The Effects of Inspiratory Pause on Airway Pressure and Gas Exchange under Same I:E ratio in Volume-controlled Ventilation

Volume-Controlled Mode의 기계환기시 동일환 I:E Ratio하에서 Inspiratory Pause가 기도압 몇 가스교환에 미치는 영향

Background : In volume-controlled ventilation, the use of inspiratory pause increases the inspiratory time and thus increases mean airway pressure and improves ventilation. But under the same I : E ratio, the effects of inspiratory pause on mean airway pressure and gas exchange are not certain. Moreover, the effects may be different according to the resistance of respiratory system. So we studied the effects of inspiratory pause on airway pressure and gas exchange under the same I : E ratio in volume-controlled ventilation. Methods: Airway pressure and arterial blood gases were evaluated in 12 patients under volume-controlled mechanical ventilation with and without inspiratory pause time 5%. The I : E ratio of 1 : 3, $FiO_2$, tidal volume, respiratory rate, and PEEP were kept constant. Results: $PaCO_2$ with inspiratory pause was lower than without inspiratory pause ($38.6{\pm}7.4$ mmHg vs. $41.0{\pm}7.7$ mmHg. p<0.01). P(A-a)$O_2$ was not different between ventilation with and without inspiratory pause $185.3{\pm}86.5$ mmHg vs. $184.9{\pm}84.9$ mmHg, p=0.766). Mean airway pressure with inspiratory pause was higher than without inspiratory pause ($9.7{\pm}4.0\;cmH_2O$ vs. $8.8{\pm}4.0\;cmH_2O$, p<0.01). The resistance of respiratory system inversely correlated with the pressure difference between plateau pressure with pause and peak inspiratory pressure without pause (r=-0.777, p<0.l), but positively correlated with the pressure difference between peak inspiratory pressure with pause and peak inspiratory pressure without pause (r=0.811, p<0.01). Thus the amount of increase in mean airway pressure with pause positively correlated with the resistance of respiratory system (r=0.681, p<0.05). However, the change of mean airway pressure did not correlated with the change of $PaCO_2$. Conclusion: In volume-controlled ventilation under the same I : E ratio of 1 : 3, inspiratory pause time of 5% increases mean airway pressure and improves ventilation. Although the higher resistance of respiratory system, the more increased mean airway pressure, the increase in mean airway pressure did not correlated with the change in $PaCO_2$.

연구배경: Volume controlled ventilation(VCV)시 inspiratory pause의 사용은 흡기시간을 연장하여 평균기도압을 상승시키고 가스교환을 호전시키는 것으로 알려져 있다. 그러나 같은 흡기시간을 유지하더라도 inspiratory pause를 사용하였을 경우 평균기도압과 가스교환의 변화에 대하여는 잘 알려지지 않았다. 방 법: 저자들은 VCV으로 기계호흡을 받는 12명의 환자를 대상으로 흡기산소농도, 상시호흡량, 호흡수 및 I : E ratio(1 : 3)는 변화시키지 않고 5%의 pause를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 기도압 및 가스교환의 변화를 관찰하여 비교하였다. 결 과: 동맥혈 이산화탄소분압은 pause를 사용한 경우 $38.6{\pm}7.4$ mmHg로 시용하지 않은 경우의 $41.0{\pm}7.7$ mmHg보다 유의하게 낮았다 (p<0.01). 동맥혈 산소분압은 pause를 사용한 경우 $94.4{\pm}23.2$ mmHg로 사용하지 않은 경우의 $91.8{\pm}19.7$ mmHg보다 높은 경향이 있었으나 (p=0.054), 폐포-동맥혈 산소분압차$(P(A-a)O_2)$는 pause 유무에 따른 차이가 없었다 ($185.3{\pm}86.5$ mmHg vs. $184.9{\pm}84.9$ mmHg, P=0.766). 평균기도압은 pause를 사용한 경우 $9.7{\pm}4.0\;cmH_2O$로 사용하지 않은 경우의 $8.8{\pm}4.0\;cmH_2O$보다 유의하게 높았다 (p<0.01). Pause를 사용했을 때의 pause pressure와 pause를 사용하지 않을 때의 최고흡기압의 차이는 호흡기계의 저항과 역상관관계를 보였으나 (r=-0.777, p<0.01), pause가 없을 때의 최고흡기압에서 pause를 사용했을 때의 최고흡기압으로의 증가는 호흡기계의 저항과 정상관관계를 보여 (r=0.811, p<0.01), 평균기도압의 차이는 호흡기계의 저항과 유의한 정상관관계를 보였다(r=0.681, p<0.05). 평균기도압의 변화는 $PaCO_2$의 변화와 상관관계를 보이지 않았다. 결 론: Volume control ventilation시 동일한 1:3 의 I:E ratio하에서라도 5%의 inspiratory pause를 사용하는 것이 평균기도압을 더 높게 유지할 수 있으며 폐환기를 호전시킬 수 있는 것으로 사료되었다. 또한 호흡기계의 저항이 증가되어 있을수록 평균기도압의 상승이 많았으나 평균기도압의 상승 정도는 폐환기의 변화와 상관관계를 보이지 않았다.