The Changes of Respiratory Mechanics by a Bronchodilator Inhalation Under the Variable Level of PEEP in Patients with Acute Respiratory Distress Syndrome

급성호흡곤란증후군에서 기도확장제 투여 전후에 호기말양압 수준의 변화가 호흡역학에 미치는 영향

Background : Reduced lung compliance and increased lung resistance are the primary lung mechanical abnormalities in acute respiratory distress syndrome (ARDS). Although there is little information regarding the mechanisms responsible for the increases in the respiratory resistance of ARDS, bronchodilators have been frequently administered in mechanically ventilated ARDS patients. To determine the effect of a bronchodilator on the respiratory mechanics depending on the level of applied positive end-expiratory pressure (PEEP), the changes in the respiratory mechanics by salbutamol inhalation was measured under the variable PEEP level in patients with ARDS. Materials and Methods : Fifteen mechanically ventilated paralyzed ARDS patients (14 of male, mean age 57 years) were enrolled in this study. The respiratory system compliance, and the maximum and minimum inspiratory resistance were obtained by the end-inspiratory occlusion method during constant flow inflation using the CP-100 pulmonary monitor (Bicore, Irvine, CA, USA). The measurements were performed at randomly applied 8, 10 and 12 cm $H_2O$ PEEP before and 30 mins after administrating salbutamol using a meter-dose-inhaler (100ug${\times}$6). Results : 1) The maximum inspiratory resistance of the lung was higher than the reported normal values due to an increase in the minimal inspiratory resistance & additional resistance. 2) The maximum inspiratory resistance and peak airway pressure were significantly higher at 12cm $H_2O$ of PEEP compared with those at 10cm $H_2O$ of PEEP. 3) Salbutamol induced a significant decrease in the maximum and the minimum inspiratory resistance but no significant change in the additional resistance only was observed at 12cm $H_2O$ of PEEP(from $15.66{\pm}1.99$ to $13.54{\pm}2.41$, from $10.24{\pm}2.98$ to $8.04{\pm}2.34$, and from $5.42{\pm}3.41$ to $5.50{\pm}3.58cm$ $H_2O$/L/sec, respectively). 4)The lung compliance did not change at the applied PEEP and salbutamol inhalation levels. Conclusion : The bronchodilator response would be different depending on the level of applied PEEP despite the increased respiratory resistance in patients with ARDS.

연구배경 : 급성호흡곤란증후군(ARDS)에서 호흡역학의 특징적인 변동은 폐 탄성(compliance) 감소와 폐 저항의 증가이다. 폐 저항의 증가 기전은 잘 밝혀지지 않았으나 임상에서는 ARDS 환자들의 기계환기시 기관지확장제를 흔히 투여하고 있다. 또한 상기 환자들에게 적용하는 호기말양압이 호흡저항에 미치는 영향에 대해서도 논란이 있다. 본 연구는 기계호흡을 받는 ARDS 환자들에서 기관지확장제 투여 및 호기말양압의 적용수준이 기도저항에 미치는 영향에 대하여 조사 하였다. 연구방법 : 2000년 1월부터 12월까지 서울중앙병원 내과계중환자실에서 내원하였던 15명의 ARDS 환자들 (남 : 여 14:1, 평균나이 58세) 이 대상이었다. 기관지확장제 투여 전과 투여 후(정량식흡입기로 salbutamol 100ug 씩 6회) 무작위로 호기말양압을 8, 10, 12 cm $H_2O$로 변화시키면서 일정 흡기류에서 흡기말폐쇄 방법을 이용하여 폐 탄성, 최대흡기저항, 최소흡기저항 및 부가적저항을 측정하였다. 각종 호흡역학치는 CP-100 pulmonary monitor(Bicore, Irvine, CA, USA)를 이용하여 측정하였다. 연구결과 : 1) 대상 환자들의 최대흡기저항은 $8.27{\pm}3.70cmH_2O$/L/sec로 정상치보다 증가되었으며, 최소흡기저항 및 부가적저항 모두 증가되었기 때문이다. 2) 호기말양압 10 cm $H_2O$에 비교시 호기말양압 12 cm $H_2O$에서 최대흡가저항과 최고기도압이 증가되었다. 3) 흡입제 투여시 호기말양압 8 cm $H_2O$과 10 cm $H_2O$에서는 최대흡기저항, 최소흡기저항 및 부가적저항 모두 변화가 없었으나 호기말양압 12 cm $H_2O$에서 최대흡기저항이 감소하였으며 주로 최소흡기저항이 감소되었고 부가적저항은 큰 변동이 없었다(각각 $15.66{\pm}1.99$에서 $13.54{\pm}2.41$으로, $10.24{\pm}2.98$에서 $8.04{\pm}2.34$으로, 그리고 $5.42{\pm}3.41$에서 $5.50{\pm}3.58cmH_2O$/L/sec 으로 변동). 4) 폐 탄성은 호기말양압 변화와 흡입제 투여에 변동이 없었다. 결 론 : ARDS 환자들에서 기도 저항이 증가되어 있으며 기도확장제에 의한 기도 저항의 감소 효과는 적용된 호기말 양압의 수준에 따라 다르게 나타났다.