만성기도폐쇄 환자에서 최대운동부하시 관찰되는 호흡양상 - 기도폐쇄정도와 흡기책임비율변화 사이의 상관관계 -

The Changes of Breathing Pattern Observed During Maximal Exercise Testing in the Patients with Chronic Airflow Obstruction : the Correlation Between the Change of Inspiratory Duty Cycle and the Degree of Airflow Obstruction

연구배경 : 정상인에서는 운동부하시 증가되는 환기량의 요구를 초기에는 상시호흡량의 증가로 후기에는 호흡수의 증가로 충족시키며, 호흡수 증가에 따라 유발되는 호흡주기의 감소를 보상하기 위해 흡기책임비율이 50% 이상까지 증가하는 것으로 알려져 있다. 반면 만성기도폐쇄 환자에서는 환기능력의 감소와 생리적 사강 호흡의 증가로 인해 최대운동부하시 얕고 빠른 호흡양상을 보인다고 알려져 있지만 책임비율의 변화에 대해서는 연구가 많지 않고 이와 기도폐쇄정도와의 관련성에 대해서는 보고가 없는 실정이다. 방 법 : 12명의 만성기도폐쇄 환자와 10명의 정상인을 대조로 점진적 최대운동부하검사를 실시하였다. 결과 분석은 안정시에서 최대운동부하시점까지의 시간을 100%로 하여 rest, 20%, 40%, 60%, 80%, max 등% control duration으로 분획한 후 각 시점에서 1분 환기량, 상시호흡량, 호흡수, 생리적 사강비율, 흡기책임비율 등의 지표를 양군 간에 비교하였다. 결 과 : 1분환기량과 상시호흡량의 안정시에서 최대운동시까지의 변화는 양군 간에 유의한 차이가 관찰되었으나 호흡수는 유의한 차이를 나타내지 않았다. 생리적사강 비율은 정상대조군에 비해 만성기도폐쇄군에서 그 감소가 유의하게 낮았다. 흡기책임비율은 정상대조군에서 $38.4{\pm}3.0%$에서 $48.6{\pm}4.5%$로 증가한 반면 만성기도폐쇄군에서는 $40.5{\pm}2.2%$에서 $42.6{\pm}3.5%$로 별 변화가 없어 양군간에 유의한 변화의 차이가 있음을 확인할 수 있었고 이러한 흡기책임비율의 변화는 기도폐쇄정도 (FEV1%)와 유의한 상관관계가 있음을 확인할 수 있었다. (r=0.8151, p<0.05). 결 론 : 이상의 결과에서 만성기도폐쇄 환자는 최대운동부하시 정상에서 관찰되는 흡기책임비율의 증가가 발생하지 않으며 이는 기도폐쇄의 정도와 유의한 상관성을 갖고 있음을 확인할 수 있었다.

Background : Normal humans meet the increased ventilatory need during exercise initially by the increase of tidal volume (TV) and later by the increase of respiratory frequency (Rf). And the inspiratory duty cycle (Ti/Ttot) is also increased more than 50% for the compensation of the decrease of respiratory cycle provoked by the increase of respiratory frequency. The patients with chronic airflow obstruction show rapid and shallow breathing pattern during exercise because of the decreased ventilatory capacity and the increased dead space ventilation. However, the studies about the change of inspiratory duty cycle are only a few and there is no literature about the relationship between the change of inspiratory duty cycle and the degree of airflow obstruction. Methods : The subjects were the twelve patients with chronic airflow obstruction (CAO) and ten normal people. The incremental exercise test was done. The increase of work load was 10 W in CAO group and 25 W in normal control group. The analysis of the results was done by the comparison of the parameters such as minute ventilation (VE), TV, Rf, physiologic dead space (Vd/Vt), and inspiratory duty cycle between the two groups. Each parameters were compared after transformation into % control duration base that means dividing the total exercise time into five fractions and % control duration data were obtained at rest, 20%, 40%, 60%, 80%, and max. Statistical analysis was done by repeated measure ANOVA using SAS program. Results : The changes of VE and TV were significantly different between two groups while the change of Rf was not significant. The decrease of Vd/Vt was significantly low in CAO group. Ti/Ttot was markedly increased from 38.4 + 3.0% at rest to 48.6 + 4.5% at max in normal control group while Ti/Ttot showed little change from 40.5 + 2.2% at rest to 42.6 + 3.5% at max. And the change of inspiratory duty cycle showed highly good correlation with the degree of airflow obstruction (FEV1%). (r=0.8151, p < 0.05). Conclusions : The increase of Ti/Ttot during exercise observed in normal humans is absent in the patients with CAO and the change of Ti/Ttot is well correlated with the degree of airflow obstruction.