스크랩 인공호흡기의 원리 및 종류 & servo ventilator

[겨울사랑]

1. 기계적 인공호흡을 필요로 하는 대상자 : 기계적 환기는 환기과정이 심하게 변화된 대상자에게 필요한데 , 혈중 O2와CO2의 정상수준을 유지하기 힘든 경우에 실시한다. 2.기계적 인공호흡기의 형태 기계적 인공호흡기의 형태에는 시간조절( Time -cycled) 압력조절(pressure-cycled)그리고 요적 조절(volume-cycled)의 세 가지 기본적인 양압호흡기가 있다. ① 시간 조절 인공호흡기 : 정해진 시간이 지나면 흡기가 끝나고 , 전달되는 공기양은 흡기시간과 압축가스의 흐름 (flow rate)에 의해 조절된다. 단점은 대상자 기도의 신전성(compliance)에 따라 가스 전달에 필요한 압력과 1회 호흡량(TV)이며 호흡때마다 다르다 는 것이다. (Engstrom 인공호흡기) ② 압력조절 인공호흡기: 가스가 미리 정해진 압력에 도달될 때까지 폐에 전달되고 , 그 다음에 흡기가 끝난다. 이 호흡기의 단점은 대상자의 기도 상태에따라 , 대상자에게 전달되는 1회호흡량이 흡기때마다 달라질수 있다는 것이다.( Bennett PR-1 과 PR-2 그리고 BIRD) ③ 용적조절 호흡기: 공기양(1회 호흡량)이 정해진 호흡기로 Servo등이 있다. 이 형태의 장점은 1회 호흡량이 변함없고 , 대상자의 폐신전성에 따라 1회 호흡양을 전달하기 위해 필요한 압력이 달라진다. 이런 특징 때문에 성인 대상자에게 용적 조절 호흡기룰 거정 ꃧ이 사용한다. 3.기계적 인공호흡기의 유형 1) volume controlled ventilation(A/C mode) 대부분의 호흡부전 환자에서 처음 기계적 환기를 시작할 때 사용되는 mode이다. 환자가 machine을 trigger한다. 일단 환자가 inspiratory effort로 ventilator의 시동을 걸게 되면 정해진 만큼의 gas가 환자에게 전달된다. 환자가 숨쉬는데에 fail 한다면 machine은 minimum rate와 preset volume에서 controlled breath를 전달한다. 1) 장점 환자자신의 호흡속도로 숨을 쉴 수 있도록 해주며 환자가 호흡을 시작하는데 자신의 호흡근육을 이용할 수 있다는 것이다. 이론적으로는 ventilator가 tidal volume을 전달하기 직전에는 intrathoracic pressure가 일시적으로 떨어지는 기간이 있어서 venous return과 cardiac output을 증진시켜 준다. 그러나 실제 환자의 trigger가 있으면 ventilator가 즉각적으로 반응하기 때문에 실제로는 CMV와 같아진다. 2) 단점 호흡 근육이 전체적으로 쓰이지 않아 근육 퇴행이 올 수 있다. 빈호흡을 하는 환자에서 사용할 때 호흡성 알칼리증이 문제가 될 수 있다. 2). Control Mandatory ventilation(CMV) tidal volume과 respiratory rate을 set하는 것에 의하여 환자의 호흡을 완전히 통제하는 것을 말한다. 스스로 호흡을 할 수 없는 환자에게는 완벽한 ventilation을 보장해 주기 때문에 완전히 마비되었거나 호흡이 없는 환자에게 적당하다. synchrony의 문제 때문에 드물게 사용한다. 호흡을 initiate할 능력이 있는 환자에게는 이 방법이 적당하지 않은데 그 이유는 ventilator와 fighting 하게 되어 공연히 에너지 낭비만 초래되며 cardiovascular compromise와 barotrauma를 일으킬 수 있다. 이러한 합병증을 막으면서 적당한 호흡을 제공하기 위해서는 환자를 sedation 해야 한다. PaCO2의 결과를 판단하여 호흡수와 tidal volume을 조절한다PaCO2가 너무 떨어지면 alkalemia가 올 수 있다. 다른 모든 설정은 A/C mode와 같고 trigger sensitivity만 -20으로 설정한다. 3). volume controlled ventilation+sigh 인위적인 호흡을 하고 있는 환자에게 hyperinflation을 주기적으로 제공하기 위함이다. 의식있는 사람의 경우 atelectasis를 방지하기 위함이다. 보통 200-150%의 volume을 시간당 6-8회 공급한다. 따라서 pressure limit는 PIP보다 10-15cmH2O정도 높게 맞춘다. 4). Pressure controlled ventilation pressure control mode를 선택하게 되면 이 ventilator는 pressure controller로 작동하게 된다. 즉 이 경우는 환자의 상태나 주위 여건이 변화했을 경우 환자에게 걸리는 pressure만이 일정하게 유지되고 volume와 flow rate는 변하게 되는 것이다. 즉 이 mode에서는 우리가 원하는 pressure로 inspiration의 처음부터 끝까지 유지되는 것이다. 만약 환자의 resistance가 증가했을 경우는 같은 pressure로 작동해도 전달되는 volume은 감소하게 된다. flow는 decelerating이다. 평균압이 의미있는 환자(ARDS)에게 유용하다. IRV와 함께 써서 낮은 기도압으로도 산화 상태를 증진 시킬 수 있다. 장점 : barotrauma 위험 예방, 가스분포 증진. 단점 : 환자의 유순도 저하시 호흡량이 달라짐. 5). pressure supported ventilation 최소한의 inspiratory flow가 있는 한 airway pressure를 어느 정도 유지시켜 줌으로써 환자의 자가호흡을 증진시켜 주는 방법으로 CPAP에서는 흡기와 호기시에 걸쳐 계속적인 양압이 제공되는 반면 여기에서는 흡기시에만 pressure가 주어진다. 5-10cmH2O정도의 낮은 pressure support는 환자가 ventilator tube와 endotracheal tube를 통하여 air flow를 끌어들이는데 드는 힘을 줄여주기 위한 것으로 SIMV와 병행하여 fatigue를 막는다. 환자 자신이 각 흡기의 duration, flow, volume을 조절할 수 있기 때문에 환자와 ventilator와는 마찰이 없어 편안감을 줄 수 있다. PSV는 스스로 인공호흡기의 작동을 유발할 수 있는 자발적 흡기노력이 있는 환자에서 일차적 환기 형태로 사용할 수 있다. 기도저항의 증가, 폐유순도의 저하, 환자노력의 감소는 일호흡량과 1분 환기량이 감소하는 결과를 낳는다. PSV는 앞에서 언급한 인자들 둥 어느 하나라도 변동의 폭이 클 것으로 예상되는 환자에서는 일차적 환기 mode로 권장되지 않는다. 부가적으로 PSV가 이루어지기 위해서는 인공호흡기의 작동을 유발할 수 있는 환자의 자발적 흡기노력이 있어야 한다. 단점 : 환자의 호흡수가 갑자기 급격하게 떨어진 경우 ventilator가 호흡수를 조정하지 않기 때문에 minute volume을 보장할 수 없다. 또한 inspiratory pressure가 오래 지속되면 intrathoracic pressure가 음압으로 되는 기간이 짧아지게 된다. 6). SIMV(synchronized Intermittent Mandatory Ventilation) 환자가 자발적으로 숨을 쉬도록 하면서 주기적으로 기계적인 ventilation을 하도록 하는 방법이다. 환자 자신의 minute ventilation은 기계를 통해 전달된다. 기계적인 ventilation과 자발적인 ventilation을 합하여 적절한 alveolar minute ventilation이 된다. 장점 : 기계적인 호흡수를 줄여나가면서 weaning과정이 진행되며 환자는 스스로의 호흡량을 점점 늘여가면서 호흡전체를 감당할 수 있게 된다. 또한 거의 대부분 환자 스스로 호흡하고 필요한 정도만 기계가 도와주기 때문에 CMV에서보다 alkalemia 위험도 줄어든다. 흉강내압이 낮아서 심혈관 계통의 역효과가 적으며 인공호흡기 이탈이 더 쉽다. 그리고 자가 호흡을 없앨 필요가 없기 때문에 sedative의 사용도 줄어들며 환자 자신이 숨을 쉬고 있다는 것을 알기 때문에 정신적으로도 도움이 된다. 단점 : 호흡근의 일이 상당하여 호흡근 마비를 가져올 수 있고 호흡근 기능이 저하된 환자에서 인공호흡기에서의 이탈 실패에 기여할 수 있다. 이렇게 추가된 호흡일은 환자의 자발적 환기 노력에 낮은 수준의 압력지지(4-8cmH2O)를 더하여 줌으로써 경감할 수 있다. 변형된 형태로 기계적 호흡이 환자자신의 호흡에 맞춰들어가는 synchronized intermittent mandatory ventilation(SIMV)은 많이 사용된다. SIMV는 인공호흡기에 의해 불어 넣어지는 흡기와 환자의 호흡주기를 맞추어서 환자의 자발 흡기 말기에 인공호흡기가 다시 흡기를 시작하는 일이 일어나지 않게 한다. 즉, 기계적 호흡 사이에는 환자의 자발적인 호흡이 이루어지고 만약 환자가 SIMV 호흡을 시작하지 않으면 cycle의 마지막에 기계적 호흡을 쉬게 해준다. 7). SIMV+PSV 5-10cmH2O정도의 낮은 pressure support는 환자가 ventilator tube와 endotracheal tube를 통하여 air flow를 끌어들이는데 드는 힘을 줄여주기 위한 것으로 SIMV와 병행하여 fatigue를 막는다. 환자 자신의 각 흡기의 duration, flow, volume을 조절할 수 있기 때문에 환자와 ventilator와는 마찰이 없어 편안감을 줄 수 있다. 8). CPAP 환자자신의 호흡에 PEEP을 적용하는 것으로 functional residual capacity를 증가시키는 효과가 있다. oxygenation 유지를 위하여 positive pressure는 필요하지만 mechanical ventilation은 필요하지 않은 경우에 사용된다. 9). Pressure regulated volume support(PRVS) 이 mode는 servo ventilator 300에만 있는 것으로 환자의 자발 호흡이 없을 때 시행되는 것으로 일정 압력 범위 내(PEEP - 5cmH2O below set pressure limit)에서 제일 낮은 pressure로 주어진 target volume을 투여 할 수 있는 방법이다. 이 mode를 사용하려면 pressure range(PEEP-upper pressure limit), target volume(tidal volume), frequency, I:E ratio를 결정해 주어야 한다. 이 mode를 시작하면 first breath는 5cmH2O의 inspiratory pressure로 적당량의 volume(pressure controlled이므로 환자의 상태에 따라 volume은 각기 다르다)을 전달하여 호흡기계의 compliance를 계산한다. 그 다음 3번째의 breath는 앞서 계산된 compliance에 의거하여 set target volume을 투여하는데 필요한 pressure의 75%로 기계호흡을 시행한다. 그 후로 매번의 inspiration마다 pressure를 3cmH2O 씩 증가시키면서 set tidal volume에 도달할 때까지 지속한다. 주어진 pressure range 내에서 최소의 pressure로 set tidal volume이 전달되면 이것이 유지된다. 만약 환자의 상태가 호전되어 그 pressure에서 volume이 est target volume 보다 많아지면 inspiratory pressure를 3cmH2O씩 감소하면서 set target volume이 전달되는 최소의 pressure를 찾아내어 기계호흡을 시킨다. 이 ventilator는 set upper pressure limit보다 5cmH2O 적은 pressure 내에서만 작동한다. 만약 이 pressure 내에서 set target volume을 전달할 수 없을 경우에는 setting을 다시 해야한다.