가토에서 혼합환기법의 환기효과

Abstract

기존의 통상적인 기계적 환기법은 중환자의 호흡보조법으로 널리 이용되고 있다. 그러나 폐유순도가 심하게 저하된 급성호흡부전증의 환자에서는 혈중 가스분압을 정상으로 유지시키기 위하여 고농도의 산소와 고압을 동반한 조절호흡이 불가피하다. 최근 산소독성과 인공호흡기의 압력상해가 주목을 받고 있으며, 특히 높은 기도내 압력을 동반한 과환기가 폐실질의 손상을 초래하여 성인성 호흡부전증을 악화시키거나 유발시킬 수 있다는 의심이 제기되고있다. 따라서 인공환기시 흉곽내 압력 변화를 최소로 하고 가스교환을 효율적으로 유지하며 의원성(iatrogenic) 폐손상을 줄이기 위하여 새로운 환기법이 개발되고 있다. 기관내 폐환기법(intratracheal pulmonary ventilation:ITPV)은 기도내 압력을 줄이기 위하여 역분사 카테타(reverse thrust catheter:RTC)를 기관내 튜브안에 위치시키며, RTC내로 공급된 신선가스는 흡기시 일회환기량이 되어 폐실질내로 향하고, 호기시 기관내튜브내의 사강을 감소시키는 역할을 한다. 또한 RTC에서 분출되는 가스는 venturi효과를 유발시켜서 고빈도 환기의 단점인 호기가스의 배출장애를 최소화하는 작용을 한다. 따라서 ITPV시에는 사강이 감소하여 결과적으로 일회환기량을 감소시킬 수 있어 기도내 압력은 감소하게 되며, 고빈도 환기가 가능하기 때문에 일회환기량과 압력 감소효과는 극대화될 수 있다. 실제 ITPV 시행시에는 압력조절 환기법(pressure controlled ventilation:PC)의 방식을 선택하고 RTC로만 가스를 제공하는 환기법을 이용하고 있다. 그러나 가는 RTC내로 고유량의 가스를 분사시키려면 RTC내에 후압력(back pressure)이 매우 증가하기 때문에 분시 환기량 전부를 RTC의 가스에만 의존하지 않고 일부 가스를 기존의 인공호흡기에서 공급받음으로써 RTC 가스유량을 감소시켜 사용하는 혼합환기법(hybrid ventilation:HV)이 추천되고 있다. 따라서 본 연구는 기존의 통상적인 환기법인 용적조절환기법(volume controlled ventilation:VC)과 PC 및 HV의 환기효과를 비교관찰하였다. 가토 7마리를 ketamine으로 마취후 기관지 절개술을 실시하여 인공호흡기에 연결시킨 후 경동맥과 경정맥삽관법을 시행하여 monitor에 연결하였으며 호흡수 20,40,80,120/min, 흡기:호기비 1:2에서 PaCO_2가 40mmHg가 되도록 목표설정을 한 후 각각 VC,PC,HV를 실시하였으며 Bohr’s공식으로 사강환기측정을 하였고 또한 기도내 압력측정을 지속적으로 하였다 다른 가토 7마리에 oleic acid 0.06ml/kg를 정주하여 호흡부전증을 유발시켰으며 상기와 동일한 방법으로 비교하였다. 정상 폐에서 VC사강은 호흡수 20회, 40회, 80회, 120회에서 각각 30±4ml, 18±4ml, 14±4ml, 12±5ml이었으며 PC의 사강은 24±4ml, 16±3ml, 15±4ml, 12±4ml였다. 그러나 HV의 사강은 18±5ml, 12±2ml, 9±2ml, 6±1ml였으며 최대흡기압(peak inspiratory pressure:PIP)도 VC와 PC에 비하여 HV에서 통계적으로 유의하게 감소되었다(p<0.05). 호흡부전증의 모델에서 VC의 사강은 37±10ml, 29±11ml, 23±5ml, 18±3ml이었으며, PC의 사강은 33±6ml, 28±7ml, 23±5ml, 18±3ml이었다. HV의 사강은 각각 31±12ml, 18±8ml, 11±5ml, 8±4ml로 호흡수 20/min에서는 VC에 비해 호흡수 40/min이상에서는 VC와 PC에 비하여 유의한 차이를 나타내었다(p<0.05). PIP역시 HV에서 VC와 PC에 비하여 의미있는 감소를 나타내었다. 이상의 실험결과로 보아 PC에 결합되어 RTC내로 소량의 가스를 공급하는 HV환기법은 정상 폐와 호흡부전증에서 사강환기와 기도내 압력을 감소시킬 수 있는 방법으로 임상에 손쉽게 이용될 수 있는 새로운 환기방법이라고 생각된다. ; Mechanical ventilation is utilized to maintain alveolar ventilation for effective CO_2 removal. Intermittent positive pressure is required to overcome pulmonary airway resistance during inspiration and to deliver an adequate tidal volume. If pulmonary compliance diminishes, the same tidal volume is achieved only through application of higher inflating pressures. Because high pressure ventilation might result in barotrauma and hemodynamic compromise, new methods of ventilation are devised to avoid high airway pressures necessary when utilizing conventional mechanical ventilation(CMV) in the setting of respiratory failure. Intratracheal pulmonary ventilation(ITPV) was developed to allow a decrease in physiological dead space during mechanical ventilation. To reduce anatomic deaad space, a reverse thrust catheter(RTC) is introduced into an endotracheal tube(ETT) through an adapter and positioned just above the carina inside the ETT. The tip of the RTC has a distal outer cap to entrain alveolar gas at the level of the carina during expiration. Fresh gas flows continuously along the gap between inner cannula and outer cap in the expiration direction, including negative expiration at the RTC tip due to the Bernoulli effect. This negative pressure entrains airway gas at the level of carina during expiration resulting in the reduction in dead space gas volume. Gas is intermittently re-directed into the lung as a tidal volume by a valve on the expiratory circuit. ITPV can be applied broadly when it combined with pressure controlled mechanical ventilation(PC) to make a hybrid ventilation(HV). To provide high gas flow rate, HV can rely on both a ventilation and RTC to make a tidal volume. Volume controlled ventilation(VC) and pressure controlled ventilation compared with HV by measuring peak respiratory pressure(PIP) and dead space(V_D) at the same respiratory rate of 20/min, 40/min, 80/min and 120/min. PIP and V_D are lower in HV than in VA and PC. Oleic acid of 0.06ml/kg is injected to induce acute respiratory failure in rabbits. PaCO_2, PIP mean airway pressure(MAP), V_D are increases 30 minutes after the injection. PaO_2 was reduced significantly. The V_D of VC are 37±10ml, 29±11ml, 23±5ml, 18±3ml at respiratory rate of 20/min, 40/min, 80/min and 120/min, respectively. The V_D of PC are 33±6ml, 28±7ml, 23±5ml and 18±3ml, respectively. The V_D of HV are 31±12ml, 18±8ml,11±5ml and 8±4ml, respectively. The V_D of HV are significantly lower than those of VC at 20/min of respiratory rate and lower than those of VA and PC at the same respiratory rate of above 40/min significantly. The PIP are lower in HV than in VC and PC significantly at the same respiratory rate. It can be concluded that HV can be allied to acute respiratory failure to minimize the airway pressures and dead space of mechanical ventilation.