인공호흡기

[이정율(neonidas)]

VENTILATION : 환자의 환기 기능이 나빠져 환자의 호흡만으로 폐 혈액 가스 교환이 적절히 유지되지 못할 때 기계장치를 동원해 인위적인 호흡을 시켜주는 것.  

  

VENTILATION : 환자의 환기 기능이 나빠져 환자의 호흡만으로 폐 혈액 가스 교환이 적절히 유지되지 못할 때 기계장치를 동원해 인위적인 호흡을 시켜주는 것.  

Ventilator의 사용목적 

* 생리적인 환기를 유지하기 위해 기계적인 도움을 받기 위함이다. 

* 환기와 산화를 증진시키기 위해 호흡의 양상과 기도의 압력을 조작하기 위함이다. 

* 호흡하는데 드는 힘을 줄이고 환기의 효율성을 증가시켜 심근의 부담을 줄여주기 위함이 다. 

Ventilator 의 indication 

Ventilatory function critical value normal   

resporation rate > 35 12-14 회/min  

vital capacity < 15 65-79 cc/kg   

Max.insp.pressure < 25 75-100 CmH2O   

PaO2 < 60 80-100 Torr   

PaCO2 > 55 35-45 Torr   

장기간 자동적으로 환기를 유지할 수 없으며, 다른 산소 운반기구의 보조를 통한 자발적인 호흡만으로는 산소 또는 이산화탄소의 안정적인 수준을 유지할 수 없는 경우에 사용되며, 각종 원인으로 유발된 저산소증, 알칼리혈증, 산혈증의 교정에 사용된다.  

Ventilator setting  

1. FiO₂ ( Fraction of inspired Oxygen) : 처음에 인공호흡기를 적용할 때는 FiO₂를 0.8 또는 그 이상으로 적용하고, 그 다음 ABGa 결과에 따라 0.1-0.2씩 조금씩 감소시킨다. FiO₂를 산소독성이 없는 수치로 감소시키기 힘들면 PEEP을 고려한다. 

2. V_T(Tidal volume) : 일회 흡식, 호식으로 폐 내에 출입할 수 있는 기체량  

- inspired tidal vol.(mL) 

매회 기계가 공급하는 일회 인공호흡량으로 보통 6-8㎖/㎏을 권고한다. 

- Expired tidal vol.(mL) 

매회 환자로부터 나오는 vol.로서 tube등 회로(circuit)에서 공기가 새지 않는 경우에 정확한 것으로 본다. 

3. Respiration Rate(회수/min): 일분 동안 호흡하는 횟수로 setting은 성인 12-14회/min로 맞추어 적용한 후 ABGa 결과를 참조로 일회 환기량 또는 호흡수를 조절한다. 호흡수는 가능한 최소 횟수로 맞추어야 auto-PEEP이 발생되는 것을 최소화할 수 있다. 

 

4. peak inspiratory pressure(cmH₂O) 

흡기가 끝나는 시점에서 가장 높이 올라가는 압력 

5. pause pressure(cmH₂O) 

PIP상태에서 호기가 시작되기 전에 정지하는 압력 

6. trigger sensitivity 

- 환자가 호흡을 스스로 시작할 때 기계가 반응할 수 있는 음압의 수준을 정하는 기준이 된다. 

- PEEP의 설정 수준과 관계있다. eg.) trigger sensitivity는 -2로 설정하고 PEEP을 +10으 로 설정하면 환자의 기도내 압력이 +8이 되면 기계가 반응한다. 

- 환자가 용이하게 호흡을 하도록 도와주는 assist mode에서는 -2~-3정도로 하고 자발적 인 호흡을 못하게 하는 control mode에서는 -20으로 설정한다. 

7. humidfier 

체온보다 약간 낮은 온도 

8. positive end-expiratory pressure (PEEP)  

PEEP은 수동호흡이 끝난 후 폐에 일정한 양압을 주어 폐포의 확장을 유지. functional residual capacity를 증가시키므로 alveolar collapse를 예방하고, 폐용적을 유지시켜 폐유순도와 가스교환을 증가시켜 oxygenation을 증가시키므로 고농도의 산소를 제공하므로 발생되는 산소중독증을 예방한다. 

Outline of ventilator classification system 

Input 

Electric 

pneumatic 

Control scheme 

Control variables 

Pressure 

Volume 

Flow 

Time 

Phase Variables 

Trigger 

Limit 

Cycle 

Baseline 

Conditional Variables 

Mode of ventilation 

Control subsystems 

Control circuit 

Drive mechanism 

Output 

Waveform 

Pressure 

Volume 

Flow 

Alarm systems 

Input power alarms 

Control circuit alarms 

Output alarms  

Control variables 

인공호흡기의 형태는 흉벽 주위에 음압을 적용시키며 인공기도가 필요 없는 음압 인공호흡기와 기계가 흡기시에 양압의 공기를 환자의 폐로 운반하며 커프가 부착된 인공 기도가 필요한 양압 인공호흡기가 있다. 인공호흡기의 제어 인자로서는 Volume, Pressure, Flow, Time이 있으며 크게 다음의 두 가지로 분류된다.  

▪ Comparison of Pressure Control and Volume Control Breaths
variable	volume control breath	pressure control breath
Tidal volume	set by clinician; remains  constant	Variable with changes in patient effort and respiratory system impedance
Peak inspiratory  pressure	Variable with changes in patient effort and respiratory system impedance	Set by clinician; remains  constant
Inspiratory time	set directly or as a function of respiratory frequency and inspiratory flow settings	Set by clinician; remains  constant
Inspiratory flow	set directly or as a function of respiratory frequency and inspiratory flow settings	Variable with changes in patient effort and respiratory system impedance
Inspiratory flow  waveform	set by clinician; remains constant; can use constant, sine, or deceleration flow waveform	Variable with changes in patient effort and   respiratory system impedance; flow waveform always is  decelerating

  

· Pressure Control Ventilator : 미리 설정한 기도 압력이 될 때 흡기단계를 종결시킨다. 운반되는 용적은 다양하다. 큰 단점은 gas flow 가 압력과 저항에 따라 영향 받음. 압력에 의한 폐손상(barotrauma)을 예방할 수 있어 성인호흡곤란증후군을 비롯한 폐손상 환자에게 유리하다.  

· Volume Control Ventilator : 설정한 가스의 용적이 인공호흡기 회로 내로 운반될 때 흡기가 종결된다. 압력제한 밸브가 있어 초과될 때 알람이 작동된다.정해진 양의 가스가 전달되면 흡기가 끝나고 수동적인 호기가 이루어진다. 폐에 적용되는 압력과는 관계없이 정해진 양의 가스를 전달한다. 따라서 높은 압력으로 폐가 손상되는 것을 방지하기 위하여 안전 열람 장치 내장되어 이것은 ARDS처럼 폐가 단단해져 있는 경우에 이용하다. 기도저항 이나 폐의 탄력성이 변해도 일정한 tidal volume 제공 흡기 시간은 가스전달 속도 조정하여 결정한다. 

Mode of Ventilation 

  

  

select to order  mechanical ventilation

Select physiologic Goals:  ∙ target PaO2 or SaO2 range  ∙ target PaCO2 or PetCO2 range  ∙ target pH range

Select breath patthern :  ∙ CMV   ∙ SIMV  ∙ CSV  ∙ High-frequency ventilation)

CMV

SIMV

CSV

HFV

select control variable  (mandatory breath)  ∙ Pressure  ∙ Volume

select control variable  (mandatory breath)  ∙ Pressure  ∙ Volume

volume  cintrol

pressure  control

volume  cintrol

pressure  control

select FiO2

select FiO2

select   rate

select   rate

select tidal volume

select Insp. Pressure

select PEEP

select I:E ratio

select PEEP

  

· CMV : Controlled mandatory ventilation 

1. 적응증 : 무호흡, 급성 호흡부전, severe hypoxemia, 수술환자, severe brain damage, neuromuscular dysfunction 

2. 설정 

* minute volume = TV×RR 

* insp. flow: flow wave form을 설정 

* RR: 대게 10회에서 20회 내로 설정(성인 기준) 

* inspiration time(%): 한 호흡주기를 100%로 보고 원하는 inspiration time을 설정하는데 대게 25%로 setting. 

* pause time(%): 흡기가 끝난 시점에 멈추는 정지시간을 설정하는데 대게 10%로 설정함. 

(inspiration time과 pause time으로 I:E ratio 결정) 

* FiO_2- 산소농도 0.21에서 1.0까지 설정가능 

* PEEP  

* lower alarm limit & upper alarm limit for O₂ concentration(%)-설정된 산소 농도의 ±10%로 설정 

* upper pressure limit: pt의 airway + 15cmH₂O 

원하는 volume을 ventilation하기 위하여 올라가게 되는 pressure의 상한가를 설정한다. 설정된 pressure이상에서는 volume이 release되어서 ventilation이 지속되지 않는다. 

* trigger sensitivity : CMV시에는 assist를 하기 위한 환자의 negative pressure를 감지하는 기준이 된다. CPAP이나 SIMV시는 환자의 흡기후 흡기 valve가 열리도록 공기를 환기시키고 RR을 감지하는 역할을 함. 0에 가까울수록 예민하여 숫자가 커질수록 pressure를 감지하지 못한다. 

3. 주의사항 

* 환자에게 인공호흡기를 연결하고 정해진 호흡수와 일치해서 환자의 chest movement가 있는지 확인한다. 

* digital display의 TV과 expired minute vol. meter를 확인하고 흡기와 호기시 airway pressure meter를 확인한다. 

* RR이 80회 이상일 때 inspiration time은 33% 또는 50%로 한다. 

CMV ＋ sigh 

CMV mode로 작동하다가 무기폐를 예방하기 위하여 일회 호흡량의 두배가 sigh로 공급되는데 첫 번째 sigh는 두 번째 흡기시 시작된다. 다음 sigh는 100회 호흡 후 한번씩 전달된다. 

환자의 호흡능력과는 관계없이 인공호흡기가 인위적으로 일정한 호흡수로 triggering cycle을 유지해 호흡을 시켜 주는 환기 양식이다. 자발적인 호흡이 없는 환자에게 적당. 호흡 시작이 있는 환자는 fighting 하게 되어 손상을 입게 되므로 환자를 sedation 시켜 자발호흡을 억제한다.

 

· ACMV : Assited/Controlled Mandatory Ventilation 

CMV와 같지만 환자의 흡기시작노력이 있을 때는 보조 환기법(assited mandatory ventilation)이 가능하지만 모든 호기로의 이행은 기계에 의해서 이루어지는 방식이다. 

· IMV : Intermittent Mandatory Ventilation 

인공호흡기에 의한 일정수의 controlled mandatory breath 외에 환자의 자가 호흡이 허용되는 방식이다. 주기적인 과팽창(sigh)을 이용해 적절한 폐포 환기를 시키며 장기간 인공호흡기를 사용한 환자 

에게 인공호흡기의 보조를 줄여가면서 인공호흡기의 제거준비를 위해 개발된 방식이다.  

기계 환기와 자발 환기를 합하여 적절한 환기. 기계적인 호흡수를 줄여 나가면서 스스로의 호흡을 늘림으로서 weaning 시도 한다. 

1. SIMV rate 

*rate는 인공호흡기가 공급하는 강제적인 분당호흡수다. 호흡수는 low level 분당 0.4-4회/분(파란색 바탕의 숫자를 본다), high level 분당 4-40회/분으로 설정할 수 있다. 또한 그 level에 따라 노란색 램프가 켜지므로 꼭 확인해야한다. 

*SIMV rate는 반드시 환자의 호흡수보다 많아서는 안된다. 

*SIMV cycle(초)=60/set CMV rate 

⇒CMV RR은 SIMV rate보다 많게 설정한다. 

*적절한 인공호흡이 가능하도록 apnea alarm은 두 호흡간의 간격이 15초를 경과할 경우 작동하며, minute vol. alarm도 설정된 수치를 초과하므로 작동하게 된다. 

2. 설정 

pressure, SIMV 모드 선택, SIMV rate, CMV rate설정(SIMV시 TV은 CMV rate × TV= MV이 되게 계산하여서 MV을 설정), insp. time, pause time, FiO₂, lower alarm limit & upper alarm limit for O₂ concenturation(%), PEEP, upper pr. limit, trigger, 성인/소아 선택, lower alarm limit, upper alarm limit 

SIMV(VC)＋PSV 

SIMV와의 차이점은 강제적인 호흡시에는 vol. control방식으로, 자발적인 호흡시에는 pr. support 조절방식이 적용된다는 것이다. 

*설정 

SIMV rate설정, minute vol. insp. time, pause time, insp. pr level, lower alarm limit & upper alarm limit for O₂ concenturation(%), PEEP, upper press. limit, trigger sensitivity, infant/adult 선택,  

lower alarm limit, upper alarm limit 

SIMV(PC)＋PSV 

강제적인 호흡시 pr. control방식으로 자발호흡주기에는 설정된 pr. support가 적용된다. 

*설정 

성인/소아 선택, PEEP이상으로 pr. control level 설정, PEEP이상의 pr. support level설정, PEEP, 

trigger, CMV rate, insp. time, insp.rise time, SIMV rate, lower alarm limit, upper alarm limit, FiO₂ 

lower alarm limit & upper alarm limit for O₂ concenturation(%) 

· SIMV : Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation 

IMV와 비슷하여 호흡수를 인위적으로 미리 설정한 강제호흡이지만, 이러한 호흡 사이에 환자는 자발적인 호흡이 들어가는데, 환자의 자발적 흡기노력(triggering)이 있다면 spontaneous breathing time으로 구성된다. 만약 환자 자신의 흡기노력이 부적합하다면 SIMV의 강제호흡 cycle만이 제공되는 방식이다. 

· 지속적 기도양압 (CPAP : Continuos Positive Airway Pressure) 

전 호흡주기를 통해 기도압이 양압으로 유지되며, 모든 환기가 환자에 의해 유도되므로 호흡기는 양압환기를 전혀 하지 않는다. 호기시 폐포가 쭈그러지는 것을 방지하기 위해서 기능잔기용량(FRC)을 향상시킨다.

  

환자에게 계속적으로 일정한 양압을 유지하여줌으로써 폐잔류량을 증가시켜 폐에서의 산소교환능력을 증가시켜 자발호흡이 가능하도록 한다. 

*설정 

pressure, CPAP 모드, lower alarm limit, upper alarm limit, FiO₂, lower alarm limit & upper alarm limit for O₂ concenturation(%), PEEP, trigger sensitivity, infant/adult 

※CPAP모드 설정시 노란색 램프가 켜진다. 

· 호기말 양압법 (PEEP : Positive End-Expiratory Pressure) 

호기말에 대기압 이상의 양압을 기도에 가하는 것으로 환자의 자발 호흡이 있는 경우에 이용되는 방법이다.

  

PCV pressure controlled ventilation 

인공호흡시 정해진 흡입압력에 도달할 때까지 흡기가 계속되며 그 이후는 호기가 시작된다. 일회호흡량은 환자의 lung condition과 호흡능력에 따라 달라진다. 

1. 설정 

RR, Insp. time(%), pause time(%), FiO₂,  

lower alarm limit & upper alarm limit for O₂ concenturation(%), insp. press. level(흡기시 양압을 주기위해 설정하는 압력, PIP = PEEP + insp. preeure), trigger sensitivity, infant/adult, lower alarm limit & upper alarm limit 

2. 주의사항 

expired minute volume, airway pressure meter를 확인하여야한다. 특히 흡기시 meter 기의 바늘이 0cmH₂O 또는 PEEP level까지 떨어지는지 반드시 확인한다. 

PSV pressure support ventilation 

환자가 스스로 호흡을 하고자 할 때 사용되는 자발적인 호흡방식으로 정해진 호흡횟수는 없으며, 정해진 흡입압력으로 support해준다. 호기동안 압력은 0cmH₂O 이나 PEEP까지 떨어진다.  

1. 장점 

매호흡마다 부분적으로 지지하므로 생리적으로 편안해 진다. 

2. 단점 

TV과 RR이 적절하지 않을 수 있다. 

3. 설정 

RR (inspiration time length결정), FiO₂, lower alarm limit & upper alarm limit for  

O₂ concenturation(%), insp. pressure level, PEEP, trigger sensitivity, infant/adult 

lower alarm limit & upper alarm limit 

※PSV mode 설정시 노란색 램프가 켜진다. 

그외 조작 가능한 버튼 

insp. pause hold-흡기가 끝난후 holding 

exp. pause hold-호기가 끝난후 holding 

servo 300에만 있는 

- oxygen breath: 1회 100% 산소로 강제적 호흡 제공  

- start breath: setting된 RR간격과 관계없이 1회 강제적 호흡 제공 

servo 900c에만 있는- manual ventilation 

알람 

1. minute vol. alarm- 이 알람이 설정되지 않으면 노란 램프 켜짐 

2. O₂ 알람- servo300에서는 오차범위 내외값이 측정되면 알람이 울린다. 

3. upper pressure limit, airway pressure 

기도압력이 정해진 upper pressure limit을 초과하였을 때 알람이 작동 

4. alarm limit, expired minute vol. 

upper 또는 lower alarm limit를 초과했을 때 알람 작동 

5. apnea alarm 

-자발적 또는 강제적 호흡시 그 간격이 15초 즉 분당 4회 또는 그 미만시 작동 

-CPAP, PSV, SIMV, SIMV+PSV 모드에서 작동한다. 

-ventilator disconnection monitor로서의 기능은 할 수 없다. 

6. gas supply alarm 

-RR이 80회/min을 초과할 경우에는 작동되지 않는다. 

-CPAP, PSV에서는 환자의 trigger가 알람을 작동시키는데 필요하다 

7. 알람 reset button 

- upper pr. limit와 main power failure alarm을 제외한 나머지 모든 audible alarm들은 붉은 색 전등불이 있는 동안 reset button을 누르면 2분 동안 울리지 않는다. 

- power failure alarm을 switch off하려면 audible alarm이 멈출 때까지 reset button을 누르고 있어야 한다. 

- servo 900의 경우 알람 버튼을 누를 경우 그 이후 알람이 울여야 할 상황에서도 램프만 켜지고 소리는 나지 않는다. 하지만 servo 300의 경우 미리 제어 할 수 없다. 

알람사인의 임상적 중재 

1. lower alarm limit for expired minute vol. 

- tracheal wall과 tracheaostomy tube, cannular사이에 leakage가 있을 때 

*공기가 셀 때는 청진가능하며 다시 cuff pressure를 조절해야함. 

- 일시적인 lung vol.의 증가 

-ventilator 폐쇄로 인한 압력의 변화가 흡기를 방해할 때 

*upper alarm이 작동되고 이 때 limit alarm 설정이 적절한지 확인 후 재조정하고 필요시 suction 시행 

-SIMV, CPAP, PSV 모드 사용시 환자의 호흡이 불충분할 때 

*이때 측정되는 expired minute vol.이 적게 나옴. SIMV 모드일 경우에는 SIMV rate 또는 TV을 증가 시켜야한다. 

*PSV의 경우 일회호흡량은 적으나 환자의 호흡수가 적절하고, 호흡을 하려는 음압이 형성될 때 시행한다. 환자의 호흡능력에 따라 pressure support수준을 조절한다 

2. upper alarm limit for expired minute vol. 

-RR이 증가한 경우 

trigger sensitivity 아래 노란 램프에 불이 켜지는 횟수가 증가하며 정상호흡수보다 환자의 호흡수가 증가된 상태이며, assist ventilation인 경우 disital display되는 RR을 check해야함. 

*유발요인- suction, hypoxia, 체온상승, pain, 정좌불능 

*처치-TV증량, FiO₂ 증가, sedative, analgesics 등의 drug사용 

3. upper pressure limit for airway pressure : airway resistance 증가 

-기관지 폐쇄 

원인⇒mucus의 축적, bronchospasm, tracheal tube 또는 cannular의 위치 변경, 마른 mucus로 인해 막힌 경우 

-respiration organ의 탄력성 감소 

원인⇒환자의 muscle tone증가, 기침, atelectasis, pneumonia, pul. edema 생긴 경우, 기도 폐쇄 

-기흉 

4. trigger sensitivity .lamp flashes(즉 환자가 자발 호흡을 할 때) 

airway pr. 는 흡기 초기에만 음압이 된다. 흡기 내내 음압이 걸리는 것은 인공호흡과 자발호흡사이에 원활한 assist가 안되는 것을 의미한다. 이 때 환자는 호흡을 위한 에너지와 산소는 많이 소모하지만 효율적인 가스교환이 이루어지지 않으므로 환자 상태가 악화 될 가능성이 많다. 

⇒환자의 호흡을 살릴수 있는 SIMV모드로 전환하거나 환자를 sedation하여 control 모드로 바꾸는 것이 좋다. 

trouble shooting 

1. vol. 또는 pr. 알람이 울 경우 

*환자와 인공호흡기의 연결이 빠진 경우 다시 제대로 연결한다. 

*TV이 적게 전달되는 경우- test lug을 연결하여 인공호흡기를 시험해 본후 문제가 없으면 환자에게 문제가 있는 것으로 판단. 하지만 test시에도 알람이 울면 기계에 문제가 있는 것으로 간주 

⇒ETT 또는 TT의 cuff pr.확인, ETT의 위치X-ray로 확인 

*환자의 호흡수가 줄어드는 경우- 환자의 의식, RR, ABGA, 마지막으로 투여한 sedative drug을 확인 

*인공호흡기의 연결 부위가 새는 경우-circuit이 제대로 연결되었는지, 파손된 곳은 없는지 확인 

만약 문제가 있다면 기계 교환이 원칙. 

2. high-pr. 또는 peak-pr. 알람이 울 경우 

*compiance가 줄어드는 경우 

⇒suction시행, sedation, position change, tube의 위치 확인 

*회로가 꼬이지 않도록 주의 

*회로의 물을 제거하고 절대로 가습기 안으로 물을 다시 넣지 않는다. (회로에 고인물은 PEEP을 높힌다.) 

*환자와 인공호흡기의 호흡이 맞지 않은 경우 

5. Ventilator 와 관련된 합병증 

1) Mechanical failure  

2) Alarm failure  

3) Resp.alkalosis - chronic CO2 retention  

4) Barotrouma- pneumothorax  

5) Atelectasis - 급격한 peep 감소, small breath  

6) G-I bleeding(stress ulcer)  

7) Peep vein thrombosis  

8) Psychological problem  

5) 간호  

· 분비물은 흡인하고 100% 가습을 해준다.   

· 인공호흡기의 연결이 대상자로부터 분리되지 않도록 예방한다.   

· 인공호흡기의 경보기는 항상 켜져 있어야 한다.   

· Ambu bag은 항상 침상 옆에 두어야 한다.   

· 연결된 상태든지 혹은 연결되지 않은 상태이든지 어느 한 상태에서 계속적으로 측정하여 비교한다.   

· 경보음이 울릴 때 마다 즉각적으로 대응해야한다.   

· 인공호흡기의 조절상태는 매 시간마다 점검한다.   

· 1회 호흡량 , 호흡수, FiO2 , 그리고 다른 지수를 지시대로 맞춘다.   

· 호흡기 연결 튜브에 물이 고여 있으면 연결부위를 풀고 물을 비워준다.   

· 대상자의 저산소증, 고탄산증, 저탄산증을 관찰하고 규칙적인 간격으로 동맥혈 가스검사를 한다.  

· 혈액가스 치 특히 FIO2, IMV 또는 PEEP을 감소시킬 때 중요하다.   

· 폐음을 청진하며, 활력증후를 주의 깊게 측정한다.   

· PEEP를 사용하면 심박출량을 감소시킬 수 있기 때문에 혈압 , 맥박과 소변량에 특별히 주의한다.   

· PEEP에서 양압이 증가하기 때문에 기흉에 대해 관찰해야한다.   

· 매시간 자세를 변경시키고, 피부사정, ROM, 구강간호를 한다.   

· 오랫동안 기계적 인공호흡을 실시하면 합병증으로 스트레스성 위궤양이 발생한다.   

· 스트레스성 위궤양의 기간은 완전히 밝혀지지 않았지만 염산의 과다분비와 위점막내 저항력의 감소   

와 관련된다.   

· 위자극은 출혈을 초래하므로 간호사는 새로운 출혈이나 잠혈 여부를 사정해야한다.   

· 환자의 불안 감소를 위해 간호 할 수 있어야 한다.  

출처 : 박소연 회원님

ventilator.hwp