압력조절환기법에서 압력상승시간(Pressure Rise Time)이 흡기 일환기량 및 가스교환에 미치는 영향

Effect of Pressure Rise Time on Tidal Volume and Gas Exchange During Pressure Control Ventilation

배경 : 압력조절환기법(pressure control ventilation mode, PCV)에서 설정된 기도압의 달성은 기도저항이 일정한 조건에서 초기 흡기 유량 (inspiratory flow)에 의해 결정되며 압력상승시간(pressure rise time) 조절은 이 흡기 유량을 변동시킨다. 압력조절환기법에서 흡기 일환기량은 흡기 시간과 흡기 시간내 평균 흡기 유량에 따라 결정되므로 압력 도달 시간을 짧게 하면 초기 유량이 많아지게 되고 따라서 흡기되는 용적이 증가할 것으로 예상된다. 본 연구는 압력조절환기 법에서 압력상승시간을 줄이는 것이 흡기 일환기량 및 가스교환을 호전시키는지 알아보고자 하였다. 방법 : 호흡부전으로 기계호흡 중인 환자 13명(58$\pm$16세, 남 : 여=7 : 6)에서 Servo 300 (Simens-Elema, Solna, Sweden) 상의 압력상승시간 10%. 5% 및 30분 간 씩 적용하고 동맥혈 검사, 혈역동학적 지표(혈압, 분당맥박수) 및 호흡 지표(일회 호흡량, 최대 흡기유량, 최대 흡기압, 평균 기도압, 기도저항, 탄성도, 호기말 이산화탄소, 동맥혈가스)를 측정하였다. 결과 : 1) 압력상승시간이 10%, 5%, 0%로 변경시 일회 호흡량은 425$\pm$94 ml, 439$\pm$101 ml, 456$\pm$106ml로 증가되었다(p<0.001). 압력상승시간 단축에 따라 평균기도압 역시 증가되었다(각각 11.2$\pm$3.7cm $H_2O$, 12.0$\pm$3.7 cm $H_2O$, 12.5$\pm$3.8 cm $H_2O$; p<0.001). 2) pH는 10% 와 5% 보다 0%에서 높았으며(각각 7.40$\pm$0.08, 7.40$\pm$0.92, 7.41$\pm$0.96 ; p<0.0), $PaCO_2$도 10%와 5%에서 보다 0%에서 낮았다(각각 47.4$\pm$15.8 mm Hg, 47.2$\pm$15.7 mm Hg, 44.6$\pm$16.2 mm Hg ; p<0.01). 결론 : 압력조절환기법에서 압력상승시간의 단축은 일환기량과 평균기도압을 증가시키고, 동맥혈이산화탄소분압 저하 및 이에 따른 pH 상승 효과가 있었다. 압력조절 환기법에서 압력상승시간은 일환기량을 조절할 수 있는 한 변수로 사료된다.

Background : Pressure rise time (PRT) is the time in which the ventilator aclieves the set airway pressure in pressure-targeted modes, such as pressure control ventilation (PCV). With varying PRT, in principle, the peak inspiratory flow rate of the ventilator also varies. And if PRT is set to a shorter duration, the effective duration of target pressure level would be prolonged, which in turn would increase inspiratory tidal volume(Vti) and mean airway pressure (Pmean). We also postulated that the increase in Vti with shortening of PRT may relate inversely to the patients' basal airway resistance. Methods : In 13 paralyzed patients on PCV (pressure control 18$\pm$9.5 cm $H_2O$ $FIO_2\;0.6\pm0.3$, PEEP 5$\pm$3 cm $H_2O$, f 20/min, I : E1 : 2) with Servo 300 (Siemens-Elema, Solna, Sweden) from various causes of respiratory failure, PRT of 10 %, 5 % and 0 % were randomly applied. At 30 min of each PRT trial, peak inspiratory flow (PIF, L/sec), Vti (ml), Pmean (cm $H_2O$) and ABGA were determined. Results : At PRT 10%, 5%, and 0%, PIF were 0.69$\pm$0.13, 0.77$\pm$0.19, 0.83$\pm$0.22, respectively (p<0.001). Vti were 425$\pm$94, 439$\pm$101, 456$\pm$106, respectively (p<0.001), and Pmean were 11.2$\pm$3.7, 12.0$\pm$3.7, 12.5$\pm$3.8, respectively (p<0.001). pH were 7.40$\pm$0.08, 7.40$\pm$0.92, 7.41$\pm$0.96, respectively (p=0.00) ; $PaCO_2$ (mm Hg) were 47.4$\pm$15.8, 47.2 $\pm$15.7, 44.6$\pm$16.2, respectively (p=0.004) ; $PAO_2-PaO_2$ (mm Hg) were 220$\pm$98, 224$\pm$95, 227$\pm$94, respectively (p=0.004) ; and $V_n/V_T$ as determined by ($PaCO_2-P_E-CO_2$)/$PaCO_2$ were 0.67$\pm$0.07, 0.67$\pm$0.08, 0.66$\pm$0.08, respectively (p=0.007). The correlation between airway resistance and change of Vti from PRT 10% to 0% were r= -0.243 (p=0.498). Conclusion : Shortening of pressure rise timee during PCV was associated with increased tidal volume, increased mean airway pressure and lower $PaCO_2$.