The Effect of Nasal BiPAP Ventilation in Acute Exacerbation of Chronic Obstructive Airway Disease

만성 기도폐쇄환자에서 급성 호흡 부전시 BiPAP 환기법의 치료 효과

Background : Mechanical ventilation constitutes the last therapeutic method for acute respiratory failure when oxygen therapy and medical treatment fail to improve the respiratory status of the patient. This invasive ventilation, classically administered by endotracheal intubation or by tracheostomy, is associated with significant mortality and morbidity. Consequently, any less invasive method able to avoid the use of endotracheal ventilation would appear to be useful in high risk patient. Over recent years, the efficacy of nasal mask ventilation has been demonstrated in the treatment of chronic restrictive respiratory failure, particularly in patients with neuromuscular diseases. More recently, this method has been successfully used in the treatment of acute respiratory failure due to parenchymal disease. Method : We assessed the efficacy of Bilevel positive airway pressure(BiPAP) in the treatment of acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease(COPD). This study prospectively evaluated the clinical effectiveness of a treatment schedule with positive pressure ventilation via nasal mask(Respironics BiPAP device) in 22 patients with acute exacerbations of COPD. Eleven patients with acute exacerbations of COPD were treated with nasal pressure support ventilation delivered via a nasal ventilatory support system plus standard treatment for 3 consecutive days. An additional 11 control patients were treated only with standard treatment. The standard treatment consisted of medical and oxygen therapy. The nasal BiPAP was delivered by a pressure support ventilator in spontaneous timed mode and at an inspiratory positive airway pressure $6-8cmH_2O$ and an expiratory positive airway pressure $3-4cmH_2O$. Patients were evaluated with physical examination(respiratory rate), modified Borg scale and arterial blood gas before and after the acute therapeutic intervention. Results : Pretreatment and after 3 days of treatment, mean $PaO_2$ was 56.3mmHg and 79.1mmHg (p<0.05) in BiPAP group and 56.9mmHg and 70.2mmHg (p<0.05) in conventional treatment (CT) group and $PaCO_2$ was 63.9mmHg and 56.9mmHg (p<0.05) in BiPAP group and 53mmHg and 52.8mmHg in CT group respectively. pH was 7.36 and 7.41 (p<0.05) in BiPAP group and 7.37 and 7.38 in cr group respectively. Pretreatment and after treatment, mean respiratory rate was 28 and 23 beats/min in BiPAP group and 25 and 20 beats/min in CT group respectively. Borg scale was 7.6 and 4.7 in BiPAP group and 6.4 and 3.8 in CT group respectively. There were significant differences between the two groups in changes of mean $PaO_2$, $PaCO_2$ and pH respectively. Conclusion: We conclude that short-term nasal pressure-support ventilation delivered via nasal BiPAP in the treatment of acute exacerbation of COPD, is an efficient mode of assisted ventilation for improving blood gas values and dyspnea sensation and may reduce the need for endotracheal intubation with mechanical ventilation.

연구배경 : 장기간 진행된 심한 만성 기도 폐쇄질환 환자에서 합병된 급성 호흡부전의 치료로 기관삽관과 기계호흡이 필요한 경우가 있다. 그러나 기계호흡을 거부하거나 기계호흡의 이탈이 불가능할 것으로 예측되는 환자에서 기관삽관과 기계호흡을 대신할 수 있는 환기법이 필요할 것으로 생각된다. 최근 수면 무호흡질환 환자의 치료로 개발되었던 지속적 기도 양압 치료가 급성 혹은 만성 호흡부전의 치료로 시도되고 있다. 본 연구에서는 급성 호흡부전이 합병된 만성 기도 폐쇄환자에서 비강 마스크를 통한 BiPAP 치료를 실시하여 그 효과를 평가하였다. 방법 : 영남대학교 의과대학 부속병원 내과에 내원한 만성 기도 폐쇄환자 22명을 대상으로 하여, BiPAP 치료군으로 10명의 만성 폐쇄성 폐질 환자와 1명의 기관지 천식환자에게는 대증적 치료 및 BiPAP 치료를 동시에 실시하였고, 대조군으로 11명의 만성 폐쇄성 폐질환자에게는 대증적 치료만 시행하였다. 대증적 치료는 산소 요법, 아미노필린, 부신피질 호르몬 흡입, 베타 agonist 등의 약물을 투여하였고 BiPAP 치료시 mode는 spontaneous timed, 호흡 빈도는 분당 12회에서 20회, IPAP는 $6cmH_2O$에서 $8cmH_2O$, EPAP는 $3cmH_2O$에서 $4cmH_2O$로 설정하였고 사용 기간은 3일간이었다. 치료 효과는 호흡 빈도, modified Borg scale 및 동맥혈 가스소견으로 비교하였다. 결과 : BiPAP 치료군과 대조군 사이에 나이, 치료 시작전 호흡 빈도 동맥혈 가스소견, modified Borg scale 그리고 안정 상태에서 시행한 환기 기능검사 소견은 양군 사이에 차이가 없었다. 호흡빈도와 modified Borg scale은 BiPAP 치료군과 대조군에서 시간의 경과에 따라 모두 유의하게 호전되었으나 두군간의 차이는 없었다. 동맥혈 산소 BiPAP 치료군과 대조군에서 다 같이 치료전에 비해 치료 1일 및 3일후에는 시간에 경과에 따라 호전되었으나 BiPAP 치료군에서는 치료 1일후와 치료 3일후의 소견에도 뚜렷한 호전이 있었던 반면에 대조군에서는 의미있는 차이가 없었다. BiPAP치료군에서는 동맥혈 이산화탄소분압은 치료전과 비교하여 치료 1일후 및 3일후에는 각각 유의하게 감소되었으나 대조군에서는 유의한 감소가 없었다. pH는 BiPAP 치료군에서 치료전과 비교하여 3일후에 의의있게 증가하였으나 대조군에서는 뚜렷한 차이가 없었다. 대조군과 BiPAP치료군의 치료 전후의 평균 동맥혈가스 차이로 두 군간의 비교에서도 동맥혈 산소분압은 치료 3일째, 동맥혈 이산화탄소 분압은 치료 1일째와 3일째, pH는 치료 3일째에 각각 의미있는 (p<0.05) 차이를 보였다. 결론 : 이상의 결과로 중증 만성 폐쇄성 폐질환 환자에서 급성 호흡부전이 발생시 BiPAP 치료는 호흡곤란과 동맥혈 호흡성 가스 소견을 향상시킬 수 있는 보조적인 환기법이 될 수 있겠으며 기관 삽관에 의한 인공호흡을 대신할 수도 있을 것으로 생각된다.