기계적 환기 Mechanical Ventilation

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1 기계적 환기 Mechanical Ventilation

2 호흡 관리의 발전 1. 급성, 만성 폐질환의 병태생리의 이해 2. ABGA, 감시장치, 인공 환기 등 발전 3. 호흡 관리의 전문 의료요원의 확보

3 호흡 관리의 영역 1. 호흡요법 - 흡기 가스에 고농도 산소공급 2. 흉부물리요법 - 기도를 깨끗하게 하는 법
- 흡입가스의 가습 - 분무 요법 (단순, 약물) - 집중호흡관리(기계적 환기, 중환자 관리, 심폐소생술) 2. 흉부물리요법 - 기도를 깨끗하게 하는 법 - 술전 물리요법 지도 및 술후 추적 및 치료 - 기타 : 운동요법, 호흡근 훈련 * Critical Care Medicine (CCM)

4 호흡 및 환기 부전의 정의 환기 (ventilation) : 가스 이동 - PaCO2
호흡 (respiration) : 가스 교환 - PaO2 환기 부전 (ventilatory failure) : PaCO2 > 50 mmHg 호흡 부전 (respiratory failure) : - PaO2 < 60 mmHg, PaCO2 > 50 mmHg (in room air) - PaO2 < 70 mmHg (mask) - PaO2 < 200 mmHg (100% O2) - A-aDO2 > 450 mmHg (100% O2)

5 과이산화탄소증과 저산소증 과이산화탄소증 저산소증 저환기 저환기 낮은 산소농도 흡입 환기 / 관류 이상 폐내 션트
과이산화탄소증 저산소증 저환기 저환기 낮은 산소농도 흡입 환기 / 관류 이상 폐내 션트 폐의 확산 능력 감퇴 적절한 환기 산소 요법 수액 요법 (폐수종) 폐내 션트 예방 및 치료

6 환기 - PaCO2

7 동맥내 산소화 PAO2 = (PB -PH2O) FiO2 - PACO2 /R
PAO2  6 FiO2 , PaO2  5 FiO2 Alveolar air equation PAO2 = (PB -PH2O) FiO2 - PACO2 /R = (760-47) FiO2 - PaCO2 /0.8 Oxygen content (CaO2) = (SaO2 * Hgb * 1.34) PaO2 Oxygen transport = Oxygen content * cardiac output Oxyhemoglobin dissociation curve rule (SpO2 -PaO2 )

8 호흡 부전의 임상적 분류 1. 정상 폐 기능에서 발생한 급성호흡부전
- 호흡펌프부전 (failure of respiratory pump) : 근무력증, 호흡근 마비, 약물과다 투여 - 가스교환기부전(failure of gas-exchanger) : 중증폐렴, 외상후 폐부전증, 폐부종, ARDS 2. 만성 폐질환에 병발한 급성호흡부전 - bronchopneumonia in COPD or chronic pulmonary fibrosis

9 호흡 부전의 기전 및 치료 호흡 펌프 부전 (환기 부전) - 중추성 호흡억제, 기계적장해, 호흡근피로
호흡 펌프 부전 (환기 부전) - 중추성 호흡억제, 기계적장해, 호흡근피로 - 저환기, 기도보호 및 기관지 분비물 제거 기능 상실 - 과탄소혈증 - 환기 증가, 보조 치료 (기도보호, 분비물 제거) 가스 교환 부전 (폐 기능 부전) - 환기 / 관류 이상, 션트 증가 - 저산소증 - 산소 요법, 기계적 환기, 집중 치료 만성 폐쇄성질환 - 저산소혈증, CO2 정체 (PaO2 & PaCO mmHg) - 저산소증 호흡충동, 가능한 기계적 환기 삼가 , FiO2:

10 기관내 삽관의 필요성 1. 기도 유지 : 안면 화상, 성문 부종 2. 흡인 방지 : 혼수상태 3. 폐 청결 : 부적절한 기침 4. 기도 양압 : 간헐적 양압 호흡 (IPPV) 지속적 기도 양압 (CPAP)

11 기계적 환기 ? 외부에서 힘이나 기구로서 호흡에 필요한 분당 환기량을 공급하는 것 (인공 호흡)
자발 환기(spontaneous ventilation) 보조 환기(assisted ventilation) 조절 환기(controlled ventilation) 강제 환기 (mandatory ventilation)

12 기계적 환기의 목적 폐포 환기 향상 호흡 운동량 감소 이산화탄소 제거 산소 공급 개선

13 기계적 환기의 필요성 (1) 측 정 적응증 정상치 환기여력 : 호흡용적 (ml/kg) < 5 5-80
측 정 적응증 정상치 환기여력 : 호흡용적 (ml/kg) < 호흡수 (breaths/min) > 폐활량 (ml/kg) < PaCO2 (mmHg) > 1초강제호기량(FEV1) < 흡입력 (cmH2O) < 최대자발환기량 (L/min) < 2VE 150 사강률(VD/VT ratio) > 휴식시 분시환기량(VE , L/min) > 15 6

14 기계적 환기의 필요성 (2) 측 정 적응증 정상치 혈액 산소화 : 폐내 우좌 션트 (%) > 20 < 5
측 정 적응증 정상치 혈액 산소화 : 폐내 우좌 션트 (%) > 20 < 5 P (A-a) O2 (mmHg) > Arterial PO2/ alveolar PO2 > 동맥혈 산소분압 (mmHg) 대기중 < 산소마스크 < 70 일정하지 않음 흡입산소농도( FiO2) 1.0 < 200 > 600 임상증후: 빈맥, 발한, 호흡보조근 활동성, 혈역학적 불안정 저산소증 : 청색증, 과이산화탄소증: 말초혈관확장, 두통, 졸음

15 인공 호흡기의 종류 음압 인공 호흡기 tank ventilator, cuirass ventilator 양압 인공 호흡기
양압 인공 호흡기 압력 주기식 (pressure cycled) 시간 주기식 (time cycled) 용적 주기식 (volume cycled) 유량 주기식 (flow cycled)

16 음압 인공 호흡기

17 기계 환기의 결정 요소 시작 (trigger) : 흡기 시작 제한 (limited): 흡기 지배
주기 (cycled) : 흡기 종료

18 인공 호흡기의 기전 특성의 예 Siemens-Elema Servo 900C
압-, 용적-, 시간-, 유량 주기형 & 압-, 용적-, 유량 제한형 가스유형: 일정 유량과 비일정 유량 Puritan Bennett 7200a 용적-, 압- 시간 주기형 & 압-, 용적-, 유량 제한형 가스유형: 장방형(square), 감속형, 정현형(sine) Bear 5 용적-, 시간-, 유량 주기형 & 압-, 용적-, 유량 제한형 가스유형 : 장방형, 가속형, 감속형, 정현형 Sechrit IV 100B 시간 주기형 & 압-, 유량 제한형(소아와 신생아) 가스유형 : 장방형

19 인공 호흡기의 방식 시작 제한 주기 일회 환기량 일정 조절환기 (CMV) 시간 용적 용적/시간
시작 제한 주기 일회 환기량 일정 조절환기 (CMV) 시간 용적 용적/시간 조절/ 보조 환기 (CMV /AMV) 압력 용적 용적/시간 간헐적 강제환기 (IMV) 시간 용적 용적/시간 동시성 IMV (SIMV) 압력 용적 용적/시간 일회 환기량 일정하지 않음 압력 보조 (PSV) 압력 압력 유량 압력조절 (PCV) 시간 압력 시간

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21 각 인공 호흡기에 가능한 환기 양식

22 조절 / 보조 기계환기 1. 조절 기계환기 CMV (controlled mechanical ventilation)
- 환자의 호흡 무관, 기계 : RR & VT - 호흡근 마비, 근육 이완제, 보조 환기시 설정 - 단점 : 기계와 환자의 부조화 2. 보조 기계환기 AMV (assisted mechanical ventilation) - 환자: RR (‘Sensitivity’) , 기계 :VT - 단점 : 환기수 증가 로 인한 호흡성 알카리증 환기허탈 3. Assist-control mode (A/CMV)

23 간헐적 강제환기 1. 간헐적 기계환기 IMV (intermittent mandatory ventilation)
- 자발 호흡, 설정한 회수만큼 기계적 환기 - 장점 : 심박출량 감소 덜하고, 산-염기 평형 개선, 인공호흡기 단절 용이, 폐의 압손상 빈도 감소 - 단점 : 호흡근 피로, 저환기 (약물) 2. 동시성 간헐적 기계환기 SIMV (synchronized IMV ) - 기계의 일정수의 환기: 환자의 흡기와 일치 - 단절시 이용: 4회 이하, CPAP로 이행

24 압력 조절 / 보조 환기 (pressure support ventilation) 2. 압력조절 환기 PCV
1. 압력보조환기 PSV (pressure support ventilation) - 매회 자발 흡기 노력, 압력 제한형, 유량 조절형 - 호흡용적과 호흡 빈도는 환자가 결정 - 이탈시 사용 (호흡근 운동) - 호흡일이 적다 ( PSV < SIMV), 편함을 느낀다. 2. 압력조절 환기 PCV (pressure controlled ventilation) - 설정한 압력까지, 기계 의존, 사용 감소 - 단점: 저환기 (폐유순도 감소나 폐저항 증가 경우) 일회 환기량 일정하지 않음

25 산소 요법과 션트

26 호기말 양압 (PEEP) Positive end-expiratory pressure 호기말에 기도내 일정한 양압 유지
호기말에 기도내 일정한 양압 유지 폐의 효과 : - 기능적 잔기량 증가, 호기말 폐용적 증가, 션트 감소 폐유순도 증가, 동맥혈산소분압증가, FiO2 감소 심장의 효과: - 심박출량 감소 - 설정: 5 cmH20 씩, cmH2O - 적절한 PEEP ? (SaO2 심박출량, 산소운반) - 적응증 : 폐부종, 국소적 폐질환, 예방적 (5-15 cmH2O) FiO2 0.6 이상 : PaO2 60 torr 이하, 션트 20 % 이상 - 부작용 : 압력상해, 수액체류, 두개강내 고혈압

27 PEEP 효과

28 지속적 기도 양압 Continuous positive airway pressure (CPAP)
지속적 기도 양압 Continuous positive airway pressure (CPAP) - 전 호흡 주기동안 대기보다 높게 압력유지 - CPAP:자발 호흡 + PEEP, PEEP : 양압 호흡 - mask CPAP : 만성 폐쇄성 폐질환, 하기도 폐쇄질환 - ARDS, 불응성 저산소혈증 CPPV(PEEP), CPAP, EPAP

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30 Steps of Ventilator Commitment
1. Establish the airway& manually support ventilation 2. Cardiovascular stabilization 3. Establish appropriate monitors and base lines 4. Establish ventilatory pattern (FVS / PVS ?) 5. Connection to the ventilator

31 호흡 보조 전 호흡 보조 부분 호흡 보조 (full ventilatory support, FVS) (partial ventilatory support, PVS) 호흡일 전적으로 기계 기계와 환자가 담당 방법 A/CMV, IMV/SIMV IMV / SIMV, PSV 심박출량 억제 FVS보다 덜 하다 뇨량, 신혈류량 억제 FVS보다 덜 하다 호흡근 정상 유지 FVS보다 좋다. 진정제 등 약물 사용 많다 적다 Ix with nervous system dysfunction with severe lung disease with severe cardiac disease in first 12 h ( 임상적 안정, 진단, 감시장치) ㅡ FVS 또는 PVS * 4 center study : FVS : PVS = 20 : 80

32 FVS /PVS 설정 1. FVS : A/CMV, IMS/SIMV 2. PVS : IMV/SIMV, PSV
- VT ml/kg , RR: 8-12 /분 , 흡기 유속: 초, I:E= 1:2 - 1:4 - narcotics (morphine), sedatives (midazolam, propofol), paralyzing agents - FiO2 : high low ( 씩) * 원하는 FiO2 = AaDO2*(필요한 PaO2 / 713) - PEEP cmH2O * COPD환자: smaller tidal volume, more rapid rate 2. PVS : IMV/SIMV, PSV IMV / SIMV - VT: ml/kg , RR: 2-7회/분, 흡기 유속 : 초 - 진정제 또는 진통제 투여, - RR < 4 : CPAP 5 cmH20 첨가 PSV - 압력 20 cmH20 시작 : RR < 20회, cmH20씩 조정 - 진정제 또는 진통제 투여, - 압력 제한 < 10cmH20: CPAP 5 cmH20 첨가

33 PEEP 설정 FVS plus PEEP - FiO2 최소화 - PPV 감소 (자발 호흡 유도) - PEEP치 감소
일반적 원칙 cmH20 ( 5cmH20 증감) - PEEP response ? (PaO2, 폐유순도, 션트) - fluid administration, inotropic support, pressor agent - change FiO2 - end point: least PEEP (FiO2 to 0.4, PaO2 >60 torr , adequate CO & CaO2 ) FVS plus PEEP - FiO2 최소화 - PPV 감소 (자발 호흡 유도) - PEEP치 감소 PVS plus PEEP - FiO 까지 - 환기 보조를 감소 - PEEP치 감소 (least PEEP)

34 Servo Ventilator 900 C

35 증례 34 years-old woman, car accident, multiple Fx of leg & pelvis
traction, after 36 h : tachypneic, tachcardiac, agitated, urine: (+) for fat content Time (min) SBP RR VT Ventilator Spon. CMV CMV CMV SIMV SIMV SIMV SIMV SIMV ETV Rate PEEP FiO PaCO PaO

36 기계 환기의 문제점 높은 기도압 : 조직손상, 폐포 파열 높은 산소압 : 폐손상
심한 심,폐질환에 효과적인 가스교환 제공 못함 높은 기도압 : 조직손상, 폐포 파열 높은 산소압 : 폐손상 감염 (ventilator-induced infection) 환자와 기계의 부조화: 환자에게 호흡일 추가부담

37 새로운 환기법 1. Conventional ventilator : open lung concepts: 2. Airway pressure release ventilation (APRV) 3. Proportional assist ventilation (PAV) 4. Mandatory minute ventilation (MMV) 5. High frequency ventilation (HFV) 6. Independent lung ventilation (ILV) 7. Intratracheal pulmonary ventilation (ITPV) 8. Liquid ventilation : perfluorochemical (PFCs) * Extracorporeal lung support (ECLS): ECMO, ECCO2R, IVOX

38 Open Lung Approach A suggested strategy
Purpose: prevent ventilator-induced complication A suggested strategy - Tidal volume : 5-7 ml/kg - PEEP : 8-12 cmH2O - Recruitment maneuver: : inspiratory pause sec at cmH2O (inverse ratio ventilation) : periodic 12 ml/kg (initially and after circuit disconnect) - Airway pressure : plateau pressure < 35 cmHcO - PaCO2: mmHg (permissive hypercarbia)

39 기도압 해지 환기 Airway pressure release ventilation (APRV)
CPAP를 유지하면서 간헐적으로(1.5초) 기도내 압력을 낮추어 주는 방식 장점 : 폐포 과팽창 않고 폐포환기 증가 단점 : 불충분한 환기 가능성 자발환기와 인공환기의 부조화

40 비례보조 환기 Proportional -assist ventilation (PAV)
환자의 호흡하려는 노력의 비율에 따라 인공환기 지원하는 방식 장점: 설정 간단 환기기 조화가 잘되어 환자가 편함 단점 : 필요 이상의 보조호흡

41 고빈도 환기 High frequency ventilation (HFV) RR 60회 이상, 4배 이상
HFPPV, HFJV, HFO 장점 : 압력에 의한 합병증 감소 (신생아 > 성인) 응급 상황시 기관제트환기 단점: 잔류 폐용적 증가 가온 및 가습이 어려움

42 Independent Lung Ventilation (ILV)
Synchronized IVL - same RR, different VT,PEEP, insp. flow Asynchronized IVL - different RR,VT, PEEP, insp.flow One lung ventilation Double lumen tube Indications - thoracic surgery, BPF selective airway protection lung disease

43 ECMO

44 IVOX

45 The Newport HT50 VENTILATOR
기본setting & 사용mannual 열린중앙병원 3병동

46 개요 구성 Setting 기본 작동법 Alarm시 management

47 1.구성 본체 Line