ventilator) PB ventilator, ACMV-PC mode 분석하기

인공호흡기는 회사에 따라 servo, PB vent, drager 등 다양한 외관과 성능을 가지고 있다.

내가 근무하고 있는 MICU에서는 Puritan Bennett사의 PB vent를 주로 사용하고 있고 PB 840(구형 버전), PB 980(신형 버전) 두 가지 버전 모두 구비되어 있다. PB vent 외에도 drager ventilator도 최근에 demo용으로 사용을 해보았는데 역시 쓰던 것이 손에 익어서 그런지 PB vent가 나에게는 익숙하다. 

하지만 타병원에서는 보통 servo vent를 많이 쓰는 것 같아서 PB vent에 대한 맞춤형 설명은 인터넷 검색을 통해서는 쉽게 찾을 수 없기 때문에, 신규 시절에 PB 벤트에 대해 공부하는데 어려움이 있다는 것을 경험으로 알고있어서, 이번에는 내 블로그에 PB vent에 대해서 포스팅 해보고자 한다.

 

그 중에서도 오늘은 ACMV-PC mode에 대해서 알아볼 것이다.

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ACMV-PC(Assist control mandatory ventilation - pressure control) mode

우선, CMV와 ACMV의 차이점은 무엇일까?

CMV는 continuous mandatory ventilation이다. 즉 지속적으로 강제적인 호흡을 인공호흡기가 환자에게 제공한다는 것이다. 환자가 self로 숨을 어떻게 쉬는지는 고려하지 않는다. 환자가 본인의 타이밍에 맞춰 숨을 쉬고 싶어도 인공호흡기가 그것을 감지해주지 않고 무시한채로 지속적으로 기계의 세팅에만 맞춘 숨을 쉬게한다. 상상만해도 환자가 매우 힘이 들 것으로 예상된다.

 

ACMV는 Assist control mandatory ventilation으로 보조/조절 환기이다. 즉 환자가 self 호흡이 없다면 CMV처럼 기계가 세팅해준대로 숨을 쉬게 되지만 만약 환자가 한번이라도 self로 숨을 쉬려는 노력이 있다면 그 self를 catch해내서 숨을 스스로 쉬려고 하는 그 타이밍에 맞춰서 vent setting대로 한번더 숨을 불어넣어 준다고 이해하면 된다.(인공호흡기가 환자의 self를 감지해내는 능력, 그 설정값을 sensitivity trigger라고 하고 pressure trigger와 flow trigger 두 종류가 있다.)

 

이러한 ACMV mode에는 또 두가지 종류가 있다.

무엇을 control할 것인가에 따라서 PC mode = pressure control, VC mode = volume control이라고 생각하면 된다.

 

PC mode로 설정한 경우에는 기도내압(inspiratory pressure) 값을 설정할 수 있다. 이 설정된 압력만큼 기도 내 압력이 증가하며 그만큼 flow가 생성되고 이에 따른 tidal volume이 환자에게 공급된다.

기도내 압력이 얼마까지 올라갈지 control할 수 있지만 이에 따른 tidal volume이 얼마나 환자에게 제공되는지는 환자의 lung condition에 따라 천차만별이다.(그러므로 컨트롤 되는 것은 pressure, 변동적인 것은 tidal)

 

VC mode로 설정하면 일회 호흡량(tidal volume) 값을 설정할 수 있다. 정해진 tidal volume 이상으로 일회 호흡량을 밀어넣어 제공해주지만 이 tidal volume이 들어갈 때 기도내압이 어디까지 올라갈지는 환자 lung condition에 따라 또 다르다.(즉 컨트롤 되는 것은 tidal volume, 변동적인 것은 airway pressure이다.)

-> 기도나 폐포 단위에 얼마나 압력이 형성될지 모르므로 lung condition이 좋지 않은 환자에게는 varo trauma(압력손상)가 생길 위험이 높다. VC mode 환자에게서는 PIP(기도내최고압력) monitoring이 중요하다.

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PC mode와 VC mode의 차이점을 알아봤으니 이제 오늘의 원래 주제였던 ACMV-PC mode의 세팅 값에 대해 자세히 알아보기로 하자.

 

ACMV-PC mode로 설정했을 때 인공호흡기 세팅 값 화면

 

위 그림을 보면 총 7가지의 세팅 값이 보인다. 하나씩 알아보도록 하자.

① f(frequency, 분당 호흡수): 환자가 1분간 받을 강제적인 호흡의 최소 호흡수를 설정하는 것이다.

최소 1회/min에서 최대 100회/min까지 설정할 수 있다.

만약 15회/min이라고 설정하면 1분은 60초이므로 이 사람이 self가 없다면 4초에 1번 숨을 쉬는 것이고 만약 20회/min이라고 설정하면 3초에 1번 숨을 쉰다는 뜻이다. 즉, 이 사람의 호흡주기는 3초이고 그 중에 흡기와 호기가 몇 초씩인지는 I:E ratio를 설정하므로써 정해진다.

 

② Ti(inspiratory time, 흡기 시간): ACMV-PC mode에서 I:E ratio를 설정할 수 있는 setting 값이다.

흡기 시간을 몇초로 할 것인지 정하면 한 호흡주기에서 그 외의 시간은 호기 시간이 된다.

예를 들어서 호흡수를 20회/min으로 설정하면 이 사람의 호흡주기는 3초에 1번이고 그 3초동안 Ti(흡기시간)을 1초로 정하면?

이사람은 1초는 흡기, 나머지 2초는 호기를 한다고 생각하면 된다. 그러면 I:E ratio = 1:2가 된다.

 

③ PI(inspiratory pressure, 기도내압): PI 설정은 인공호흡기에서 PC 강제 호흡 중에 환자에게 가스를 전달하는 압력을 결정하는 것이다. 설정한 PEEP에다가 PI값을 더한 값까지 인공호흡기가 환자의 기도내압을 올린다고 생각하면 된다.

(예를 들어 PEEP이 5 cmH2O로 설정되고 PI가 20 cmH2O로 설정된 경우 인공호흡기는 25 cmH2O에서 가스를 환자에게 전달한다. 이때 flow(유량, L/min)가 발생하며 tidal volume(일회 호흡량)이 환자에게 전달된다.

PI 의 최소값은 5 cmH2O이며 최대값은 90 cmH2O이다.

 

④Vsens(flow trigger, 유량 민감도)

이 세팅값이 바로 trigger이다. 인공 호흡기가 환자의 self 호흡 여부를 catch해내는, 즉 감지하는 능력이다.

trigger setting은 flow trigger와 pressure trigger로 2가지 종류가 있다. (이 환자는 지금 flow trigger로 설정된 것 뿐이다.)

 

이 중에서 flow trigger는 환자가 self로 흡기 동작을 수행하고, 환자의 흡기 유량이 VSENS 설정 값보다 높으면 유발이 발생하여 인공호흡기에서 호흡이 전달되는 것이다.

쉽게 말하자면, 환자가 self로 흡! 하고 호흡을 하려고 할때, vent circuit내로 뭔가 공기의 흐름이 생길 것이 아닌가? 그 흐름의 정도가 setting 값보다 높으면 인공호흡기는 환자가 self가 있다고 판단한다는 뜻이다.

 

그러면 pressure trigger는 무엇일까?

pressure trigger를 이해하려면 사람은 숨을 쉴 때 흡기에 흉강 내 압력이 음압이 된다는 것을 이해해야한다. 흡기에 횡격막이 수축하여 내려가며 흉강이 넓어지고 상대적으로 흉강 내가 음압, 대기가 양압이 되며 대기의 공기가 lung으로 들어온다.

자, 이 개념을 이해했다면 pressure trigger를 이해할 수 있다.

환자가 self로 숨을 쉬려고한다. 흡!!! 하고 들이마쉴 때, 읍압이 발생할 것이다. 그런데 기준은 PEEP 값보다 얼마나 더 음압이 발생하느냐이다.

만약 PEEP이 5cmH2O이고 pressure trigger가 2cmH2O이면 환자가 흡기를 할 때 압력을 5에서 2를 내려서 3cmH2O까지 내리는데에 성공하면 인공호흡기는 이 사람이 self로 숨을 쉬려고하네? 라고 인식한다는 뜻이다.

 

⑤ PEEP(positive end expiratory pressure, 호기말양압)

PEEP은 우리가 숨을 내뱉을 때 호기말에 양압을 줘서 폐포가 끝까지 다 쭈그러들게 하는게 아니라 약간 펴진 상태로 유지하게 하는 것이다.(왜냐면 폐포가 완전히 쭈그러지는 것보다 약간 더 펴져있으면 표면적이 넓어지며 가스교환이 쉬워져 oxygenation이 더 잘된다)

인공호흡기에서 PEEP 값을 설정하면 기계는 호기가 시작될 때 호기 회로를 열게 되는데 이때 흡기 때 넣어준 공기가 끝까지 다 나오게 하는게 아니라 PEEP만큼의 압력이 남았을 때 호기 회로를 닫아버린다. 기계는 이런 식으로 PEEP값을 계속 유지시키는 것이다.

최소 0cmH2O에서 35cmH2O까지 설정 가능하다.

 

⑥ O2(FiO2, 흡입 산소 농도): 전달되는 가스 내의 산소의 농도를 설정하는 것이다.

21%는 대기 중의 산소 농도와 같다. O2 demand가 높은 환자들은 FiO2 설정 값이 점점 올라가게 되는데 FiO2가 60% 이상으로 24시간 이상 유지되면 산소독성이 생기기 때문에 보통 PEEP값을 같이 사용하여 oxygenation을 도와서 FiO2가 덜 증가될수있도록 돕는다.

저산소증 개선에 필요한 최소한의 산소 농도를 적용해야한다. 하지만 임상적으로, 산소독성보다는 저산소증이 더 위험하다는 사실을 명심해야한다.

 

⑦ flow acceleration(%, rise time, 상승시간): inspiratory pressure가 얼마나 빨리 설정 값으로 상승하게 하겠느냐를 결정하는 항목이다. 설정 값이 높을수록 설정된 압력에 빠르게 도달한다. 새로운 환자를 선택할 때 자동으로 50%로 설정된다. 1~100%까지 설정을 할 수 있는데

상승 시간을 1로 설정하면 2초 이내에 또는 TI 의 2/3(둘 중 더 짧은 시간)에 흡기 목표 압력(PEEP + PI )의 95%에 도달하는 압력 궤적이 생성된다고 생각하면 된다.

설정 값이 50%이면 목표 압력의 95%까지 도달하는 데 약 절반의 시간이 걸린다.

하지만, 몇몇 임상 상황에서는, flow acceleration을 50% 이상으로 설정할 경우 일시적인 pressure overshoot 및 호기로의 조기 전환 현상을 유발한다고 한다.(급격하게 압력이 올라가므로)

(lung compliance가 낮고, 저항이 높은 환자는 상승 시간 %가 낮아야 유리한 반면, 반대인 환자는 공격적인 상승 시간 설정을 더 잘 견딘다.)

 

ACMV-PC mode의 세팅 값에 대한 기본개념을 모두 이해했다.

그럼 우리는 이제 ACMV-PC mode를 해석할 수가 있다.

 

세팅 값의 예를 들어보겠다.

inspiratory pressure: 10cmH2O
PEEP: 5cmH2O
f(호흡수): 10회/min
I:E ratio: 1:2(흡기 2초, 호기 4초)
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FiO2: 0.3
flow trigger: 3L/min
flow acceleration(rise time): 50%

한번 해석해보겠다.

 

-> 이 인공호흡기는 기도압을 5cmH2O에서 15cmH2O까지 올려서 유지하는데 필요한 flow를 제공하고 그에 따른 tidal volume이 환자에게 공급된다. 이렇게 흡기 2초가 끝나면 4초간은 호기를 할 것이다. 만약 환자가 스스로 숨을 쉬려고 할 때마다 flow sensitivity값에 따라 self가 체크되면 동일한 세팅의 호흡을 제공하고 혹시 환자의 호흡 노력이 없다면 적어도 1분에 10회는 setting대로 호흡을 할 것이다.

만약 1분간 5회의 self가 있다면 총 15번 같은 세팅대로 숨을 쉬는 것이고 self가 없다면 1분에 10회를 이런 세팅으로 숨을 쉬는 것!

(호흡 때마다 제공되는 공기의 FiO2는 30%이다, self가 체크되는 최소 flow 변화는 3L/min이다. rise time은 50%로 평균적이다.)

 

오늘은 ACMV-PC mode에 대해서 알아봤다. 다음 시간에는 ACMV-VC와 PSV mode에 대해서도 포스팅 할 예정이다.

 

-ACMV-PC mode 이해하기 포스팅 끝-