Difference in Patient's Work of Breathing Between Pressure-Controlled Ventilation with Decelerating Flow and Volume-Controlled Ventilation with Constant Flow during Assisted Ventilation

보조환기양식으로서 감속형유량의 압력-조절환기와 일정형유량의 용적-조절환기에서 환자의 호흡일의 차이

Background : The patient's work of breathing(WOBp) during assisted ventilation may vary according to many factors including ventilatory demand of the patients and applied ventilatory setting by the physician. Pressure-controlled ventilation(PCV) which delivers gas with decelerating flow may better meet patients' demand to improve patient-ventilator synchrony compared with volume-controlled ventilation(VCV) with constant flow. This study was conducted to compare the difference in WOBp in two assisted modes of ventilation, PCV and VCV with constant flow. Methods : Ten patients with respiratory failure were included in this study. Initially, the patients were placed on VCV with constant flow at low tidal volume($V_{T,\;LOW}$)(6-8 ml/kg) or high tidal volume($V_{T,\;HIGH}$)(10-12 ml/kg). After a 15 minute stabilization period, VCV with constant flow was switched to PCV and pressure was adjusted to maintain the same tidal volume($V_T$) received on VCV. Other ventilator settings were kept constant. Before changing the ventilatory mode, WOBp, $V_T$, minute ventilation($V_E$), respiratory rate(RR), peak airway pressure (Ppeak), peak inspiratory flow rate(PIFR) and pressure-time product(PTP) were measured. Results : The mean $V_E$ and RR were not different between PCV and VCV during the study period. The Ppeak was significantly lower in PCV than in VCV during $V_{T,\;HIGH}$. HIGH ventilation(p<0.05). PIFR was significantly higher in PCV than in VCV at both $V_T$ (p<0.05). During $V_{T,\;LOW}$ ventilation, WOBp and PTP in PCV($0.80{\pm}0.37\;J/min$, $164.5{\pm}74.4\;cmH_2O.S$) were significantly lower than in VCV($1.06{\pm}0.39J/mm$, $256.4{\pm}107.5\;cmH_2O.S$)(p<0.05). During $V_{T,\;HIGH}$ ventilation, WOBp and PTP in PCV($0.33{\pm}0.14\;J/min$, $65.7{\pm}26.3\;cmH_2O.S$) were also significantly lower than in VCV($0.40{\pm}0.14\;J/min$, $83.4{\pm}35.1\;cmH_2O.S$)(p<0.05). Conclusion : During assisted ventilation, PCV with decelerating flow was more effective in reducing WOBp than VCV with constant flow. But since individual variability was shown, further studies are needed to confirm these results.

연구배경 : 호흡부전 환자에서 인공호흡은 조직의 산소화를 유지하고 환자의 호흡일을 경감시키기 위해 적용하며, 환자의 호흡일은 환자의 환기요구량과 인공호흡기의 정해진 양식에 따라 달라질 수 있다. 감속형유량의 압력-조절환기(PCV)는 일정형유량의 용적-조절환기(VCV)에 비해 호흡주기의 초기에 높은 유량의 가스를 환자에게 주입하여 환자의 호흡주기에 잘 적용하므로 두 보조환기양식에 환자의 호흡일이 차이가 있을 것으로 추측할 수 있다. 이에 연구자들은 두 가지의 보조환기양식에서 환자의 호흡일(WOBp)의 차이를 알아보기 위해 다음과 같은 연구를 시행하였다. 방 법 : 호흡부전으로 인공호흡기를 유지하고 있는 10명의 환자(평균연령 $61.7{\pm}7.5$세, 남 : 여=8 : 2)를 대상으로 하였다. 환자에게 먼저 일정형유량의 VCV를 고 일회호흡량($V_{T,\;HIGH}$)(10-12 ml/kg) 또는 저 일회호흡량 ($V_{T,\;LOW}$)(6-8 ml/kg)으로 적용하고 다음에 동일한 일회호흡량($V_T$)이 유지되는 각각의 압력 정도로 PCV를 적용하였으며 인공호흡기의 다른 설정은 일정하게 유지하였다. WOBp는 인공호흡기의 양식을 변화시키고 약 15분 후 환자가 안정된 상태가 되면 인공호흡기 양식을 바꾸기전 1분간 측정하여 그 값의 평균을 구하였다. WOBp 외에 $V_T$, 분당환기량($V_E$), 분당호흡수, 최고기도압(Ppeak), 최고흡기유속(PIFR), pressure-time product(PTP) 등을 측정하여 비교하였다. 결 과 : $V_T$, $V_E$, 분당호흡수는 각각의 $V_T$에 따라 PCV와 VCV 사이에 유의한 차이가 없었으며, Ppeak는 $V_{T,\;HIGH}$에서 VCV에 비해 PCV에서 유의하게 낮았다(p<0.05). PIFR은 각각의 $V_T$에서 VCV에 비해 PCV기에서 유의하게 높았다(p<0.05). $V_{T,\;LOW}$에서 WOBp는 VCV, PCV에서 각각 $1.06{\pm}0.39\;J/min$, $0.80{\pm}0.37\;J/min$이었고, PTP는 각각 $256.4{\pm}107.5\;cmH_2O.S$, $164.5{\pm}74.4\;cmH_2O.S$으로 VCV에 비해 PCV에서 의미있게 낮았다(p<0.05). $V_{T,\;HIGH}$에서 WOBp는 VCV, PCV 에서 각각 $0.40{\pm}0.14\;J/min$, $0.33{\pm}0.14\;J/min$이었고, PTP는 각각 $83.4{\pm}35.1\;cmH_2O.S$, $65.7{\pm}26.3\;cmH_2O.S$으로 VCV에 비해 PCV에서 의미있게 낮았다(p<0.05). 결 론 : 본 연구에서는 보조환기 양식으로서 PCV는 일정형유량의 VCV에 비해 WOBp을 감소시킬 수 있었으나, 환자에 따라 차이가 있어 향후 WOBp를 최적화할 수 있는 방법들에 대한 연구가 더 필요하리라 생각된다.