Relationship Between Cognitive Function and Arterial Blood Gases in Chronic Obstructive Pulmonary Disease

만성 폐쇄성 폐질환 환자의 인지기능과 동맥혈가스와의 상관 관계

Background: Cognitive deficit by hypoxia and/or hypercapnia is one of neuropsychological impairments frequently observed in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). The degree of cognitive deficit is variable among patients with similar level of hypoxia and/or hypercapnia, although a cause of this individual difference is well not known. COPD can be divided into two characteristic clinical entities including predominant emphysema and predominant bronchitis. This study was designed to evaluate the individual difference in cognitive deficit respond to hypoxia and/or hypercapnia in patients with COPD. Method: Sixteen patients with COPD (9 emphysema-dominant and 7 bronchitis-dominant) participated in this study. On admission arterial blood gas analysis and trail-making B (TMB) test for the evaluation of cognitive function were done in all patients. Mean TMB scores and the correlations between TMB scores and arterial blood gases were compared between two clinical groups. Results: 1) Mean TMB scores and arterial blood gases between two clinical groups were not different. 2) There was a tendency to be higher TMB score in hypoxemia, acidemia, and hypercapnia. However these findings were not statistically significant. 3) In emphysema-dominant group, $PaCO_2$ was mostly well correlated with TMB score (r=0.693). 4) In bronchitis-dominant group, arterial pH was mostly well correlated with TMB score (r=-0.526). Conclusion: Our data suggest that the individual difference in cognitive deficit respond to hypoxia and/or hypercapnia in patients with COPD may be dependent on their clinical entities, and arterial blood gases mostly well correlated with cognitive function that may be different according to their clinical entities.

연구배경 : 동맥혈가스 변화에 따른 호흡곤란 및 의식장애는 만성 폐쇄성 폐질환 환자들을 포함한 여러 호흡기 질환 환자들에게서 비교적 흔히 관찰할 수 있다. 그러나 실제로는 같은 질환이라 할지라도 동맥혈가스 변화에 따른 호흡곤란 및 의식장애의 정도는 환자에 따라 매우 다양하다. 한편 만성 폐쇄성 폐질환은 폐기종 우세형과 기관지염 우세형의 두가지 임상군으로 구분할 수 있는데, 이에 저자들은 만성 폐쇄성 폐질환에서 호흡곤란을 느낄 당시의 중추신경계의 반응과 의식장애에 많은영향을 미치는 동액혈가스 소견이 임상군에 따라 차이가 있는지를 규명하고자 본 연구를 시행하였다. 방법 : 16명의 만성 폐쇄성 폐질환 환자들을 대상으로 동맥혈가스 및 인지기능의 척도로 이용되고 있는 trail-making B test를 실시한 후, 다시 이들을 폐기종 우세형군과 기관지염 우세형군으로 분류하고, 각 환자군에서의 인지기능 및 인지기능과 동맥혈가스와의 상관관계를 서로 비교하였다. 결과 : 1) 평균 TMB score는 폐기종 우세형군이 $266.33{\pm}171.62$초, 기관지염 우세형군이 $200.29{\pm}123.13$초로서, 폐기종 우세행군이 기관지염 우세형군에 비해 호흡 곤란을 느낄 당시의 인지기능장애가 다소 심한 경향이 있었다. 2) 두 환자군 모두 저산소혈증, 과탄산혈중 및 산혈증이 심할수록 인지기능장애가 심해지는 경향을 보였다. 3) 폐기종 우세형군에서 TMB score와 동맥혈가스와의 상관계수(r)는 각각 TMB $PaO_2$: -0.477, TMB $-PaCO_2$ : 0.693, TMB-pH : -0.375, TMB-$HCO_3$ : 0.665로서, 폐기종 우세형군에서는 $PaCO_2$가 인지기능의 변화에 가장 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 4) 기관지염 우세형군에서의 TMB score와 동맥혈 가스와의 상관계수(r)는 각각 TMB-$PaO_2$ : -0.306, TMB-$PaCO_2$ : 0.347, TMB-pH: -0.526, TMB-$HCO_3$ : 0.366으로서, 기관지염 우세형 환자군에서는 pH가 인지가능 변화에 가장 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 5) 저산소혈증, 과탄산혈증시의 인지기능장애는 폐기종 우세형군이 기관지염 우세형군에 비해 다소 심한 경향을 보였으며, 산혈증시의 인지기능장애는 오히려 기관지염 우세형군이 폐기종 우세형군에 비해 다소 심한 경향을 보였다. 결론 : 이상의 연구 결과 만성 폐쇄성 폐질환 환자들에서 호흡곤란을 느낄 당시의 중추신경계의 반응은 페기종 우세형군이나 기관지염 우세형군간에 근본적인 차이는 없지만, 인지기능에 많은 영향을 미치는 동맥혈가스 소견은 서로 다르다는 것을 알았다.