Tracheal gas insufflation (TGI) in patients with increased deadspace fraction: the effect and its determining factors

사강호흡율이 증가된 환자에서 기관내 가스주입법(Tracheal Gas Imsufflation)이 가스교환에 미치는 효과와 그 결정인자

Background : Tracheal Gas Insufflation (TGI) is one of the newer ancillary measures in mechanical ventilation employed to enhance carbon dioxide elimination. TGI exerts its effect through reduction of deadspace ventilation, but the factors determining its effect are not well studied yet. Method : The subjects were seven mechanically-ventilated patients ($58.8{\pm}10.6$ yrs) who showed increased physiologic deadspace greater than 60%. After 30 nun of stabilization with 100% oxygen on pressure control ventilation, continuous flow TGI was administered via the insufflation lumen of Hi-Lo Jet Tracheal Tube (Mallincrodt, USA) for 15 min at 3 L/min and 5 L/min each. Results : $PaCO_2$ was decreased ($51.4{\pm}17.6$ at baseline, $49.1{\pm}18.9$ at TGJ 3 L/min $45.0{\pm}14.9$ mm Hg at TGI 5 L/min, p=0.050), and pH was increased ($7.37{\pm}0.12$, $7.38{\pm}0.13$, $7.39{\pm}0.12$, respectively, p=0.037) while mixed expired $CO_2$ ($P_ECO_2$) was not changed significantly from baseline (p=0.336) by TGI. Physiologic deadspace(Vdphy) was decreased ($73.0{\pm}7.9$% at baseline, $69.8{\pm}10.0$% at TGI 3 L/min, and $67.1{\pm}10.1$% at TGI 5 L/min, p=0.015). $AaDO_2$(p=0.147), Vt(p=0.2140), Pmean(p=0.7788) and mean arterial pressure(p=0.4169) were not changed. The correlation between % maximal decrease of Vdphy were r=0.790 with the ratio of baseline Vdana/Vdphy(p=0.035) and r=-0.754 with baseline Vdalv(p=0.050). Conclusion: TGI was effective in reducing $PaCO_2$ and deadspace, and the deadspace-reducing effect was best correlated with baseline anatomic/physiologic deadspace ratio.

연구배경 : Tracheal gas insuff1ation (이하 TGI)는 이산화탄소가 없는 가스를 기관 하부에 직접 유입시키는 인공환기 기법으로 사강호흡(Vd/Vt)을 줄이는 것이 보고되고 있다. 그러나 아직 임상에서 널리 시행되지 못하고 있으며 그 작용기전이나 효과를 결정하는 인자에 대한 연구도 불충분하다. 이에 연자 등은 기계호흡 중 사강호흡이 증가된 환자들을 대상으로 TGI를 시행하여 TGI가 가스교환에 미치는 효과 및 이에 관련된 지표를 조사하였다. 방법 : 대상은 7명(남:여=6:1, $58.8{\pm}10.6$세)으로 임상 상태가 안정되고 생리학적 사강이 60% 이상인 환자들이었으며 인공환기 양식은 Pressure control 하에서 흡기시간 25% 및 $FIO_2$, 1.0 으로 하였다. TGI 는 100% 산소를 Hi-Lo Jet Tracheal Tube(Mallincrodt, USA)의 Insufflation lumen을 통하여 Continuous flow법으로 15분간 투여하였으며 TGI 전, TGI 3 L/min 및 5 L/min (각각 TGI 3, 5 라 함)에서 동맥혈 이산화탄소분압, 호기말 이산화탄소 분압 (End tidal $CO_2$ 이하 $ETCO_2$), 혼합호기 이산화탄소분압 (Mixed expired $CO_2$, 이하 $P_ECO_2$ : Nonnocap, Datex, Finland), 흡기 및 호기량 및 평균 기도압 (CP- l00 Pulmonary monitor, Bicore, USA)을 측정하였다. 결과 : 1. $PaCO_2$는 TGI 전, TGI 3 및 TGI 5에서 각각 $51.4{\pm}17.6$, $49.1{\pm}18.9$, $45.0{\pm}14.9$ mm Hg ( p = 0.050)로, $ETCO_2$, 는 각각 $36.6{\pm}9.1$, $32.0{\pm}7.6$, $30.6{\pm}7.9$ mm Hg (p<0.001)로 감소하였으며, $P_ECO_2$는 유의한 변동이 없었다(p=0. 336). 생리학적 사강율은 TGI 전, TGI 3 및 TGI 5에서 각각 $73.0{\pm}7.9$%, $69.8{\pm}10.0$%, $67.1{\pm}10.1$%으로 감소하였다 (p=0.015). 2. TGI 에 의한 생리학적 사강율의 최대감소량은 기저 해부학적 사강율/생리학적 사강율 비와 r=0.790 (p=0.035), 폐포 사강율과 r=-0.754 (p= 0.050)의 역상관관계를 보였고, $PaC0_2$의 최대감소율은 기저 해부학적 사강율/생리학적 사강율 비와 r=0.714 (p=0.072)의 정상관관계 를 보였다. 3. TGI 전후의 흡기량, 폐포-동맥혈 산소분압차, 평균 기도압 및 평균 동맥압 등에는 유의한 변동이 관찰되지 않았다. 결론 : TGI는 생리학적 사강율이 증가된 환자에서 사강호흡율을 줄여 $PaC0_2$를 감소시켰다. TGI에 의한 사강호흡율과 $PaC0_2$의 감소 효과는 모두 기저 해부학적 사강율/생리학적 사강율 비와 정상관관계가 있었다.