Effect of Posture on the Distribution of Pulmonary Ventilation in Patients with Increased Closing volume

폐쇄용적(Closing Volume)이 증가된 만성 폐질환 환자에서 체위에 따른 폐환기량의 변화

Background: In normal adults, ventilation is uneven and greater in the base than the apex of the lung in tidal volume breathing. However infants have fragile chest wall and reduced elastic recoil, resulting in easy closure of peripheral airways especially in the dependent portion of the lung. So ventilation in infants is greater in the apex than the base of the lung. We assumed that in adults whose closing volume is increased, dependent portion could be easily collapsed during tidal breathing and ventilation could be greater in the uppear than than the lower portion of the lung. Methods: We measured spirometry and closing volume(CV) in normal controls and in patients with chronic lung disease. Also we measured fractional distribution of ventilation at supine, left lateral and right lateral decubitus with $^{133}Xe$ ventilation scan in normal controls, patients with normal closing volume and patients with increased closing volume. Results: The subjects consisted of 7 normal controls(mean $age{\pm}SD$, $62.9{\pm}6.1$ years). 6 patients with normal CV($62.8{\pm}8.2$ years) and 7 patients with increased CV($63.0{\pm}15.3$ years). 1) Normal controls have mean(${\pm}SD$) FVC $104{\pm}11%$ of predicted value, $FEV_1\;120{\pm}16%,\;FEV_1/FVC\;112{\pm}5%$ and CV $86.9{\pm}12.5%$. Patients with normal CV have FVC $62{\pm}11%,\;FEV_1\;54{\pm}17%,\;FEV_1/FVC\;84{\pm}23%$ and CV $92.6{\pm}15.5%$. Patients with increased CV, have FVC $53{\pm}9%,\;FEV_1\;38{\pm}13,\;FEV_1/FVC\;69{\pm}16%$ and CV $176.1{\pm}36.6%$, CV was significantly different between two patient groups(p<0.02) 2). In normal controls mean fractional ventilation to left lung was $48.1{\pm}5.3%$ at supine, $54.1{\pm}9.8%$ at dependent and $40.9{\pm}6.5%$ at left uppermost position. In patients with normal CV mean fractional ventilation to left lung was $44.6{\pm}2.1%$ at supine, $59.7{\pm}5.6%$ at left dependent and $31.7{\pm}8.3%$ at left uppermost position. In patients with increased CV mean fractional ventilation to left lung was $48.7{\pm}4.5%$ at supine, $41.7{\pm}6.6%$ at left dependent and $60.9{\pm}15.7%$ at left uppermost position. In normal controls and patients with normal CV, ventilation to left lung at left dependent position tends to be higher than that at supine position but without statisitical significance and it was significantly lower at left uppermost than at left lung dependent position. In patients with increased CV, ventilation to left at left dependent position tends to be higher than that at supine position but without significance and it was significantly higher at left uppermost than that at left dependent position. Conclusion: These data suggest that in patients with increased CV ventilation to one side of lung could be higher at uppermost than at dependent position on lateral decubitus during tidal breathing and this fact should be taken into account in positioning of patients with unilateral lung disease.

연구배경 : 정상 성인에서 폐환기는 균등하지 않아서, 평상호흡(tidal volume breathing)시 폐상부 보다 하부에서 환기가 더 많이 일어나는 것으로 알려져 있다. 한편 유아에서는 흉곽벽이 단단하지 못하여 폐에 대한 견인력이 부족하므로 평상호흡시 폐저부에 기도폐쇄가 일어나, 폐상부의 환기가 하부보다 더 많은 것으로 보고되었다. 또한 성인에서도 폐쇄용적이 증가하면 평상호흡시 폐하부에 기도폐쇄가 일어나 폐하부보다 폐상부에 환기가 더 많이 일어날 수 있을 것으로 예상할 수 있겠다. 방법 : 이에 연구자들은 이를 증명하기 위하여 정상대조군 및 만성 폐질환 환자군을 대상으로 폐활량측정법(spirometry) 및 폐쇄용적(dosing volume)을 측정하고 환기의 불균형은 체위에 따르므로 $^{133}Xe$ 폐환기주사($^{133}Xe$ ventilation scan)를 정와위(supine), 좌와위(left lateral decubitus) 및 우와위(right lateral decubitus)에서 시행하여 좌우 폐의 환기비를 측정하였다. 결과 : 1) 대상 환자는 정상 대조군 7명(평균 연령$62.9{\pm}6.1$세), 환자군중 폐쇄용적 정상인 6명(폐쇄용적 정상군)(연령 $62.8{\pm}8.2$세), 폐쇄용적 증가된 7명(폐쇄용적 증가군)(연령 $63.0{\pm}15.3$세)이었다. 2) 정상대조군에서 FVC는 평균(${\pm}$표준편차) 추정정상치의 $104{\pm}11%,\;FEV_1\;120{\pm}16%,\;FEV_1/FVC\;112{\pm}5%$, 폐쇄용적 $86.9{\pm}12.5%$으로 모두 정상범위 이었으며, 만성 폐질환 환자중 폐쇄용적 정상군에서는 FVC $62{\pm}11%,\;FEV_1\;54{\pm}17%$ 및 $FEV_1/FVC\;84{\pm}23%$로서 제한성 환기 장애 소견을 보였고 폐쇄용적 $92.6{\pm}15.5%$이었으며, 폐쇄용적 증가군에서는 FVC $53{\pm}9%,\;FEV_1\;38{\pm}13%,\;FEV_1/FVC\;69{\pm}16%$로서 폐쇄성 환기장애의 소견을 보였고, 폐쇄용적 $176.1{\pm}36.6%$로 환기용적 증가군에서 폐쇄용적이 유의하게 높았다(p<0.02). 3) $^{133}Xe$ 폐환기 주사상 좌측폐의 환기량이 정상대조군에서는 정와위시 총 환기량의 $48.1{\pm}5.3%$, 좌측 하위시 $54.1{\pm}9.8%$, 좌측 상위시 $40.9{\pm}6.5%$, 폐쇄용적 정상 폐질환군에서는 정와위시 $44.6{\pm}2.1%$, 좌측 하위서 $58.7{\pm}5.6%$, 좌측 상위시 $31.7{\pm}8.3%$, 폐쇄용적 증가 만성 폐질환군에서는 정와위시 $48.7{\pm}4.5%$, 좌측 하위시 $41.7{\pm}9.4%$, 좌측상위시 $60.9{\pm}15.7%$로서 정상대조군과 폐쇄용적 정상 만성폐질환 군에서는 좌측하위시 좌측환기량이 정와위시보다 유의하지는 않으나 증가하였고, 좌측상위시 좌측 환기량이 좌측 하위시보다 유의하게 감소하였으며, 폐쇄용적 증가군에서는 좌측 하위시 좌측의 환기량이 정와위시보다 유의하지는 않으나 감소하였고 좌측 상위시 좌측의 환기량이 좌측 하위시보다 유의하게 증가하여 양환자군 사이에 상반된 소견을 보였다. 결론 : 이상의 결과로서 폐쇄용적이 증가한 성인 만성 폐 질환 환자에서 평상호흡시 폐상부의 환기가 폐하부보다 더 많이 일어나는 것을 관찰할 수 있었다.