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문제 정의
- 본 연구는 기계환기 중 기관지내시경술이 필요한 환자에서 기관지내시경술 중 PEEP을 기존의 수준으로 유지하는 일정한 기계환기 프로토콜을 적용하여 이에 의한 생리학적 변화를 관찰하고자 하였다.
- 최근 기계환기 중 기관지내시경술의 필요성이 증가하고 있으나, 시술 중 생리학적 변화나 안전성에 대한 연구가 부족한 상황이다. 이에 연구자들은 PEEP을 시술전과 동일하게 유지하면서 기관지내시경술을 시행하여 생리학적 변화 및 안전성에 대해 알아보고자 본 연구를 시행하였다.
가설 설정
- Changes in the PF ratio over time. B. Changes in the PaCO2 over time. C.
제안 방법
- 본 연구에서는 모든 예에서 PEEP을 기관지내시경술 시행 이전과 동일하게 유지한 상태에서 시행하였다. PEEP은 중앙값 10 cmH2O(범위 3-18 cmH2O)로 대부분의 환자에서 비교적 높은 수준의 PEEP을 적용한 상태에서 시술을 시행했다. 다른 보고에 의하면 흡기압력을 줄인다고 하더라도 PEEP효과는 압력손상을 줄 수가 있기 때문에 PEEP을 제거하고 기관지내시경술을 시행해야 한다고 말하였다18.
- 모든 지표는 기관지내시경술 직전, 기관지내시경술 시작 1분 후, 기관지내시경술을 종료한 직후, 기관지내시경술 종료 30분 후, 그리고 120분 후에 측정하였다. 가스교환의 지표로 동맥혈가스검사기(CIBA Corning 288, CIBA Corning, USA)를 이용하여 동맥혈 가스검사를 시행하여 동맥혈 산소분압(arterial oxygen pressure, PaO2), 동맥혈 이산화탄소 분압 (arterial carbon dioxide pressure, PaCO2), 동맥혈의 수소이온농도지수(pH) 및 동맥혈 산소포화도 (arterial oxygen saturation, SaO2)를 측정하였고, 폐역학 지표로는 최고기도압, 흡기일회호흡량(inspiratory volume, Vinsp), 호기일회호흡량(expiratory volume, Vexp) 등은 기계환기기 계기판을 이용하여 측정하였는데 다섯 번 환기의 평균치를 사용하였다. 혈역학적인 지표로는 동맥압과 심박수를 측정하였다.
- 기계환기 설정은 용적조절양식을 사용했으며, 일회환기량은 예측체중(predicted body weight) kg당 4-5 ml, 호흡수는 20회/분, 흡기비율 33%, 정지비율 0%, 그리고 PEEP은 시술이전과 동일하게 유지하였다4. 기계환기 중 호기용적을 감시하여 호기용적이 예측체중당 4 ml 미만으로 감소하면 분당호흡량(minute volume)을 증가시켜, 최고기도압(peak pressure) 이 65 cmH2O 미만이 유지되는 범위 내에서 조절하였다. 압력상해의 위험성을 최소화하기 위해서 최고기도압은 항상 65 cmH2O 미만으로 유지되도록 하였다.
- 기관내 튜브와 기계환기기 튜브 사이에 연결관 (Swivel Adapter, Portex, USA)을 연결 후 이를 통해 기관지내시경(BF 1T240, BF 240, Olympus, Japan)을 삽입하였다. 기계환기기는 Servo 900C (SV900, Siemens, Sweden) 또는 Servo300 (SV300, Siemens, Sweden)을 사용하였다.
- 대상 환자 모두에서 시술 전 혈압의 측정과 혈액채취를 위해서 동맥혈관 도관을 시행하였고, 시술 전 15분 전부터 100% 산소로 전산소화(preoxygenation)를 시행하였다. 기관지내시경술중 진정과 근육이완을 위해 vecuronium 0.1 mg/ kg 및 midazolam 5 mg을 시술 시작 5분 전에 정주하였고, 필요에 따라 추가로 투약을 하였다.
- 기관지내시경술을 시행하는 동안 기계환기는 표 2에 기술한 것과 같은 일정한 프로토콜을 사용하였다 (Table2). 대상 환자 모두에서 시술 전 혈압의 측정과 혈액채취를 위해서 동맥혈관 도관을 시행하였고, 시술 전 15분 전부터 100% 산소로 전산소화(preoxygenation)를 시행하였다. 기관지내시경술중 진정과 근육이완을 위해 vecuronium 0.
- 측정방법은 호기말에 expiratory port를 폐쇄하여 기도압력을 측정함으로써 확인하였다. 또한 시술 도중이나 후에 발생하는 부정맥, 저혈압, 저산소증 등 합병증 여부를 확인하였으며 시술 2시간 후 흉부방사선 검사를 시행하여 압력상해 여부를 확인하였다.
- 모든 지표는 기관지내시경술 직전, 기관지내시경술 시작 1분 후, 기관지내시경술을 종료한 직후, 기관지내시경술 종료 30분 후, 그리고 120분 후에 측정하였다. 가스교환의 지표로 동맥혈가스검사기(CIBA Corning 288, CIBA Corning, USA)를 이용하여 동맥혈 가스검사를 시행하여 동맥혈 산소분압(arterial oxygen pressure, PaO2), 동맥혈 이산화탄소 분압 (arterial carbon dioxide pressure, PaCO2), 동맥혈의 수소이온농도지수(pH) 및 동맥혈 산소포화도 (arterial oxygen saturation, SaO2)를 측정하였고, 폐역학 지표로는 최고기도압, 흡기일회호흡량(inspiratory volume, Vinsp), 호기일회호흡량(expiratory volume, Vexp) 등은 기계환기기 계기판을 이용하여 측정하였는데 다섯 번 환기의 평균치를 사용하였다.
- 본 연구에서는 모든 예에서 PEEP을 기관지내시경술 시행 이전과 동일하게 유지한 상태에서 시행하였다. PEEP은 중앙값 10 cmH2O(범위 3-18 cmH2O)로 대부분의 환자에서 비교적 높은 수준의 PEEP을 적용한 상태에서 시술을 시행했다.
- 혈역학적인 지표로는 동맥압과 심박수를 측정하였다. 자가호기말양압(auto-PEEP) 여부는 기관지내시경술 직전, 기관지내시경술 종료 직전, 그리고 기관지내시경술 종료 30분 후가 되는 시점에 각각 측정하였고, 기관지내시경을 마치기 직전에는 기관지내시경 말단부위를 기관분지점(carina) 직상부에 위치시킨 후 측정하였다. 측정방법은 호기말에 expiratory port를 폐쇄하여 기도압력을 측정함으로써 확인하였다.
- 자가호기말양압(auto-PEEP) 여부는 기관지내시경술 직전, 기관지내시경술 종료 직전, 그리고 기관지내시경술 종료 30분 후가 되는 시점에 각각 측정하였고, 기관지내시경을 마치기 직전에는 기관지내시경 말단부위를 기관분지점(carina) 직상부에 위치시킨 후 측정하였다. 측정방법은 호기말에 expiratory port를 폐쇄하여 기도압력을 측정함으로써 확인하였다. 또한 시술 도중이나 후에 발생하는 부정맥, 저혈압, 저산소증 등 합병증 여부를 확인하였으며 시술 2시간 후 흉부방사선 검사를 시행하여 압력상해 여부를 확인하였다.
- 가스교환의 지표로 동맥혈가스검사기(CIBA Corning 288, CIBA Corning, USA)를 이용하여 동맥혈 가스검사를 시행하여 동맥혈 산소분압(arterial oxygen pressure, PaO2), 동맥혈 이산화탄소 분압 (arterial carbon dioxide pressure, PaCO2), 동맥혈의 수소이온농도지수(pH) 및 동맥혈 산소포화도 (arterial oxygen saturation, SaO2)를 측정하였고, 폐역학 지표로는 최고기도압, 흡기일회호흡량(inspiratory volume, Vinsp), 호기일회호흡량(expiratory volume, Vexp) 등은 기계환기기 계기판을 이용하여 측정하였는데 다섯 번 환기의 평균치를 사용하였다. 혈역학적인 지표로는 동맥압과 심박수를 측정하였다. 자가호기말양압(auto-PEEP) 여부는 기관지내시경술 직전, 기관지내시경술 종료 직전, 그리고 기관지내시경술 종료 30분 후가 되는 시점에 각각 측정하였고, 기관지내시경을 마치기 직전에는 기관지내시경 말단부위를 기관분지점(carina) 직상부에 위치시킨 후 측정하였다.
대상 데이터
- 2002년 6월부터 2002년 11월까지 삼성서울병원 내 과계 중환자실에서 기계환기를 하면서 기관지내시경술을 시행했던 19명의 환자(남자 10명 여자 9명, 연령 중앙값 61.6세)를 대상으로 하였다. 기관지내시경술을 시행하기 전 100% 산소로 15분간 전산소요법을 시켰으며 기관지내시경 시술 중 기계환기는 용적조절양식으로, 일회환기량 4 ml/kg, 호흡수 20회/분, 흡기 대 호기비 1:2로 환기하였으며 PEEP은 시술전과 동일하게 유지하였다.
- 2002년 6월부터 2002년 11월까지 삼성서울병원 내과계 중환자실에서 기계환기를 시행하는 도중 임상적으로 기관지내시경술이 필요하다고 판단되었고 보호자의 동의를 얻어 기관지내시경술을 시행했던 환자 19명을 대상으로 후향적 조사를 시행하였다. 대상환자는 남자 10명, 여자 9명이었고, 연령은 중앙값 61.
- 기관내 튜브와 기계환기기 튜브 사이에 연결관 (Swivel Adapter, Portex, USA)을 연결 후 이를 통해 기관지내시경(BF 1T240, BF 240, Olympus, Japan)을 삽입하였다. 기계환기기는 Servo 900C (SV900, Siemens, Sweden) 또는 Servo300 (SV300, Siemens, Sweden)을 사용하였다. 기계환기 설정은 용적조절양식을 사용했으며, 일회환기량은 예측체중(predicted body weight) kg당 4-5 ml, 호흡수는 20회/분, 흡기비율 33%, 정지비율 0%, 그리고 PEEP은 시술이전과 동일하게 유지하였다4.
- 6 세(범위 21-86 세)였다. 대상 환자의 기저질환은 급성호흡곤란증후군(acute respiratory distress syndrome, ARDS) 5 예, 미만성 폐섬유화증(diffuse interstitial lung disease, DILD) 4예, Wegener 육아종증 1 예, 백혈병에 병합된 폐렴 3 예, 현미경적 다발혈관염(microscopic polyangitis) 1 예, 만성 폐쇄성 폐질환에 병합된 폐렴1 예, 림프종에 병합된 폐렴 2 예, 폐암 절제술 후 발생한 폐렴 1예, methicilin 내성 황색 포도알균 기관기관지염(methicillin-resistant Staphylococcus aureus tracheobronchitis) 1 예 등이었다(Table 1). 19명의 대상환자 중 14명은 기관지내시경술을 시행하기 직전 기계환기기의 설정에서 PEEP을 10 cmH2O 이상으로 유지하고 있었다.
- 2002년 6월부터 2002년 11월까지 삼성서울병원 내과계 중환자실에서 기계환기를 시행하는 도중 임상적으로 기관지내시경술이 필요하다고 판단되었고 보호자의 동의를 얻어 기관지내시경술을 시행했던 환자 19명을 대상으로 후향적 조사를 시행하였다. 대상환자는 남자 10명, 여자 9명이었고, 연령은 중앙값 61.6 세(범위 21-86 세)였다. 대상 환자의 기저질환은 급성호흡곤란증후군(acute respiratory distress syndrome, ARDS) 5 예, 미만성 폐섬유화증(diffuse interstitial lung disease, DILD) 4예, Wegener 육아종증 1 예, 백혈병에 병합된 폐렴 3 예, 현미경적 다발혈관염(microscopic polyangitis) 1 예, 만성 폐쇄성 폐질환에 병합된 폐렴1 예, 림프종에 병합된 폐렴 2 예, 폐암 절제술 후 발생한 폐렴 1예, methicilin 내성 황색 포도알균 기관기관지염(methicillin-resistant Staphylococcus aureus tracheobronchitis) 1 예 등이었다(Table 1).
데이터처리
- 0, SPSS Inc, Chicago, Illinois, USA)을 이용하여 실시하였다. 기관지내시경 시작 전의 모든 변수를 시작 후 각 시점의 변수와 Wilcoxon signed ranks test로 비교하였다. 유의수준은 0.
이론/모형
- 본 연구에서의 결과에 따르면, 기계환기를 하고 있는 환자에서 PEEP을 제거하지 않고 일정한 프로토콜에 따라 기관지내시경술을 시행 시, 의미 있는 저산소증이 발생하지 않았고, 동맥혈 이산화탄소의 농도가 증가되면서 동맥혈 pH가 감소하는 것을 보여주었으며, 기도압력이 증가하고 공기잡이(air trapping)가 발생하며, 심박수가 증가하는 등의 생리적 변화를 보였으나 치명적인 합병증은 발생하지 않음을 관찰하였다. 본 연구에 이용된 프로토콜은 Meduri등이 제시한 기계환기시 기관지내시경술에 대한 제안과 Jolliet등이 제시한 프로토콜을 기초로 하여, PEEP을 줄이지 않은 상태에서 기관지내시경술을 시행하는 프로토콜을 사용하였다 (table 2)2,5.
성능/효과
- PaCO2은 기관지내시경 시행 전 중앙값이 45.8 mmHg(범위 33.6-91.2 mmHg)에서 기관지내시경 시행 중에는 중앙값이 61.0 mmHg(범위 44.1-155.6 mmHg)로 유의한 증가를 보였으며(p<0.05), 기관지내시경술이 완료된 후에는 다시 감소하여 기관지내시경을 기도 내에서 제거 후 30분 시점에서는 기관지내시경 시행 전과 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05) (Fig.1). 동맥혈 pH는 기관지내시경을 시행하면서 통계적으로 유의한 감소를 보였고 (p<0.
- 6세)를 대상으로 하였다. 기관지내시경술을 시행하기 전 100% 산소로 15분간 전산소요법을 시켰으며 기관지내시경 시술 중 기계환기는 용적조절양식으로, 일회환기량 4 ml/kg, 호흡수 20회/분, 흡기 대 호기비 1:2로 환기하였으며 PEEP은 시술전과 동일하게 유지하였다. 시행 후 30분간 100% 산소를 유지하였다.
- 기관지내시경술 시행시간의 중앙값은 6분(범위 3-15분)이었다. 기관지내시경술을 시행하면서 호흡성 산증과 저환기, 최고기도압의 상승, 심박수의 증가, auto-PEEP의 발생을 보였다. 이들 변화는 기관지내시경 시술 후에 시술 이전의 상태로 되었다.
- 기관지내시경술을 통해 시행한 술기는 기관지폐포 세척술(bronchoalveolar lavage, BAL) 15 예, BAL 및 경기관지 폐생검(transbronchial lung biopsy) 2예, 기관지 생검(bronchial biopsy) 1 예, 그리고 기관지세척(bronchial washing) 1 예 등이었다. 기관지내시경술을 시행하여 폐포출혈(alveolar hemorrhage) 3 예, 폐포자충 폐렴(Pneumocystis carinii pneumonia) 1 예, 폐결핵 1 예, 폐쇄세기관지기질화폐렴(bronchiolitis obliterans-organizing pneumo nia) 1 예, 그리고 기관지늑막루 1 예 등을 확인하여, 7명(36.8%) 에서 진단적 정보를 얻을 수가 있었다. 기관지내시경술을 시행할 때 적용한 PEEP 은 중앙값 10 cmH2O(범위 3-18 cmH2O)였고, 기관지내시경술 소요시간은 중앙값 6분(범위 3-15분) 이었다(Table 1).
- 05), 기관지내시경술을 끝낸 후 30분 이내에 시술 전 상태로 회복되었다. 대상환자 19명 중 13명에서 auto-PEEP을 측정하였었는데, 기관지내시경을 시행하는 동안에 측정한 auto-PEEP은 기관지내시경을 시행하기 전에 측정한 auto-PEEP에 비해 중앙값 6 cmH2O(범위 0-22 cmH2O)의 상승을 보였고(p<0.05), 기관지내시경을 끝낸 후에는 기관지내시경을 시행하기 전과 유의한 차이를 보이지 않았다.
- 1). 동맥혈 pH는 기관지내시경을 시행하면서 통계적으로 유의한 감소를 보였고 (p<0.05), 기관지내시경을 끝낸 후 2시간이 지난 시점에서 기관지내시경 시행 전과 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05) (Fig. 1).
- 본 시술을 시행하는 동안에 저산소혈증, 동성 빈맥을 제외한 부정맥, 시술과 관련된 저혈압, 흉부 방사선 검사에 보이는 압력손상은 관찰되지 않았다.
- 본 연구에서의 결과에 따르면, 기계환기를 하고 있는 환자에서 PEEP을 제거하지 않고 일정한 프로토콜에 따라 기관지내시경술을 시행 시, 의미 있는 저산소증이 발생하지 않았고, 동맥혈 이산화탄소의 농도가 증가되면서 동맥혈 pH가 감소하는 것을 보여주었으며, 기도압력이 증가하고 공기잡이(air trapping)가 발생하며, 심박수가 증가하는 등의 생리적 변화를 보였으나 치명적인 합병증은 발생하지 않음을 관찰하였다. 본 연구에 이용된 프로토콜은 Meduri등이 제시한 기계환기시 기관지내시경술에 대한 제안과 Jolliet등이 제시한 프로토콜을 기초로 하여, PEEP을 줄이지 않은 상태에서 기관지내시경술을 시행하는 프로토콜을 사용하였다 (table 2)2,5.
- 심박수는 기관지내시경술을 시행 전 중앙값 113회/분(범위 63-136회/분)이었고, 기관지내시경술을 시행 중에는 중앙값 119회/분(범위 72-142회/분)으로 유의한 증가를 보였고, 기관지내시경술을 끝낸후 2시간이 되는 시점에는 다시 기존의 상태로 회복됨을 보였다. 평균 동맥압은 기관지내시경술과 관련하여 통계적 의미 있는 변화를 보이지 않았다.
- 본 연구에 포함된 대부분의 환자들은 높은 압력의 PEEP을 유지하고 있던 환자였고, 이런 환자들에게서 PEEP을 제거할 경우에 산소화의 저하로 인한 위험성 때문에 기관지내시경술을 시행할 수 없는 경우가 많다. 이런 경우에 본 연구에서와 같이 PEEP을 유지한 상태에서 기관지내시경술을 시행하였을 때, 산소화의 유지, 허탈(derecruitment)의 방지 등의 효과가 있지만 한편으로는 공기잡이(air trapping)의 증가로 과탄산혈증의 가속화가 있음을 관찰하였다. 이러한 노출을 줄이기 위해서는 될수록 시행시간을 단축하는 것이 좋을 것으로 사료된다.
후속연구
- 결론적으로 기계환기를 받고 있는 환자에서 기관지내시경술을 시행하면 과탄산혈증, 호흡성 산증이 발생하고 공기잡이(air trapping)가 발생하는 등 여러 생리학적 변화를 관찰할 수 있으며, PEEP의 제거가 바람직하지 않은 임상상황에서도 이런 생리학적 변화를 감안하여 시행한다면 위험성을 최소화하면서 기관지내시경을 시행할 수 있을 것으로 사료된다.
- 폐용적을 측정하기 위해서는 호기을 길게 하면서 나오는 용적(volume)을 측정하든지, 전산화단층촬영을 이용하여야 하는데, 본 연구에서와 같은 중환자에서 적용하기가 힘들었다. 또한 기도압이 아니라 폐포압력을 기준으로 기계환기의 설정을 하는 것이 이론적으로는 옳지만 본 연구에서는 폐포압력을 따로 측정을 하지 못하고 기도압을 기준으로 기계환기의 설정을 하여서 제한점이 있었다. 그리고, 기관지내시경 시술중 연결부위의 공기유출이 생기거나 흡입술 등의 술기가 폐역학 수치에 영향을 주었다고 사료되나 이러한 수치보정을 하지 못했다.
- 본 연구의 제한점으로는 포착된 공기(trapped air)를 측정하지 못한 점이다. 폐용적을 측정하기 위해서는 호기을 길게 하면서 나오는 용적(volume)을 측정하든지, 전산화단층촬영을 이용하여야 하는데, 본 연구에서와 같은 중환자에서 적용하기가 힘들었다.
- 그러나, 이러한 동맥혈 이산화탄소 분압은 기관지 내시경술을 끝낸 후 일정시간이 지난 후에 회복이 되는 가역적인 현상을 보였다. 이러한 결과로 보아서 고탄산혈증 및 호흡성 산증이 바람직하지 않은 방향으로 진행이 가능한 두부손상환자, 심장질환환자 등에서는 주의를 하여야 할 것으로 사료된다. 최고기도압의 증가 및 auto-PEEP의 발생도 시술 당시에만 관찰되고 시술을 끝낸 후에는 발생하지 않았다.
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