호흡기학 34 — 기계환기 학습노트

호흡기학 34강 「기계환기(Mechanical Ventilation)」 곽원건 교수 — 전반부 필기 안내(전민찬, 2022100917).

필기 색 규칙: 교수님 말씀=파란색, 중요=굵은 파란색, 매우 중요·시험 출제 관련=굵은 빨간색, 첨언=검은색. 강의록 관련 내용은 주황색 형광펜 밑줄 후 말풍선 연결. 중복 페이지는 우상단 숫자로 표기하고 원본을 별도 삽입. 교수님 말씀이 긴 부분은 번호를 매겨 순서대로 읽도록 발췌함.

Mechanical Ventilation — Kwack Won Gun (호흡기학 13주차 34강, 곽원건 / 최예원).

이 강의가 다루는 기출 Index:

• 2025(곽원건): 14, 39
• 2024(곽원건): 35, 49
• 2023(곽원건): 41, 42, 43, 44
• 2022(박명재): 21, 22, 23, 24
• 2021(박명재): 23, 24, 25, 26
• 2020(장복순): 69, 70, 71, 72
• 2019(박명재): 1, 3, 24, 46

실습족: 2025-2학기(신가영) 29,30 · 2023-2학기(강성욱) 1,2,3 · 2023-1학기(강성욱) 1,2,3 · 2022-2학기(강성욱) 29,30 · 2022-1학기(강성욱) 31,32,33 · 2021-2학기(강성욱) 25,26,27 · 2021-1학기(강성욱) 22,23,24.

‘정답’이라고 검색하면 족보만 모아볼 수 있습니다.

Mechanical Ventilation — Kwack Won Gun (제목 슬라이드).

강의 도입(곽원건 교수): 오늘 다룰 내용은 인공호흡기(mechanical ventilation)로, 호흡기내과에서 매우 중요한 장치다. 인공호흡기 자체는 치료가 아니라, 원인 질환을 치료할 시간을 버는 ‘연명’ 장치 — 명을 연장해 치료할 수 있는 시간을 확보하는 것이 목적이다.

구분 슬라이드 — 강의 도입 보충(곽원건 교수).

인공호흡기의 본질: 호흡기·폐에 병이 생겼을 때 약이 작용하고 폐가 회복할 시간을 벌어 주는 ‘휴식’을 환자(또는 폐)에게 제공한다. 다만 적절히 적용되지 못해 환자에게 힘든 시간이 되면, 오히려 생명 유지에 필요한 vital(생체 자원)을 소모하게 된다. 따라서 적절하게 적용돼야만 환자에게 쉬는 시간이 되고 치료 과정에 도움이 되는 장치가 된다.

강의 전체 목차 (Contents, 5 part):

1. Lung mechanical physiology (폐 호흡역학)
2. Mechanical ventilation indication (기계환기 적응증)
3. Mechanical ventilation mode (기계환기 양식)
4. Asynchrony (비동조성)
5. Mechanical ventilation weaning (기계환기 이탈)

흐름: 폐의 기계적 생리 → 인공호흡기 적용 indication → 장치의 mode → 적용 후 일어날 수 있는 일(비동조성) → 회복 후 장치를 제거하는 weaning 과정 순서로 진행.

Lung ventilation (환기 역학) — 원본.

폐의 핵심 기능은 가스 교환: 산소를 받아들이고 대사 후 생성된 CO₂를 내보낸다. 폐는 밖으로 드러난 기관이 아니라 근육·뼈로 된 흉곽(chest wall) 안에 들어 있다.

사람의 폐를 부풀리는 과정은 음압(negative pressure)으로 이뤄진다. 그 음압을 만드는 핵심은 chest wall과 lung이 pleura(흉막)로 밀폐된 공간에서 서로 붙어 있다는 점이다. 두 막 사이에 음압이 걸리면 폐가 부풀어 오른다(흡기). 흉곽이 팽창(갈비뼈 거상·횡격막 수축)하면 흉강 부피가 늘어 폐포내압이 대기압(760mmHg)보다 낮아져(≈757mmHg) 공기가 폐로 유입되고, 횡격막 이완 시 흉강 부피가 줄어 폐포내압이 상승(≈763mmHg)해 공기가 배출된다.

Lung ventilation 1/2 — 흡기/호기 에너지.

흡기(inspiration)는 energy를 소모하는 능동 과정이다: 근육을 당겨 흉강 내 음압을 최대한 올려 폐를 편다(풍선 아래 막을 당기면 음압이 올라 폐가 펴지는 것과 같음).

호기(expiration)는 자동으로 일어나는 수동 과정이다: 늘어났던 chest wall과 폐가 energy 공급이 중단되면 recoil(탄성 반동)로 다시 줄어든다(고무줄이 늘어났다 줄어드는 것과 같음).

정리하면 호흡은 음압을 사용하며, 흡기는 energy로 근육을 당겨 음압을 올리고, 호기는 energy를 중단해 일어난다.

Chest wall vs Lung — 탄성의 균형.

Chest wall(흉곽)은 용수철(스프링)처럼 생각하면 된다. 뼈 자체의 탄성과 뼈를 잇는 근육의 탄성으로 elastic recoil이 생긴다. 흉곽은 평상시 원래 크기보다 약간 압착(눌린) 상태라, 힘이 없어지면 원래보다 더 커지려고(펴지려고) 한다.

반면 안쪽의 폐(lung)는 풍선이라, 몸 밖으로 꺼내 고정되지 않으면 완전히 짜부라진다(줄어들려 한다).

이 두 가지(밖으로 펴지려는 흉곽 + 안으로 줄어들려는 폐)가 pleura로 붙어 있어 서로 힘을 상쇄하며 흉곽 크기를 유지한다.

흉곽·폐의 힘 평형.

평상시 내 몸의 골격·근육은 폐를 펼치려는 힘을 갖고, 부풀어 있는 폐는 줄어들려는 힘을 갖는다. 이 두 힘이 pleura로 연결된 상태에서 두 힘이 평형을 이룬 지점이 곧 아무 힘도 들이지 않은 안정 상태(휴식 호흡 위치)이며, 이때의 몸 크기가 유지된다.

폐용적(Lung volumes) 도해 — Lutfi, Multidisciplinary Respiratory Medicine (2017) 12:3.

왼쪽 그래프는 흉벽·폐의 압력-용적 곡선(가로축 airway pressure cmH₂O, 세로축 vital capacity %)으로 Resting Chest Wall, Resting Lung, 그리고 둘을 합친 Lungs & Chest Wall 곡선이 만나는 FRC(기능적 잔기용량) 지점을 보여 준다. 오른쪽은 폐용적 분획 도해: IRV·ERV·RV(volume)와 IC·FRC·VC·TLC(capacity), Maximum/Resting inspiration·expiration 기준선을 표시한다.

흉벽·폐 압력-용적(P-V) 곡선.

방금 설명한 힘의 평형을 그래프로 그린 것이다(가로축 airway pressure cmH₂O, 세로축 Vital Capacity %·Total Lung Capacity %).

• Chest Wall 곡선 — 흉곽 단독의 압력-용적 관계
• Lung 곡선 — 폐 단독의 압력-용적 관계
• Lungs & Chest Wall(합성) — 두 힘이 합쳐진 실제 곡선으로, 압력 0(휴식 호흡 수준)에서 만나는 지점이 FRC

그래프에 Resting Chest Wall, Resting Lung, Resting Respiratory level, RV(최소용적) 등이 표시된다.

흉벽-폐 압력-용적(compliance) 곡선 — 해석.

(이전 페이지 그래프의 연속 설명) 두 곡선이 만나는 지점에서는 그 압력에 대응하는 폐 크기를 유지한다. 그래프에서 한쪽은 chest wall 곡선, 다른 쪽은 lung 곡선이며, 둘을 합친 곡선이 실제 호흡역학을 나타낸다. 이 압력-용적 곡선의 기울기가 곧 compliance(순응도)를 의미한다.

폐용적(volume)·폐용량(capacity)을 한 장의 그래프로 정리한 슬라이드. 교수님이 "이 그래프는 시험에 정말 자주 나온다"고 직접 강조 — 국가고시에서도 빈출.

• Tidal Volume (TV): 평상시 편안한 호흡에서 들이쉬고 내쉬는 양 (resting inspiration ↔ resting expiration 구간).
• Residual Volume (RV): 온 힘을 다해 끝까지 내쉬어도 폐에 남는 공기. 풍선 바람이 다 빠져도 고무 기본 부피는 남는 것과 같은 원리 → 절대 0이 되지 않음.
• IRV / ERV: TV 위쪽 추가 흡기 여유 = Inspiratory Reserve Volume, TV 아래쪽 추가 호기 여유 = Expiratory Reserve Volume.
• Functional Residual Capacity (FRC): 평상시 호흡(TV) 시점의 기본 잔기량 (ERV + RV).
• Vital Capacity (VC): 완전히 다 내쉰 상태(RV 위)에서 maximum inspiration까지 들이쉰 차이.
• Inspiratory Capacity (IC): 평상호흡 호기말에서 최대로 더 들이쉴 수 있는 양 (TV + IRV).
• Total Lung Capacity (TLC): 전체 폐용량.

폐기능검사(PFT)에서 FEV1 등 이 용량들을 측정해 환자의 기본 폐 기능을 평가한다.

강의 전체 5단원 목차 슬라이드(2단원 진입). 1. Lung physiology / 2. Mechanical ventilation indication / 3. Mechanical ventilation mode / 4. Asynchrony / 5. Mechanical ventilation weaning. 여기서부터 "인공호흡기를 언제 하느냐"(적응증) 단원이 시작된다.

기계환기의 적응증 — 결국 자기 힘으로 호흡을 유지하기 힘들 때 시행한다. 폐 호흡을 이끄는 큰 틀은 흉곽과 폐이며, 둘 중 하나 또는 둘 다 심각히 손상될 때 적응증이 된다. 빈출 5범주(슬라이드 1/3):

• Altered state of consciousness (의식 저하)
• Airway obstruction (기도 폐쇄)
• Ventilation failure — PaCO2 > 50 mmHg, acidosis pH < 7.2
• Hypoxemia — PaO2 < 50 mmHg
• Respiratory distress — RR > 30, 호흡보조근 사용 (= work of breathing 증가)

의식 저하: 저산소·CO2 축적 등으로 의식이 흐려지면 기도 보호가 안 됨. 기도 폐쇄: 주로 상기도(upper airway)가 이물질·출혈·분비물·음식물로 급히 막힐 때 기도를 유지·호흡 보조하기 위해 시행.

동일 적응증 슬라이드(설명 1/3). 핵심 메시지: 본인의 호흡을 본인의 힘으로 유지하기 힘들 때 인공호흡기를 한다.

• 의식 저하: 저산소(hypoxia), CO2 배출 실패, 심장·타 장기 기능 저하 등으로 의식이 흐려지면 적응증.
• 기도 폐쇄: 구강·인두·기도가 이물(foreign body), 출혈, 분비물(secretion), 음식물 등으로 막히는 경우. 주로 상기도(upper airway) 급성 폐쇄가 중요 (말단 작은 기도 하나가 막히는 것은 큰 영향 적음).

동일 적응증 슬라이드(설명 2/3) — Ventilation failure 집중 설명.

• 환기 부전은 꼭 무엇이 막혀서가 아니라 호흡 유지 에너지가 고갈되어도 생긴다.
• 대사과정(Krebs cycle 등)에서 생성된 CO2 배출의 핵심 장기는 폐. 폐 기능이 떨어지면 PaCO2가 한도(>50 mmHg)를 넘는다.
• CO2·bicarbonate 조절의 목적 = 혈액·장기의 pH 유지. CO2 축적 → 산성(pH↓), CO2 감소 → 알칼리성.
• 신장도 H+·bicarbonate로 pH를 조절하나 하루 단위로 느림; 폐의 CO2 조절은 수 분 단위로 빠름. 따라서 CO2가 차며 pH가 떨어지는 환기부전이 중요한 적응증.

동일 적응증 슬라이드(설명 3/3) — Hypoxemia 및 임상 판단.

• 산소 공급 ≠ 인공호흡기: 일상 흡입공기는 FiO2 ≈ 0.20(나머지 질소 등). 고농도 산소를 주는 방법은 mask·비강 등 여러 가지가 있다.
• 인공호흡기의 차별점 = 압력(positive pressure)으로 산소를 더 밀어 넣는 부가 기능. 그래서 고농도 산소를 주고도 유지가 안 되는 심한 hypoxemia에서 인공호흡으로 산소화를 더 시도한다.
• 예견적 삽관: 수치가 적응증에 딱 부합하지 않아도, 환자가 과호흡하듯 매우 힘들게 호흡하면 곧 악화가 예견되므로 미리 시행하기도 한다 → 호흡 양상 관찰이 중요.

강성욱 교수님(실습강의 Mechanical ventilator) 단골 출제 유형 — 기관 삽관 적응증 짤족. 대전제: 질병 초기에 적극 고려, 응급이 되기 전 기다리지 말고 빠르게 시행(should be considered early in the course of illness / should not be delayed until the need becomes emergent). 매 학기 드라마 인물로 선지를 채워 출제되는 유사족.

동일 짤족 계열(2022-1학기 33번). 핵심 포인트: 의식 저하·CO2 매우 높음에도 '기저질환 없는 환자니 지켜보자'는 부적절 — acute failure이므로 즉시 기계환기. 단, COPD 등 기저질환으로 이미 hypercarbic state에 적응한 환자가 의식저하·distress 없으면 지켜볼 수 있다는 대조가 핵심.

2021-1학기 24번 + KMLE/유니온 기반 기관삽관·기계호흡 적응증 정리 페이지. 급성 호흡부전(기저질환 X)에서 PaCO2 > 50mmHg는 즉시 적응증; COPD 등 만성 hypercarbic 환자가 distress·의식저하 없으면 PCO2 높아도 관찰. 분당 호흡수 5회 미만 등 자발호흡 소실도 적응증.

참고 적응증(유니온): 기관내삽관 — FiO2≥0.5 필요, 호흡성 산증 미교정·저환기 진행, 무호흡, 기도 방어기전 약함·분비물 제거 불가, 약물+호흡조절 필요, 급성 상기도폐쇄. 기계호흡 — 호흡수>35/분, 폐활량<15mL/kg, 흡기음압<-20cmH2O, 분당환기량>10L/min, PaCO2>50, pH<7.30, 산소공급에도 PaO2<70mmHg.

Work of breathing(호흡일) 슬라이드.

• 평상시 조용한 호흡(quiet breathing)에는 전체 에너지소비의 약 3%만 사용 — 보통 호흡하는지도 모를 정도로 자동적.
• 폐는 정상적으로 "full의 절반(half of full)" 수준에서 작동한다.
• 호흡일이 증가하는 상황:
  • 폐 compliance 감소 시
  • 기도 저항(airway resistance) 증가 시
  • 탄성반동(elastic recoil) 감소 시
  • 환기 요구량이 증가할 때(need for increased ventilation)

기도 폐쇄·폐 손상으로 hypoxemia나 CO2 축적이 생기면 환자가 이를 인지해 호흡이 커지고 빨라지며 work of breathing이 급격히 상승한다.

호흡은 결국 근육이 하는 일이라 한계가 있다는 점을 헬스(무게치기)에 비유한 설명 슬라이드.

• 무게운동처럼 어느 수준까지는 버티다가, 힘이 빠지기 시작하면 갑자기 못 하게 된다. 그러나 무게는 놓으면 되지만 호흡은 놓으면 죽는다 → 그래서 위험.
• work of breathing이 올라간 상태에서 견딜 수 있으면 유지되지만, '버티겠지' 하다가 어느 순간 갑자기 호흡근이 빠지며(피로) arrest가 날 수 있다.
• 실제로 산소 유지되고 본인은 "괜찮다"고 하는 환자도, 치료 중 한두 시간 뒤 갑자기 호흡정지가 오는 경우가 흔함.
• 따라서 적응증 판단에서 호흡 양상(호흡 패턴) 관찰이 매우 중요하다.

호흡근 해부 도해. 호흡일이 증가하면 보조근(accessory muscle)을 동원하게 되며, 보조근 사용은 적응증의 'respiratory distress' 징후다.

• 흡기 보조근(Accessory): Sternocleidomastoid(흉골 거상), Scalene group(상부 늑골 거상), (그림 외: Pectoralis minor).
• 흡기 주근(Principal): External intercostals·internal intercostals의 interchondral part(늑골 거상), Diaphragm(횡격막 — 돔이 하강해 흉강 수직 직경 증가, 하부 늑골 거상).
• 호기근(Expiration): 조용한 호흡(quiet breathing)에서는 폐·흉곽·횡격막의 수동적 elastic recoil로 호기. 능동 호흡(active)에서는 internal intercostals(interchondral part 제외, 늑골 하강), Abdominals(늑골 하강·복부내용물 압박해 횡격막 상승), (그림 외: Quadratus lumborum).

인공호흡기가 한 호흡을 만들어내는 과정은 3대 파라미터로 구성된다 — A. Trigger(언제 호흡을 시작하는가), B. Limit(한 호흡에 얼마나 줄 것인가), C. Cycling(1분에 몇 번 / 호기로 전환). 이 세 요소를 무엇으로 설정하느냐에 따라 mode가 결정된다.

호흡을 구성하는 세 요소를 기계가 인식·보조한다.

• Trigger = 언제 호흡하는가. 횡격막이 움직이기 시작해 기도 안에 음압이 걸리는 순간 시작 → 이를 trigger라 한다.
• Limit = 한 호흡에 얼마나 하는가. Tidal volume·vital capacity 등, 한 호흡에 줄 양을 정해주는 것.
• Cycling = 같은 시간(1분)에 몇 번 하는가. 한 호흡의 길이가 정해지면 분당 횟수가 정해진다 → 이를 cycling이라 한다.

각 호흡 유형(VA, VC, PA, PC, PS)을 Trigger / Target(Limit) / Termination(Cycle) 기준으로 정리한 표.

• Trigger: VA·PA·PS = 환자(Pt), VC·PC = 기계(Vent)
• Target(Limit): VA·VC = Inspiratory flow(용적), PA·PC·PS = inspiratory pressure(압력)
• Cycle(Termination): VA·VC = Set Vt(설정 용적), PA·PC = Insp time, PS = % decrease inspiratory flow(흡기 유량 감소율)

인공호흡기는 Trigger·Limit·Cycling을 인식하고 보조한다. Trigger의 주체에 따라:

• A = Assist: 환자가 triggering을 시작하면 기계가 인식하고 그때마다 도와줌 (Pt 결정).
• C = Control: 환자가 자발호흡이 없을 때(약물·의식저하 등) 기계가 스스로 시작 (Vent 결정).
• AC: 환자가 쉴 때는 도와주고(Assist), 안 쉬면 기계가 시작(Control) — 둘을 왔다 갔다 함.

앞에 붙는 V = Volume, P = Pressure (예: VAC, VC, PAC, PC, PSV).

Limit을 Volume으로 정하거나 Pressure로 정하는 두 가지 mode가 있는데, 어느 한 값을 고정하면 나머지는 변동한다.

• Volume mode: 한 호흡 volume이 설정값(예: 400 mL)에 도달할 때까지 도와줌 → 환자 상태에 따라 Pressure가 변동(자발호흡 있으면 낮게, 없으면 높게).
• Pressure mode: 압력을 정한 만큼만 주고 멈춤 → 그에 따라 Volume이 변동.

약자 구성: 앞 = Pressure / Volume(Limit), 가운데 = Assist-Control(Trigger 주체). Cycle은 기계가 결정하면 따로 표기가 없고, 환자가 결정하면 Support mode로 표기한다.

• Cycle을 기계가 결정 → 별도 명칭 없음.
• Cycle을 환자가 결정 → Support Mode(PS).
• 보통 Inspiration time을 정해주면 cycle이 결정되지만, Support mode에서는 환자가 inspiration time을 결정한다.

2023-42 기출: trigger(Pressure or flow) + limit/target(Pressure) + cycle(Flow)인 mode를 고르는 문제. 정답 PSV. trigger·limit·cycling을 무엇으로 설정하느냐에 따라 ventilator mode가 결정된다는 핵심을 직접 묻는다.

앞으로 다룰 주요 mode 약자 개요: PCV 또는 P(A/C)V(Pressure control / pressure assist-control), PSV(Pressure support), SIMV, CPAP. 앞에서 익힌 Trigger·Limit·Cycle 조합으로 각 약자를 이해하면 된다.

Volume A/C와 Pressure A/C의 Flow–Pressure–Volume 파형을 비교한다. 각 파형에서 Assist breath(환자 trigger)와 Control breath(기계 backup), Pr. limit·Volume cycle·time cycle, Pt/time trigger를 표시.

• Volume A/C: Volume(Vt)을 고정 → 그만큼 주려고 Pressure가 변동(올라감), Flow는 결정됨.
• Pressure A/C: Pressure를 고정 → 그에 따라 Volume이 변동.

Volume A/C mode 파형 해석: Volume을 정해주면, 환자가 흡기를 시작(자발호흡 있을 때 Pressure가 툭 떨어짐)하면서 Trigger가 생겨 Assist로 작동. 설정 Volume을 주기 위해 Pressure가 쭉 올라가고 Flow는 그에 따라 결정된다.

• 고정되는 것 = Volume(Vt).
• 환자 trigger(자발호흡)가 없으면 설정 호흡 횟수를 벗어나기 전 기계가 trigger 없이 압력을 줌 → Control mode로 작동.

Pressure A/C mode 파형 해석: Limit이 Pressure인 경우. "이 호흡의 압력은 여기까지만 준다"로 Pressure가 고정(fixation)되고, 그에 따라 Volume이 환자 상황에 따라 왔다 갔다 한다. 자발호흡이 없을 때는 Control로 작동.

이런 그래프를 주고 어떤 mode인지, 또는 setting을 보고 어느 mode에 부합하는지 묻는 유형이 시험에 나온다.

2022-22 기출: ARDS 환자에서 Volume Control 환기 중, 모니터 환기양식에서 의사가 설정할 수 없는 항목을 고르는 문제. 정답 ④ Plateau pressure. Volume control에서는 Vt가 고정되어 있어 설정값 도달 시 inspiration flow가 빨라지지 않아 flow-time 위가 편평하다. 의사는 RR·PEEP·FiO2·Tidal volume을 설정하지만, airway/alveolar/plateau pressure는 환자 condition이 결정한다.

75세 여성, 심한 저산소성 호흡부전(HFNC FiO2 60%에도 SpO2 86%)으로 기관삽관 후, 제시된 waveform으로 기계환기 mode를 판단하는 임상사례 기출이다. CT는 양측 간유리음영·경화로 ARDS/중증 폐렴이 의심된다.

파형 감별 핵심: Flow-time이 흡기 내내 평평한 네모(square·constant flow)이고, Pressure-time이 점진적으로 상승하는 둥근 산 모양, Volume-time이 직선으로 일정 상승하면 → Volume-Controlled Ventilation (VCV). 반대로 PCV는 Pressure가 네모(square), Flow가 초기 최고점 후 감소(decelerating)한다.

SIMV (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation)는 세 가지가 다 되는 mode다: ① 설정 주기에 자발호흡이 없으면 Control로 강제호흡, ② 설정 주기에 자발호흡이 있으면 Assist로 도와줌, ③ 그 사이사이의 추가 자발호흡은 기계가 인식만 하고 그냥 순수 자발호흡으로 놔둔다(압력·volume 보조 안 함).

파형상 SIMV phase(강제호흡, volume cycle·Pt. time trigger)와 Spontaneous phase가 번갈아 나타나며, 자발호흡 시 음압(Pressure 음압)이 걸린다.

SIMV mode 설명의 이어지는 슬라이드(백지 페이지에 필기). 핵심은 A/C와 SIMV의 단 한 가지 차이: A/C는 자발호흡이 있든 없든 설정한 Limit만큼 기계가 모두 도와주지만, SIMV는 설정 주기 사이사이의 자발호흡은 인식만 하고 압력/Volume을 주지 않고 그냥 놔둔다.

SIMV = Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation. 긴 이름처럼 결국 Control mode + 자발호흡 시 Assist + 순수 자발호흡 허용을 다 묶은 것이다.

한 호흡 cycle에 ① ventilator trigger에 의한 강제호흡, ② patient trigger에 의한 ventilator support 호흡, ③ 환자의 순수 자발호흡이 모두 나타나면 → SIMV다(세 가지 호흡 유형 공존 = SIMV의 정의적 특징).

인공호흡기 mode의 full term(약자 풀이)이 잘못된 것을 고르는 기출. SIMV의 정확한 full term은 Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation인데, 보기 ②는 'intermittent'를 'inspiration'으로 바꿔 틀리게 만들었다(②번이 답).

외워야 할 mode 약자: ACMV, VCV, PCV, SIMV, APRV, PSV, CPAP.

PSV (Pressure Support Ventilation)는 자발호흡에 따른 호흡만 하는 mode(Control 없음). 자발호흡이 trigger되면 설정한 Pressure(또는 Volume) limit까지 보조한다.

파형 도해에서 Pressure target, Flow limit, Flow cycling target이 표시되며, 'assist window' 안에서 강제호흡 예정 전 trigger되면 pressure-supported breath 대신 full volume-controlled mandatory breath가 주어지는 경우도 설명한다.

PSV 설명의 이어지는 슬라이드(필기 위주). Support mode(PSV)는 나머지는 A/C와 같으나 Control 없이 자발호흡만 하고, 자발호흡이 있을 때 그 limit(Pressure든 Volume이든)만큼 도와준다. 결정적 차이는 I:E ratio를 환자의 호흡이 결정한다는 점(A/C는 기계가 RR·I:E를 설정해 흡기시간까지 계산).

자발호흡 중인 ARDS 환자의 인공호흡기 모니터(Patient Triggered, Pressure Limited, Flow Cycled = PSV)를 보고 옳은 설명을 고르는 기출. 정답 ④: 환자-인공호흡기 synchrony가 좋다(환자 trigger에 맞춰 보조되므로 편안한 호흡 가능 = PSV의 장점).

오답 정리: ①PEEP 조정 불가는 T-tube, ②ARDS 초기치료는 PSV 아님(자발호흡 = weaning 전 사용), ③Tidal volume 일정 공급은 VCV(PSV는 노력·compliance에 따라 변동), ⑤자발호흡 없을 때 백업은 SIMV.

인공호흡기 mode의 full term이 잘못된 것을 고르는 기출(2022-29와 동형, 짤족). 보기 ④ PSV의 S는 Support여야 하는데 'Synchronized'로 틀리게 출제 → ④번이 답.

외워야 할 Full term of modes: ACMV(VCV, PCV 포함), SIMV, APRV, PSV, CPAP. 2022-2학기 29번에서는 SIMV의 I(Intermittent)를 Inspiration으로 고쳐야 했다.

PCV(Pressure Control)와 VCV(Volume Control) 중 어느 것이 나은가는 임상에서 항상 마주하는 질문이며, 이에 대한 비교 연구들이 다수 존재한다는 도입 슬라이드. 본격적 mortality 비교는 다음 슬라이드로 이어진다.

PCV vs VCV의 사망률 메타분석(Cochrane Database Syst Rev. 2015) forest plot. In hospital mortality는 두 mode 간 유의한 차이가 없었으나(병원 내 사망률 차이 없음), In ICU mortality에서는 일부 연구에서 Pressure mode(PCV)가 약간 유리한 경향을 보였다(RR 1보다 작은 쪽).

PCV vs VCV의 예후 지표 종합. 28일 사망률·인공호흡 기간·ICU 재원기간·병원 재원기간은 유의한 차이 없음(No significant difference), 그러나 폐외 장기부전(Extrapulmonary organ failure)은 PC > VC(PCV가 더 나음)로 나타났다(Chest. 2000).

임상 적용: 내과(호흡기)에서는 주로 PCV를 쓴다(인공호흡기 폐손상 기전 대부분이 과도한 Pressure이므로 Pressure 단계를 두고 조절). 폐가 비교적 양호한 수술 환자나, 응급실처럼 일단 살리는 게 우선인 상황에서는 VCV를 쓰기도 한다.

SIMV(synchronized intermittent mandatory ventilation)의 장단점.

• 장점: 환자의 순수 자발호흡을 허용 → 호흡근을 단련시켜 근위축(muscle atrophy)을 예방하고 호흡근 힘을 유지(Maintains respiratory muscle strength by avoiding muscle atrophy).
• 단점: 호흡근에 부담을 과하게 주면 근피로(muscle fatigue)가 다시 올 수 있고, 기계환기 강제호흡수(mechanical rate)와 환자 자발호흡수(spontaneous rate)가 비동조(asynchrony, stacking)를 일으킬 수 있다.

곧, 잘 조절하지 못하면 다시 fatigue의 악순환으로 빠질 수 있다.

SIMV를 다른 환기양식과 비교한 연구 결과(weaning 관점).

• A/CV(continuous mandatory ventilation) vs SIMV: 사망률(mortality)이나 weaning 성공 측면에서 SIMV가 더 낫다는 이점은 없었다(any advantages over CMV in terms of mortality or weaning success — 즉 별다른 이득 없음).
• PSV vs SIMV: SIMV는 T-piece trial이나 점진적 pressure support 감량에 비해 weaning 시간이 더 길었다(longer weaning times) → 곧 PSV가 이탈이 더 빠르다.

출처: Chest. 137(6):1265-77 / Chest. 105(4):1204-10 / Eur Respir J. 29(5):1033-56.

Initial ventilator setting — 기계환기 적용 시 정해야 할 초기 설정 항목들(1st step).

• Pressure control vs Volume control (limit를 압력으로 쓸지 용적으로 쓸지)
• Mode: AC / SIMV / PSV
• FiO2 (흡입 산소분율)
• PEEP (호기말 양압)
• RR (호흡수)
• PIP 또는 tidal volume(Vt)
• Ti 및 I:E ratio
• Triggers, rise time, PSV mode의 expiration cycling off

설정 전 전제: 먼저 기관삽관(intubation)이 되어 있어야 한다. 누운 환자에서 후두(larynx)는 앞, 식도(esophagus)는 뒤에 있어 그냥 밀어넣으면 대부분 식도로 들어가므로 삽관 자체가 쉽지 않다(중환자실에선 구토·출혈로 더 어려움).

초기 설정 항목 중 FiO2·mode 선택·PEEP 설명(동일 슬라이드 연속).

• FiO2: room air가 20%, 인공호흡기는 최대 100%까지 줄 수 있으므로 환자에 맞는 수준(20~100% 사이)을 setting.
• Mode 선택의 핵심 = 자발호흡 유무: 자발호흡이 아예 없으면 control mode로 시작. (요즘은 control과 assist가 거의 붙어 있음)
• Limit를 pressure로 줄지 volume으로 줄지 먼저 정하고, 이어서 PSV로 할지 SIMV로 할지 설정.
• PEEP: 말 그대로 호기말 양압(positive end-expiratory pressure).

호기말 양압(PEEP)의 기초 개념을 폐용적 그래프로 설명.

• 흡기·호기를 반복하는 일반적 tidal 호흡에서, 다 내쉬어도 폐 안에는 공기가 남는다. 가장 세게 내쉬어 residual volume(RV)까지 내쉬어도 폐 안 공기는 0이 되지 않는다.
• 공기가 남아 있다 = 거기에 압력이 있다 = 그것이 호기말 양압(end-expiratory positive pressure)이다.
• 폐 안 압력이 가장 낮은 시점은 호기말이며, 그 상태에서 추가로 압력을 주는 것이 PEEP을 설정하는 것.

CPAP(Continuous Positive Airway Pressure)·PEEP(Positive End Expiratory Pressure)의 작용.

• 목적: 폐포 허탈(alveolar collapse) 예방.
• 기전: FRC < critical closing volume인 상태를 양압으로 FRC > critical closing volume으로 끌어올려 폐포를 열어둔다(recruitment).
• Closing capacity가 증가하는 질환: 천식(asthma), 만성폐쇄성폐질환(COPD), 폐부종(pulmonary edema).
• 정상 폐포는 낮은 양압으로도 구조가 유지되지만, ARDS처럼 염증·감염으로 폐포 지지구조가 무너지면 폐포를 다시 펴기 위해 추가적인 압력(PEEP)이 필요하다.

압력-용적(P-V) 곡선으로 본 PEEP 설정 (올해 추가된 페이지).

• 압력을 점점 높이다가 어떤 지점이 되면 같은 압력 증가에도 volume이 급격히 변하는(곡선이 꺾이는) 시점이 나온다 → 그 시점까지가 필요한 PEEP 양이 된다.
• 정상 폐: 적은 압력 증가로도 volume이 잘 들어간다(compliance 양호).
• ARDS 폐: 무너진 폐포가 많아 초반에는 압력을 줘도 volume이 거의 변하지 않는다(낮은 compliance) → 약한 압력으로는 펴지지 않는다.
• (곡선 도해 라벨) Optimal PEEP ≈ 20 cmH2O; A. alveolar collapse, C. protective ventilation, D. alveolar overdistension.

P-V 곡선 기반 PEEP 개념 마무리(2/2, 올해 추가된 페이지).

• 일정 지점까지 PEEP을 미리 걸어둔 상태(기본 압력을 높여둔 상태)에서 흡기 시 추가 압력을 주면 같은 흡기 노력으로도 더 효율적으로 volume이 들어간다.
• 곧 PEEP = 같은 volume을 더 적은 추가 노력으로 얻기 위해 기본 호기말 압력을 높여두는 것으로, 호기말 양압을 어느 정도 더 줄지 결정하는 것이 일반적 setting이다.

앞 PEEP P-V 곡선의 원본(필기 없는) 슬라이드(올해 추가된 페이지). 내용은 p68까지의 CPAP/PEEP·P-V 곡선 설명과 동일하며, 좌측 'Normal vs ARDS' 압력-용적 곡선과 우측 optimal PEEP(약 20 cmH2O)·alveolar collapse/overdistension/protective ventilation 라벨 도해를 그대로 보여준다.

실제 인공호흡기 화면으로 본 I:E ratio / Ti 설정과 SIMV setup.

• 기계에 따라 I:E ratio를 직접 설정하기도, 흡기시간(Ti, inspiration time)을 정하기도 하지만 개념은 동일하다. Ti(또는 expiration time / I:E)를 정하면 breath cycle이 정해진다.
• 화면 예시(SERVO 계열, SIMV 모드): RR 10회/분, 50kg 환자, FiO2 35%, PC·PS 압력, P-TRIG(pressure trigger), PEEP 등이 표시.
• 자발호흡이 없으면 pressure control대로 들어가고, 자발호흡이 있으면 그 호흡을 trigger로 인식해 pressure support(PS)가 들어간다. (경희대병원에 절반 정도 남아있는 구형 model이라고 언급)

앞 인공호흡기 SIMV 설정 화면의 원본(필기 없는) 슬라이드. 좌·우 두 장의 ventilator 화면 캡처(SERVO 계열, SIMV/PC/PS, P-TRIG, PEEP, 50kg, FiO2 35%, RR 10 등)를 그대로 보여주며, 내용은 p70 설명과 동일하다.

인공호흡기 SIMV 설정 화면의 원본(필기 없는) 슬라이드(p71과 동일 화면). 좌·우 두 장의 ventilator 화면 캡처(SIMV/PC/PS, P-TRIG, PEEP 7.0, 50kg, FiO2 35%, RR 10 등)를 그대로 보여주며, 설명 내용은 p70~71과 동일하다.

• FiO2 = 50%~100%
• PEEP = 5cmH2O (기본)
• RR = 10~12회/분
• Vt = 10~12 ml/kg(IBW) — COPD는 기도가 좁아 들어간 공기가 빠져나오지 못하므로 10 ml/kg로 작게, ARDS는 폐보호를 위해 아주 적게 6 ml/kg
• Pressure Support = 10 cmH2O

• Pressure Trigger : -5 ~ -1 cmH2O (PEEP 아래)
• Flow Trigger : 1 ~ 3 L/min (≈50 ml/sec)
• 민감도: Flow ≥ Pressure (flow trigger가 더 민감)

기계환기 자체가 일으키는 합병증을 정리한다.

① 기도손상(Airway) — 삽관 tube가 vocal cord를 통과해 유지되므로 시간이 길어질수록 손상이 누적되고, 특히 7일 초과(>7 days) MV가 위험인자다.

• Vocal cord trauma(edema, avulsion, paralysis)
• Tracheal stricture(기도협착)
• Tracheomalacia(기관연화)
• Postextubation stridor(발관 후 천명)

② Ventilator-associated pneumonia(VAP, 인공호흡기 관련 폐렴)

• MV 시작 ≥48시간 이후 발생하는 하기도 감염
• 발생률 최대 15%, 사망률 약 50%(near 50%)

기도손상·VAP 외의 기타 합병증(Others)과 예방 원칙을 다룬다.

• Gastrointestinal stress ulcer 및 출혈(위장관 스트레스 궤양·출혈)
• Deep venous thrombosis(DVT, 심부정맥혈전증) / Pulmonary embolism(폐색전증)
• Sleep disruption 및 delirium(섬망)
• Critical illness-associated myopathy(중환자 연관 근병증)

예방 원칙 — 제일 중요한 것은 인공호흡기를 최대한 빨리 빼는 것(MV 유지기간 최소화)이다. 그 외 구강 소독, 앉은 자세 유지(상체 거상), anticoagulation(항응고) 등이 있으나, 무엇보다 빠른 이탈이 합병증 감소에 가장 중요하다.

전체 5부 구성 중 5단원 Mechanical ventilation weaning(인공호흡기 이탈) 단원의 시작 목차 슬라이드.

1. Lung physiology
2. Mechanical ventilation indication
3. Mechanical ventilation mode
4. Asynchrony
5. Mechanical ventilation weaning

인공호흡기 이탈(weaning)을 시도하기 위해 충족해야 할 기준이다.

Required Criteria(필수)

• 적절한 산소화: PaO2 > 60, FiO2 < 0.35
• 동맥혈 pH > 7.25
• 혈역학적 안정(Hemodynamic stability)
• 환자가 스스로 흡기 노력(inspiratory effort)을 시작할 수 있음

Optional Criteria(선택)

• Hemoglobin 7~10 g/dL
• 심부체온 38~38.5℃
• 의식: 깨어 각성 또는 쉽게 깰 수 있는 상태

즉 낮은 산소공급에도 산소화가 유지되고, 산증이 호전되며 vital sign·환기가 안정될 때 이탈을 고려한다.

RSBI(Rapid Shallow Breathing Index, 빠른얕은호흡지수)는 이탈 준비도를 평가하는 대표 지표다.

RSBI = RR / VT (단위: breaths/min/L, VT는 반드시 L로 환산)

• RSBI < 65: weaning readiness(이탈 준비)의 지표
• RSBI < 105: 약 80% 성공적 발관 가능

(N Engl J Med. 2012;367(23):2233-9) 환자가 호흡수는 너무 빠르지 않고(낮은 RR) 일회환기량(tidal)이 높을수록 RSBI가 낮아 이탈에 유리하다.

2022 본2-1 기말 호흡기학 23번 — SBT 중 RSBI 계산 기출. RSBI = RR / VT이며 VT는 L 단위로 환산해야 함이 핵심.

RSBI 외의 이탈 예측 지표들. 임상에서는 RSBI를 가장 많이 쓰며, 요즘 기계는 이를 자동 계산·표시하기도 한다.

CROP index(Compliance, Rate, Oxygenation, Pressure)
= [Crs × MIP × (PaO2/PAO2)] / f_mv
CROP > 13 mL/b/min이면 weaning success 예측.

Simplified Weaning Index(SWI)
= f_mv × (PiP − PEEP / MIP) × (PaCO2 / 40)
SWI < 9/min → 93% success, SWI > 11/min → 95% failure.

이탈 평가 1st step — 호흡곤란을 시사하는 신체진찰 징후(주관적 관찰)를 확인한다.

• Nasal flaring(콧벌렁임)
• Accessory muscle recruitment(호흡보조근 동원)
• Chest retraction(흉부함몰 — 흉골상·늑간 공간의 함몰)
• Paradoxical motion of the rib cage and abdomen(흉곽·복부 역설운동)

이탈 평가 2nd step — 측정 가능한 객관적 수치(Objective values)로 이탈 가능성을 판정한다.

• Minute ventilation < 10 L/min
• Vital capacity > 10 mL/kg
• RR < 35
• Tidal volume > 5 mL/kg
• Max inspiratory pressure(MIP) < −25 cmH2O
• RR/Vt < 105 b/min/L (= RSBI)
• PaCO2 < 50 mmHg
• PaO2 > 60 mmHg (FiO2 0.35)

Spontaneous Breathing Trial(SBT, 자발호흡시험) — RSBI 등 기준이 충족되면 실제로 기계 보조를 줄이거나 떼어 본다. tube는 유지한다.

두 가지 방법(Two method): Ventilator circuit 또는 T-piece

• Ventilator type: PEEP 1~5 또는 PS 5~7 cmH2O로 낮춰 관찰
• T-piece: 기계를 끄고 tube만 남긴 채 관찰
• 시간: 2시간 미만(30~120분)

ETT(기관내관)를 통한 호흡일은 발관 후 상기도 부종으로 인한 호흡일과 유사하다. 두 방법 간 우열은 없으므로 둘 다 활용해 결정한다.

SBT(T-tube) 관련 실제 적용과 단원 마무리. 기계를 끈 채 T-tube만으로 며칠 두기도 하지만, 이탈을 결정했다면 tube도 가급적 빨리 빼야 한다. 약한 환자에게 T-tube 자발호흡 시험을 너무 길게 끌면 오히려 지쳐(타버려) 손상이 생길 수 있다.

강의 요약: 인공호흡기 시작 mode → setting → complication → weaning 순으로 다루었다.

2024-35 / 2023-41 (본2-1 기말 호흡기) — VAP 예방법 기출. 강의자료 정답은 5번(기관내관 최단 기간 유지). 단, KMLE 동일 유형에서는 예방법으로 반좌위(semi-recumbent, head elevation)가 정답으로 제시되며, 예방적 항생제는 효과 없음에 주의.