개에서 일측성 저산소성 폐혈관 수축에 대한 반대측 호기말 양압호흡법의 영향

Abstract

폐포내 저산소 상태에서 그 폐포로 가는 폐혈관이 수축되어 폐혈류가 감소되는 것을 저산소성 폐혈관 수축(hypoxic pulmonary vasoconstriction)이라 하며, 이 현상이 일부분이거나 일측성일 때는 정상적인 폐포로 폐혈류가 재분포되어 효과적인 생체방어기전으로 작용하게 된다. 호기말 양압호흡법(positive end-expiratory pressure)은 호기말에 폐의 용적 즉 기능적 잔기량(functional residual capacity)을 증가시킴으로써 기도폐쇄를 방지하고, 폐의 유순도(compliance)와 환기를 개선하여 폐실질이 손상된 각종질환에서 동맥혈 산소화를 신속히 개선하는 방법으로 각광을 받고 있으며, 폐용적 증가에 따른 폐포내 작은 혈관들의 압박으로 그 부위의 폐혈관 저항이 증가되고 심박출량이 감소되며, 그 부위로부터 혈류가 다른 곳으로 이동되는 등의 단점도 내포하고 있다. 일반적으로 호기말양압호흡법의 성과는 상기한 장점과 단점의 이중효과로 나타나게 된다. 일측성 폐포 저산소상태는 성인성 호흡곤란 증후군, 폐염, 무기폐, 개흉술, 일측 폐 마취 등 임상에서 흔히 경험할 수 있으며, 그 치료법내지 환기법으로 호기말양압호흡법이 자주 사용되고 있다. 본 실험은 이러한 점에 착안하여 한국산 개 암컷 8마리(평균 체중 15Kg)을 이용해 일측성 저산소성 폐혈관 수축을 발현시키고 이때 반대측 폐에 가해지는 호기말양압호흡법의 영향을 관찰함을 그 목적으로 하였다. 본 실험은 저산소성 폐혈관 수축에 영향을 미칠 수 있는 인자들인 산염기상태, 체온 등을 모두 정상으로 유지하며 행해졌는 바 3단계에 걸쳐 시행되었다. 제I단계는 양측폐를 모두 100% 산소로 환기시키는 단계이고, 제II단계는 우측폐는 100% 산소, 좌측폐는 4% 산소, 3% 이산화탄소, 93% 질소의 혼합 저산소성 가스로 각각 분리 환기시키며, 제III단계는 좌측폐에 저산소성 가스를 환기시키고, 우측폐에는 100% 산소를 환기시키면서 10cmH_2 O의 호기말양압을 가하는 절차를 밟았다. 각 단계별로 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 전신순환계의 혈역학적 반응은 호기말양압호흡법으로 제III단계에서 심박출량이 조금 감소한 것 이외에는 전체적으로 비교적 안정된 상태를 유지하였고, 산염기 상태로 동맥혈 pH 7.40±0.03~7.43±0.05, PCO_2 36±3mmHg~38±2mmHg로 저산소성 폐혈관 수축의 발현 및 유지에는 아무런 영향을 미치지 않을 정도의 정상범위를 유지하였다. 2. 양측 폐를 100% 산소로 환기시키는 대조치인 제I단계에서 좌측폐의 혈류량(Q_L)은 1.064±0.178L/min로 전체 심박출량에 대한 백분율(Q_L%)은 41.4±5.4% 였다. 3. 제II단계에서 우측폐는 100% 산소, 좌측폐는 저산소성 가스로 환기시킬 때 좌측 폐혈관 저항(PVR_L)은 제I단계에 비해 151.5%로 증가하였고, Q_L%는 22.0±5.1%로 감소하는 뚜렷한 국소 저산소성 폐혈관 수축을 보여주었다. 그러나 PVR_L이 증가하였어도 전체 폐혈관 저항(PVR_T)은 변화가 없었다. 폐동맥압과 폐관류압은 대조치 17±2mmH, 6±3mmHg에서 21±2mmHg, 9±3mmHg로 각각 증가하였다. 또한 폐션트율(Q_S/Q_T)은 대조치 11.0±2.0%에서 20.8±1.7%로 증가하여 PaO_2는 대조치에 비해 44.3% 정도 감소하였다. 4. 제II단계의 환기상태는 그대로 유지하며 우측폐에 10cmH_2 O의 호기말양압호흡법만 추가하는 제III단계에서는 Q_L%는 40.3±9.6%로 거의 대조치로 회복되었으나 평균동맥압 증가에 따른 Q_L%증가(Q_L%/MPAP)는 대조치로 회복되지는 못하였으며, PVR_L도 제II단계와는 달리 우측 폐혈관 저항(PVR_R)이 증가되어 PVR_T가 증가된 양상을 보였다. 또한 폐션트율은 25.3±1.5%로 더욱 증가되고 PaO_2는 대조치에 비해 64.1%, 제II단계에 비해 35.6%의 심한 감소를 보여 주었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 좌측 폐의 저산소상태는 뚜렷한 좌측폐의 저산소성 폐혈관 수축을 유발하고, 이때 반대측인 우측폐에 호기말양압을 가하면 우측 폐혈관이 압박되고 PVR_R이 증가되어 폐혈류가 저산소상태인 좌측폐로 재분포되어 동맥혈 산소분압이 더 감소되나 좌측 폐의 저산소성 폐혈관 수축은 호기말양압호흡에 의해 소멸되지는 않으며 어느정도 유지되었다. ; Blood flow generally decreases to areas of the lung that become hypoxic, thereby reducing pulmonary shunt(Q_S/Q_T) and arterial hypoxemia. The mechanism of blood flow reduction in the hypoxic area is believed to be hypoxic pulmonary vasoconstriction(HPV). The purpose of this study was to measure the magnitude of the HPV response to hypoxia of left lung, and the effect of positive end-expiratory pressure(PEEP) of right lung on the regional HPV of left lung. Eight female mongrel dogs weighing average 15kg were anesthetized with pentobarbital. After left thoracotomy was performed through 5th intercostal area, each lung was ventilated separately. Left pulmonary blood flow(Q_L) was measured with electromagnetic blood flow probes and cardiac output(CO) with thermodilution technique in triplicate. Systemic and pulmonary hemodynamics were measured via Swan-Ganz catheter and indwelling catheter. Q_L was shown as percent of cardiac output(Q_L%). Total, right and left pulmonary vascular resistance(PVR_T, PVR_R and PVR_L), pulmonary shunt(Q_S/Q_T) were calculated. Through the study, the right lung was ventilated continuously with 100% O_2, while the left lung was either ventilated with 100% O_2(control : phase I) and a gas mixture containing 4%O_2, 3%CO_2 and 93%N_2(hypoxic : phase II and III). In phase III, 10cmH_2 O PEEP was applied to the right lung. Left lung hypoxia in phaseII resulted in a reduction or Q_L% from 41.4±5.4mean±SD) in phase I to 22.0±5.1% and PaO_2 from 449±40mmHg to 250±35mmHg, and a elevation of PVR_L from 489±371dyne·sec·cm^-5 to 1,230±568dyne·sec·cm^-5 without any changes of PVR_T, Q_S/Q_T from 11.0±2.0% to 20.8±1.7%, mean pulmonary arterial pressure(MPAP) from 17±2mmHg to 21±2mmHg and pulmonary perfusion pressure(PPP) from 6±3mmHg to 9±3mmHg. With a 10cmH_2 O PEEP on the right lung in phase III, Q_L% returned to the control level, but PVR_L was still higher as compared to control, and PaO_2 and Q_S/Q_T were further aggravated, which were 161±31mmHg and 25.3±1.5%, respectively. PVR_T and PVR_R were elevated in phase III as compared to phase I and II. It is concluded that contra-lateral PEEP during unilateral HPV may aggravate systemic hypoxemia via blood flow diversion away from the PEEPed area to the hypoxic area, but not abolish hypoxic pressor response of hypoxic area.