싸다는 것이다. 시 행된 연구는 거의 없으며 NCPAP 치료 중 악화된 21명의 신생아를 대상으로 NHFV를 시도한 연구에서 투여 2시간 후에 15명에서 이산 화탄소 분압이 감소하였고, 77%의 환아에서 36시간까지 특별한 이 상 없이 시행할 수 있었으나, 5명에서는 시행 6시간 만에 이산화탄소 누적과 산소요구량 증가로 NHFV를 중단하였다고 보고하였다 42). NCPAP 사용 중에 NHFV로 두 시간 동안 교대한 교차연구에서는 NHFV를 하는 동안에 이산화탄소가 저하되었다고 보고하였다 43). NHFV의 안정성과 유효성에 대한 많은 연구가 필요하다. 최근에 NHFV이 가능한 장비가 국내에서도 출시되었다(Medin-CNO, Medin-Medical Innovations GmbH, Puchheim, Germany). 맺음말 새로운 양식의 환기법은 초소형 중앙처리장치 등의 기술의 발달 과 더불어 발전해 왔고, 임상연구를 바탕으로 환아의 치료 및 예후 개선에 도움이 된다는 근거를 쌓아왔다. 근거에 의존해 새로운 방법 을 도입하는 것도 의미 있겠으나 신생아 진료 전반적인 수준의 향상 이 동반되지 않고서는 새로운 장비는 무용지물일 수도 있다. 사고 관 리와 예방책을 개발하여 아무리 주의를 기울여도 오히려 계획하지 않은 발관이 증가하였다는 보고 44) 는 많은 것을 시사한다. 기계환기 중에 발생하는 갑작스런 환아 상태의 악화는 종래에는 흔히 사고로 발관이 되거나, 기관내관이 분비물로 막히거나, 폐외 공 기누출이 생겼거나, 환기기의 고장을 먼저 생각하여야 했다. 미숙아 만성폐질환을 흔히 치료하고 있는 현재의 신생아 집중치료실에서는 하루 중에도 수시로 나타나는, 심한 정도는 아니라도 수시로 변동되 는 산소포화도의 저하, 이산화탄소의 누적은 신생아의사라면 누구 나 경험하는 일일 것이다. 이런 호흡상태 변동의 주된 원인은 환자의 기존 질환 상태의 변화나 패혈증 등의 합병증 발생이 아닌 경우에서 생각한다면, 가장 흔한 것은 리크이고, 적절하지 못한 동조, 수시로 변할 수 있는 BPD 환자의 유순도 변화를 따라가지 못하는 환기설정, 그리고 잘못된 가습 설정 등을 들을 수 있다. 리크는 영원한 숙제일 것이다. 좀 더 굵은 기관내관을 사용하거나 머리 위치를 조절하여 줄이려는 시도를 해보지만 해결은 쉽지 않다. 오히려 그래픽 등을 활용한 리크의 확인, 발견에 집중하면 리크에 의 한 저환기에 뒤따르는, 치료자가 부과하는, 고농도 산소, 압력부하 등 의 폐손상을 유발할 상황을 피할 수 있을 것이다. 적절하지 못한 동조는 기계설정으로 극복하여야 한다. SIMV 보다 는 AC 방식이 동조가 더 좋음에도 AC 양식을 흔히 쓰지 못하는 이 유는 과환기에 의한 저이산화탄소증이 염려스럽기 때문일 것인데, 이는 최고 흡기압을 줄이는 것으로 개선이 가능하다. PAV나 NAVA 등의 쾌적한 동조를 통하여 숨쉬는데 쓰이는 에너지(WOB)를 줄일 수 있다면 체중 증가가 원활해 질 수 있을 것이다. 이는 호흡기 질환 이 없다 하더라도 미숙아에서 자주 출현하는 무호흡을 방지하는 방 향의 치료, 양육을 목적으로 기계환기를 해야 하는 초미숙아 진료에 도움이 되는 부분이다. 또한 더 많은 연구가 필요하지만 SNIPPV는 기계환기기 이탈과정에서 부드러운 동조로 유익한 영향을 줄 것이 기대된다. 용량지향 환기는 지금까지의 연구 결과를 종합해보면 BPD를 줄 일 수 있는 것으로 나타났다 2). 제조사마다 다양한 용어를 사용하여 표현하지만 내용에 큰 차이는 없다. 용량지향 환기를 한다는 것은 환 아의 매 호흡이 적절하고 충분한 일회 환기량이 되도록 지지/보조/ 조절 하는 것인데, 환아의 상태가 좋아지면 저절로 최고 흡기압이 줄 어들며 이탈과정에 들어가게 된다. 즉 이탈의 방법은 압력 이탈로 이 동하였다는 뜻이다. 재래적인 이탈은 기계환기 수를 먼저 줄이는 방 식이 흔히 쓰여왔다. 그러나 환기 횟수를 먼저 줄이면 도움 받지 못 하는 환아의 자발호흡이 오히려 호흡일량을 늘이고, 저환기로 폐허 탈이 조장되고, 때로는 과환기로 용량손상을 입을 수도 있다. 환기 횟수 이탈에서 압력 우선 이탈로의 변화가 최신 환기방식의 중요 초 점이라고 단언할 수 있다. 가습기 설정은 늘 관심 받지 못하는 부분이다. 본 종설의 범위를

182 DW Son New Modes of Ventilation for Neonates 넘기 때문에 짧게 기술하면, 기계환기를 하는 환아의 폐로는 폐내 수분의 손실과 점액의 점성을 줄이기 위하여 습도가 충분한 공기를 공급하여야 하고 이는 37 에서 상대습도 100%인 44 mg/l의 수분 이 포함된 공기이다. 가습기의 종류에 따라 차이가 있을 수 있지만 현재 쓰이는 대부분의 가습기는 가습통(chamber)에서 공급되는 가스에 37, 44 mg/l 수분을 첨가한다. 호흡회로를 지나가는 동안 이슬맺힘이 발생하지 않도록 회로에는 열선이 들어가 있으며 이 때 기도선단(회로의 Y-연결부분)의 온도 설정은 39 로 설정해 놓아야 회로에 이슬이 생기지 않고 환아 측에 도달하며 회로 말단에 열선이 끝나는 부분에서 기관 내관으로 진행하는 동안 2 의 온도저하가 일어나 아기의 폐에 도착할 때에는 37, 상대습도100%, 44 mg/l의 수분이 폐 내로 공급된다 45). 온도 설정이 제대로 안되어 있거나, 회로 내에서 이슬맺힘이 생긴 경우, 가습기의 오동작, 가습통 내부에 필터 지가 안 들어 있거나 하는 등의 여러 가지 이유로 충분한 습기가 폐 로 전달이 안 되는 경우 점막 손상이나, 점성이 높아진 기도 분비물 에 의한 문제가 생기는 것도 환아의 상태를 수시로 변하게 하는 원인 이 되므로 이제는 가습기에도 많은 관심을 기울일 필요가 있다. 영국에서 신생아의사의 기계환기 설정 행태를 조사한 연구에서 46) 연구자는 많은 대상 병원에서 무작위 비교연구 등에서 알려진 근거 와 상관없는 설정을 하고 있는 것을 발견하고 의학적 근거가 더 잘 받아들여지게 할 방법이 필요하다고 문제 제기하였다. 우리도 같은 상황일 가능성이 높다. 우리에게는 의학적 근거를 잘 받아들여지게 할 방법, 나아가 의학적 근거를 잘 만들어 내게 하는 방법이 필요하 다. Referrences 1) McCallion N, Davis PG, Morley CJ. Volume-targeted versus pressure-limited ventilation in the neonate. Cochrane Database Syst Rev 2005;(3):CD003666. 2) Wheeler K, Klingenberg C, McCallion N, Morley CJ, Davis PG. Volume-targeted versus pressure-limited ventilation in the neonate. Cochrane Database Syst Rev 2010;(11):CD003666. 3) Bhandari V, Finer NN, Ehrenkranz RA, Saha S, Das A, Walsh MC, et al. Synchronized nasal intermittent positive-pressure ventilation and neonatal outcomes. Pediatrics 2009;124:517-26. 4) Son DW. Goal of mechanical ventilation. In: Son DW, editor. Concept of Mechanical Ventilation. Seoul: Korean Medical Books, 2011:11-5. 5) Sant'anna GM, Keszler M. Developing a neonatal unit ventilation protocol for the preterm baby. Early Hum Dev 2012.DOI: S0378-3782(12)00231-9 [pii]10.1016/j.earlhumdev.2012.09.010. 6) Carlo WA. Gentle ventilation: the new evidence from the SUPPORT, COIN, VON, CURPAP, Colombian Network, and Neocosur Network trials. Early Hum Dev 2012;88 Suppl 2:S81-3. 7) Keszler M. State of the art in conventional mechanical ventilation. J Perinatol 2009;29:262-75. 8) Dimitriou G, Greenough A, Cherian S. Comparison of airway pressure and airflow triggering systems using a single type of neonatal ventilator. Acta Paediatr 2001;90:445-7. 9) Lee J, Kim HS, Sohn JA, Lee JA, Choi CW, Kim EK, et al. Randomized crossover study of neurally adjusted ventilatory assist in preterm infants. J Pediatr 2012;161:803-13.e2. 10) Hummler H, Schulze A. New and alternative modes of mechanical ventilation in neonates. Semin Fetal Neonatal Med 2009;14:42-8. 11) Schulze A, Rieger-Fackeldey E, Gerhardt T, Claure N, Everett R, Bancalari E. Randomized crossover comparison of proportional assist ventilation and patient-triggered ventilation in extremely low birth weight infants with evolving chronic lung disease. Neonatology 2007;92:1-7. 12) Herber-Jonat S, Rieger-Fackeldey E, Hummler H, Schulze A. Adaptive mechanical backup ventilation for preterm infants on respiratory assist modes - a pilot study. Intensive Care Med 2006;32:302-8. 13) Cho K. The difference between PSV and PAV. In: Cho K, editor. Respiratory care of the neonate. Osaka: Medica Shuppan, 2010:114-5. 14) Schulze A, Gerhardt T, Musante G, Schaller P, Claure N, Everett R, et al. Proportional assist ventilation in low birth weight infants with acute respiratory disease: A comparison to assist/control and conventional mechanical ventilation. J Pediatr 1999;135:339-44. 15) Sinderby C, Beck J, Spahija J, Weinberg J, Grassino A. Voluntary activation of the human diaphragm in health and disease. J Appl Physiol 1998;85:2146-58. 16) Sinderby C, Beck J, Spahija J, de Marchie M, Lacroix J, Navalesi P, et al. Inspiratory muscle unloading by neurally adjusted ventilatory assist during maximal inspiratory efforts in healthy subjects. Chest 2007;131:711-7. 17) Luyt K, Wright D, Baumer JH. Randomised study comparing extent of hypocarbia in preterm infants during conventional and patient triggered ventilation. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2001;84: F14-7. 18) Dreyfuss D, Saumon G. Ventilator-induced lung injury: lessons from experimental studies. Am J Respir Crit Care Med 1998;157:294-323. 19) Claure N, Bancalari E. Automated respiratory support in newborn infants. Semin Fetal Neonatal Med 2009;14:35-41. 20) Claure N, Gerhardt T, Hummler H, Everett R, Bancalari E. Computer-controlled minute ventilation in preterm infants undergoing mechanical ventilation. J Pediatr 1997;131:910-3. 21) Cho K. New neonatal ventilators. J Pediatr Pract 2012;75:1491-6. 22) Claure N, Suguihara C, Peng J, Hehre D, D'Ugard C, Bancalari E. Targeted minute ventilation and tidal volume in an animal model of acute changes in lung mechanics and episodes of hypoxemia. Neonatology 2009;95:132-40.

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