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| 관련과 | 호흡기내과 |
1. 개요
기계 환기(機械換氣, Mechanical Ventilation)는 급성호흡부전 및 여러 가지 원인으로 인해 환자가 자발호흡에 문제가 생길경우 기계를 사용하여 호흡을 대신해주는 것을 의미한다. 흔히 매체에서는 "인공호흡기"라는 표현을 쓰는데, 의학 용어는 "기계 환기"이지만 기계로 바깥 환기를 시킨다는 것으로 알아들을 가능성이 높기 때문이다. 기계 환기의 근본적인 목적은 폐포 환기량(alveolar ventilation)을 유지시키고, 저산소증을 완화시키는 데 있다.대부분 의사들이 임상적인 증상을 분석해 기계환기 사용을 결정하게 되나, 아래 서술될 기준을 이용하기도 한다.
- 위급한 호흡곤란[1] 및 호흡정지의 경우
- 의식 저하로 인해 기도확보가 어려울 경우
- 대사성산증(metabolic acidosis)
- 호흡근(respiratory muscle)의 피로
- 저산소증(PaO2 < 70 mmHg) 혹은 과탄산혈증(PaCO2 > 50 mmHg) 의 경우
기계 환기를 사용함과 동시에 동맥혈가스(ABG)분석을 통해 차도를 검사하게 된다.
기계 환기를 이해하기 위해선, 호흡에 대한 생리학적 메카니즘의 지식이 필요하다.
먼저 동맥내이산화탄소분압(PaCO2)의 수치를 관장하는 메카니즘은 분당환기량(minute ventilation)이라 한다. 이는 1분간 폐에 출입하는 기체량을 나타내는데, 분당환기량의 공식은 한번 숨쉴 때 출입하는 1회호흡량(tidal volume) x 1분간의 호흡수로 나누어 진다. 기계 환기를 통해 1회호흡량을 조절할 수 있으며, 대부분의 경우 4-8 mL/kg 의 수치로 세트되어 있다[2].
다음, 동맥내산소분압(PaO2)의 수치를 관장하는 메카니즘은, 흡입산소농도(FiO2)와 호기말양압(PEEP)이라 하는데, 기계 환기를 통해 둘 다 조절할 수 있게 된다. 기계환기를 사용할 시, 먼저 FiO2의 수치를 100%로 정해놓고 PaO2가 60 mmHg 이상 유지될 수 있는 최소한의 수치에 이를 때까지 적정하게 된다. 이때 너무 과다한 FiO2로 설정할 경우 산소중독의 위험이 있기에 신중히 조절해야 한다. 호기말양압은 숨을 내쉴 때 폐포가 짜그러들지 않기 위해 필요한 최소한의 공기 압력을 의미하는데, 기본적으로 약 5 cm H2O의 압력으로 세팅되어 있다. 호기말양압이 너무 과할 경우 기흉등이 생길수 있으며, 흉강내압(intrathoracic pressure)이 올라가 심장박출양이 줄어들기도 한다.
2. 기계 환기의 종류
Assist Control Ventilation - AC Ventilation대부분 호흡부전의 환자들에게 먼저 이 세팅을 이용하게 된다. 기계환기에 정해진 횟수만큼 환자의 호흡을 돕게 되나, 환자가 정해진 횟수 이상 숨을 쉴 경우에도 기계가 작동되어 호흡을 돕는다. 만일 환자가 일정기간 동안 숨을 쉬지 않게 될 경우엔 "백업" 세팅이 작동해 강제적으로 공기를 주입하게 된다. AC 기계환기의 경우, 환자에게 필요한 세팅이 무엇인지 판단해서 호흡량(volume targeted)이나 공기압력(pressure targeted)의 위주로 조절할 수 있게 된다. 호흡량 위주로 세팅하게 될 경우, 기계환기는 압력에 관계 없이 항상 일정의 호흡량을 환자에게 공급하게 된다. 이렇게 되면, 환자는 언제나 필요한 호흡량을 기계환기를 통해 제공받기 때문에 적절한 호흡을 보장받게 되나, 과한 압력으로 인해 기흉 등의 부작용이 발생할수 있게 된다. 이에 반해 압력 위주로 기계를 세팅하게 되면, 환자에게 항상 일정한 압력을 통해 공기를 공급하게 되는데, 부작용을 예방할 수 있지만, 환자에게 필요한 양만큼의 산소가 공급되지 않을 수가 있다. 만일 환자에게 빈호흡(tachypnea)의 증상이 보일 경우 PaCO2의 저하로 호흡성 알칼리증 등이 발생할 수 있다.Synchronous Intermittent Mandatory Ventilation - SIMV
환자의 자발호흡을 위주로 호흡을 보조하는 모드. 기계 환기를 통해 정해진 횟수만큼 환자의 호흡을 돕게 되나, 환자 스스로 그 이상의 횟수로 숨을 쉬게 될 경우 돕지 않게 된다. 그러므로, 자발호흡을 통한 환자의 1회호흡량은 기계환기를 통해 결정되지 않게 된다. 그러므로 흉강내압이 AC Mode에 비해 낮가 합병증이 적고, 환자의 자발호흡이 가능하기에 호흡근의 기능을 향상시킬 수 있으나, 불안정한 환자에게선 분당환기량(minute ventilation)을 유지하기가 어렵고, 호흡근의 피로를 일으킬 수 있다.
Pressure Support Ventilation - PSV
주로 인공호흡기를 떼기 위해 SIMV와 조합하여 사용하게 된다. 환자가 숨을 들이쉴 때마다, 필요한 호기말양압을 일정하게 제공해 환자의 호흡을 돕게 된다.
그 외 Continuous Positive Airway Pressure - CPAP의 경우 환자가 숨을 들이쉬거나 내쉴 때에 관계없이 항상 일정한 압력을 제공하나, 호흡량(tidal volume)은 환자의 자발호흡을 통해 공급하게 된다.
3. 합병증
강제적으로 코와 입에다 공기를 집어넣는데, 이게 편할 리가 없다. 많은 환자들이 불안감과 불편함을 호소하기 때문에, 진정제와 진통제는 필수이다. 또한 압력손상(barotrauma)로 인해 기흉이 발생하기도 하며, 기관 연화증(tracheomalacia)이 생기기도 한다.기도(trachea)의 분비물이 항상 고이기 때문에 정기적인 석션을 해주어야 하고, 관리를 제대로 하지 못할 경우 폐렴이 발생하니 주의해야 한다.
인공호흡기로 인해, 위에 스트레스성 궤양이 발생할 수도 있기에, 대부분의 환자에게 양성자펌프억제제(PPI)를 투여하게 된다.
[1] 빈호흡 등.[2] 하지만 급성 호흡곤란 증후군 이나 만성 폐쇄성 폐질환의 경우 이보다 좀더 낮게 정하게 된다