ARDS 환자에서 적절한 PEEP(호기말 양압 환기)을 알 수 있는 방법은?

Bedside Selection of Positive End-Expiratory Pressure in Mild, Moderate, and Severe Acute Respiratory Distress Syndrome.

 

Objective

Positive end-expiratory pressure(PEEP, 호기말 양압 환기)는 호기말에 폐포가 허탈되는 것을 막고 개방된 상태를 유지해 준다. 따라서 높은 PEEP은 높은 폐포 동원 가능성(lung recruitability)이 있는 환자에게 적용해야 한다. 본 연구는 폐포 동원과 더 나은 상관관계를 갖는 PEEP 수준을 알 수 있는 bedside method를 결정하기 위해 시행하였다.

 

Design, setting, & patients

Prospective study performed between 2008 and 2011. 22 hospitals (Italy and Germany). Acute respiratory distress syndrome(ARDS, 급성 호흡곤란 증후군)이 진단된 51명의 환자.

 

Interventions

Lung recruitability 정도를 측정하기 위해 whole lung CT를 호기말/ 흡기말 정지(end-expiratory/ end-inspiratory pause) 동안 5 cm 및 45 cmH2 O)의 정적 조건(static condition)에서 촬영하였다. 개별 PEEP을 결정하기 위해, 본 연구에서는 다음과 같은 bedside method를 적용하였다: lung mechanics (ExPress, stress index), esophageal pressure, oxygenation (higher positive end-expiratory pressure table of lung open ventilation study, LOV)

 

Measurements and Main Results

대상 환자를 경증(midl), 중등도(moderate), 중증(severe) ARDS로 분류하였다. ExPress, stress index, absolute esophageal pressure method로 선택한 PEEP은 폐포 동원 가능성과 관련이 없는 반면, lung open ventilation method(폐 개방 환기)에 기반해서 선택한 PEEP은 폐포 동원 가능성과 약한 상관관계를 보였다(r2 = 0.29; p < 0.0001). ARDS Berlin 정의에 따라 환자군을 분류했을 때, lung open ventilation method는 중증 ARDS에 비교해서 경증 및 중등도 ARDS 환자군에서 PEEP을 낮출 수 있는 유일한 방법이었다(8 ± 2 및 11 ± 3 cm H2O vs 15 ± 3 cm H2O, p < 0.05). 반면 ExPress, stress index, absolute esophageal pressure method는 경증, 중등도 및 중증 급성 호흡 곤란 증후군에서의 PEEP은 의미 있는 차이가 없었다. 폐역학(lung mechanic)에 기반한 두 가지 방법(ExPress, stress index)을 제외하고, 그 외 방법으로 선택한 PEEP은 서로 관련이 없었다.

 

Conclusions

경증, 중등도, 중증 ARDS에 필요한 PEEP을 결정하는 데 있어 대부분의 방법이 비슷한 수준의 PEEP이 계산되는데 이는 lung recruitability를 고려하지 않았기 때문이다. LOV(lung open ventilation) method는 유일하게 lung recruitablility 및 Berlin definition과 연관된 PEEP을 구하는데 도움이 되는 방법이며, 낮은 recruitability를 갖는 환자에게 높은 PEEP을 적용하는 것을 피할 수 있게 해 준다.

 

 

Text

ARDS는 폐 실질(lung parenchyme)의 비균질성(dishomogeneity)을 특징으로 하며, 팽창 저하 부위(non inflated regions)들을 보인다. 이 부위의 폐포는 경화되어 있고 기능을 하지 않거나 허탈되어 있는데, 흡기 동안 폐포 동원이 된다면 aeration이 가능할 수 있다(recruitable). 폐포 동원 가능한 부분은 폐 실질의 0%에서 50%까지 다양하다.

Ashbaugh DG et al: Acute respiratory distress in adults. Lancet 1967; 2:319–323

 

PEEP을 적용할 때에는 긍정적인 점(동원 가능한 폐포를 개방)과 부정적인 점(이미 개방되어 있는 폐포를 과팽창, hyperinflation) 사이의 균형을 맞추는 것이 중요하다.

Briel M et al: Higher vs lower positive end-expiratory pressure in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome systematic review and meta-analysis. JAMA 2010; 303:865–873

 

적절한 PEEP을 알아보기 위해 진행된 대규모 RCT들을 보면, 높은 PEEP을 적용하는 것이 의미 있는 이점을 보여주지는 못했는데, 이는 폐포 동원(lung recruitability)을 고려하지 않은 것이 그 이유일 것이다. Lung recruitability는 폐 부종(pulmonary edema)의 양에 직접적인 영향을 받는데(즉, ARDS의 중증도), 그렇다면 낮은 lung recruitability을 갖는 환자에게 높은 PEEP을 제공한다면 해로운 점(overdistension)이 더 클 것이고, 높은 lung recruitability를 갖는 환자에게 낮은 PEEP을 제공한다면 충분한 이점을 얻지 못할 것이다.

Caironi P et al: Lung opening and closing during ventilation of acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med 2010; 181:578–586

 

따라서 낮은 PEEP은 경증 ARDS와 같이 낮은 lung recruitability를 갖는 환자에게 적용하고, 높은 PEEP은 중증 ARDS와 같은 높은 lung recruitability를 갖는 환자에게 적용해야 할 것이다. 실제로, 이에 관한 두 건의 메타 분석에서는 높은 PEEP은 중증의 ARDS에게 적용하는 것이 유리하며, 경증의 ARDS 환자에게 적용하는 것은 부정적인 영향을 준다고 보고하였다.

Briel M et al: Higher vs lower positive end-expiratory pressure in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome systematic review and meta-analysis. JAMA 2010; 303:865–873

Phoenix SI et al: Does a higher positive end expiratory pressure decrease mortality in acute respiratory distress syndrome? A systematic review and meta-analysis. Anesthesiology 2009; 110:1098–1105

 

PEEP Setting According to the LOV Study

LOV study의 Lung Open Ventilation Strategy arm에 따라 PEEP을 선택하였는데, 이는 predefined PEEP/FiO2 table을 참고한다.

 

Lung recruitability를 확인하기 위해 whole lung CT scan을 촬영하였다. 환자는 recruitment maneuver 종료 시점에 PEEP 5 cmH2O로 5분 간 기계 호흡을 하였으며, end-expiratory pause 동안(15초에서 25초 정도) lung CT를 촬영하였다. 이후 inspiratory plateau pressure(고원압) 45 cmH2O에 두 번째 lung CT 촬영을 시행했다.

 

Recruitability는 다음과 같은 공식으로 얻을 수 있다:
Recruitabilty = (not aerated lung tissue peep 5 cm H2O – not aeraed tissue PEEP 45cm H2O) / (total lung tissue PEEP 5cm H2O)

Lung recruitability는 recruit(폐포 동원)될 여지가 있는 최대치의 lung parenchyme를 말한다.

 

본 연구에서는 45 cmH2O end-expiratory pressure에서 recruitment가 최대(100%)로 일어난다고 가정하였는데, 이는 total lung capacity의 범위 안에서 34.6 cmH2O의 median transpulmonary pressur(interquartile range, 33.1–36.5 cmH2O)에 상응한다.

 

Reference

Davide Chiumello et al. Bedside Selection of Positive End-Expiratory Pressure in Mild, Moderate, and Severe Acute Respiratory Distress Syndrome. Crit Care Med 2014; 42:252–264

 

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