호흡수를 올리는 조정은 단순히 분당 환기량을 늘리기 위한 처방처럼 보이지만, 기계 환기에서는 들숨과 날숨의 시간 배분이 깨지면서 오히려 환기 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 특히 날숨 시간이 충분히 확보되지 않으면 폐 안에 공기가 완전히 빠져나가지 못하고 다음 들숨을 맞게 되는데, 이 현상을 공기 가둠(air trapping) 또는 자동 호기말양압(auto-PEEP, intrinsic PEEP)이라고 한다.
자동 호기말양압(auto-PEEP)은 설정한 호기말양압(PEEP)과 별개로 폐 안에 남아 있는 공기가 만들어내는 추가 압력이다. 정상 호흡에서는 날숨이 끝날 때 폐용적이 기능적 잔기용량(functional residual capacity, FRC)까지 되돌아가야 하는데, 날숨 시간이 부족하면 FRC에 도달하기 전에 다음 들숨이 시작된다
[1]. 이렇게 갇힌 공기는 폐포를 과도하게 팽창시켜 흉곽 내압을 높이고, 환자가 스스로 들숨을 시도할 때 인공호흡기의 트리거를 작동시키기 위해 더 큰 음압을 만들어야 하는 부담으로 이어진다.
호흡수를 올리면 한 호흡주기의 총 시간이 짧아진다. 들숨 시간(inspiratory time)이 고정되어 있거나 들숨/날숨 비율(I:E ratio)이 유지되는 설정이라면, 호흡수가 빨라질수록 절대적인 날숨 시간이 줄어든다.
날숨 시간이 줄어들면 폐가 FRC까지 비워지지 못해 공기 가둠이 발생하고, 이는 자동 호기말양압을 높인다. 특히 기도 저항이 높은 폐쇄성 폐질환(천식, COPD) 환자에서는 날숨 자체가 느리기 때문에 같은 호흡수 증가에도 공기 가둠이 훨씬 쉽게 악화된다
[2]. 소아 천식 환자에서도 기관지 수축과 기도 폐쇄로 인한 공기 가둠이 심해지면 호흡수가 빨라지고 들숨 시간이 짧아지는 악순환이 나타난다
[3].
이 문제의 핵심은 호흡수를 올리는 조정이
날숨 시간(expiratory time)을 직접적으로 줄이는 조작이라는 점이다. 인공호흡기에서 호흡수와 들숨 시간, 흡기 유량(inspiratory flow)은 서로 맞물려 있다. 호흡수를 올리면 분당 환기량은 늘어나지만, 날숨이 불완전해지면 오히려 폐포 환기는 감소하고 이산화탄소 제거도 떨어진다.
핵심! 호흡수를 올릴 때는 반드시 날숨 시간이 충분한지, 공기 가둠이나 자동 호기말양압이 생기지 않는지 함께 확인해야 한다.
나머지 보기는 호흡수 증가와 직접적인 인과관계가 성립하지 않는다. 트리거 민감도는 호흡수 설정과 별개로 조절되는 값이며, 호흡수가 올라간다고 자동으로 둔해지지 않는다. 호기말양압은 설정값 그대로 유지되며, 오히려 공기 가둠이 생기면 설정값보다 높은 압력이 폐포에 남을 수 있다. 알람 한계는 기종에 따라 고정되거나 수동 설정되는 값이지 호흡수에 연동되어 자동으로 넓어지지 않는다. 산소 농도(FiO2)는 호흡수와 독립적으로 조절하는 변수이므로 같은 비율로 내려야 할 이유가 없다.
혼동 주의! 자동 호기말양압(auto-PEEP)은 인공호흡기 화면에 표시되는 설정 PEEP과 다르다. 자동 호기말양압을 확인하려면 날숨 말기에 호기 밸브를 잠깐 막는 호기말 차단법(expiratory hold maneuver)으로 총 호기말양압(total PEEP)을 측정한 뒤, 설정 PEEP을 빼서 계산해야 한다. 설정 PEEP이 그대로인데도 환자의 평균 기도압이 올라가거나 혈압이 떨어지면 공기 가둠을 의심해야 한다. 흉부 수술에서 한쪽 폐 환기(one-lung ventilation)를 할 때도 이중관 튜브(DLT)의 좁은 내경이 날숨 저항을 높여 자동 호기말양압을 증가시킬 수 있다는 보고가 있다
[4]. 이는 호흡수 설정과 무관하게 날숨 경로의 저항 자체가 공기 가둠의 원인이 될 수 있음을 보여준다.
결국 호흡수를 올리는 조정은 분당 환기량을 늘리려는 의도와 달리, 날숨 시간 부족으로 인한 공기 가둠과 자동 호기말양압을 유발할 수 있다는 점이 가장 중요한 걸림돌이다.
호흡수를 올릴 때는 날숨 시간이 FRC까지 폐를 비울 만큼 충분한지, 공기 가둠으로 인한 자동 호기말양압이 발생하지 않는지가 일차적인 평가 대상이 된다.참고 문헌 (논문 출처)
- [1]
Pediatric Simulation of Intrinsic PEEP and Patient-Ventilator Trigger Asynchrony During Mechanical Ventilation.일반논문Nickel AJ, Panitch HB, McDonough JM, Chotzoglou E, Allen JL (2022) · DOI: 10.4187/respcare.09484
- [2]
Mechanical Ventilation Strategies for the Patient with Severe Obstructive Lung Disease.일반논문Mosier JM, Hypes CD (2019) · DOI: 10.1016/j.emc.2019.04.003
- [3]
Paediatric ED BiPAP continuous quality improvement programme with patient analysis: 2005-2013.일반논문Abramo T, Williams A, Mushtaq S, Meredith M, Sepaule R, Crossman K (2017) · DOI: 10.1136/bmjopen-2016-011845
- [4]
Double-lumen tubes and auto-PEEP during one-lung ventilation.일반논문Spaeth J, Ott M, Karzai W, Grimm A, Wirth S, Schumann S (2016) · DOI: 10.1093/bja/aev398