KR20070004888A - 복수 개의 폐의 위치에 따라서 환자의 폐를 환기하기위하여 인공호흡기의 적어도 하나의 환기 파라미터를제어하는 방법과 장치 - Google Patents

복수 개의 폐의 위치에 따라서 환자의 폐를 환기하기위하여 인공호흡기의 적어도 하나의 환기 파라미터를제어하는 방법과 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공적으로 환기되는 환자의 폐에 공기를 공급하는 인공호흡장치에 있어서 적어도 하나의 환기압을 복수 개의 폐의 위치에 따라서 제어하는 방법과 장치에 관한 것이다. 운동회전요법의 가능성을 증진시키기 위해, 정의된 폐위치에 따라서, 그리고 상기 정의된 폐위치와 관련한 폐상태에 대한 정보에 따라서 적어도 하나의 환기압이 제어된다.
환기압, 운동회전요법, 환기 파라미터, 위치액츄에이터

Description

복수 개의 폐의 위치에 따라서 환자의 폐를 환기하기 위하여 인공호흡기의 적어도 하나의 환기 파라미터를 제어하는 방법과 장치{Method and apparatus for controlling at least one ventilation parameter of an artificial ventilator for ventilating the lung of a patient in accordance with a plurality of lung positions}
본 발명은 복수 개의 폐의 위치에 따라 인공적으로 환기되는 환자의 폐에 대한 상태를 기록하는 방법과 장치, 그리고 복수 개의 폐의 위치에 따라 환자의 폐를 인공적으로 환기시키는 인공호흡기에서 적어도 하나의 환기 파라미터를 제어하는 방법과 장치에 관한 것이다. 나아가, 인공적으로 환기되는 환자의 폐에 대한 위치변화를 제어하는 방법과 장치에 관한 것이다. 본 발명을 수행함에 있어, 환자는 간호용 침대에 누워 있고, 인공 환기되는 폐의 위치는 위치 액츄에이터에 의해 움직이거나 변경될 수 있는 것으로 가정한다. 예를 들어, 상기 간호용 침대는 길이 방향의 축 둘레를 회전각도에 따라 회전하는 회전 침대이다.
급성 폐질환, ALI(acute lung injury:급성 폐손상) 및 ARDS(acute respiratory distress syndrome:급성호흡부전증후군)에 대한 치료는 중환자실에 있는 중환자의 치료에 있어서 여전히 중요한 문제들 중의 하나이다. 과거 20년 동안 의 집중적인 연구에도 불구하고 호흡부전은 환자들의 장단기적인 결과에 부정적인 영향을 미친다. 산소화 장애를 치료하고 인공호흡기로부터 폐를 보호하는 다른 형태의 인공호흡방법이 고안되고 별도의 치료방식들이 평가되었다.
동적 몸체 위치잡기(운동회전요법 또는 축회전요법)는 브라이언(Bryan)에 의해 1974년 처음으로 소개되었다. 이 기술은 ALI나 ARDS 환자의 폐확장부전을 해소하고 폐기능, 특히 동맥산소화를 증진시키는 것으로 알려져 있다. 운동회전요법은 비(非)침습성이고 비교적 저렴한 방법이어서, 전체적인 건강상태나 손상정도가 폐손상과 ARDS에게 걸리기 쉬운 환자에게 예방차원으로도 사용될 수 있다. 운동회전요법이 인공호흡기 치료과정에서 일찍 시작되었다면 폐렴과 폐합병증 발생률이 줄어들고 생존률이 증가했을 것이다. 이러한 치료 방법으로 기계적 인공호흡의 침습, 즉, 기도내압과 폐용적과 기계적 인공호흡 시간 및 중환자실에서의 체류기간을 줄일 수 있다.
소정의 기간에 대한 적정 각도에서 나머지 부분과 연속적 또는 비연속적 방식으로 사용되어지는 특수 회전 침대를 이용해 본 발명에 따른 운동회전요법을 적용할 수 있다. 호흡부전에 대한 축회전의 효과는 일반적으로 기관지 내의 분비액(점액)과 하부폐(종속적)로부터 상부폐(독립적)로 가는 세포 간 분비액을 재분배하고 유통하는 것이며 이것은 결국 부분 환기와 관류의 조화를 증진시킨다. 그 결과로, 산소화는 증가하고 폐내단락은 줄어든다. 환자를 회전시킴으로써 흉부로부터 림프흐름을 증진시킨다. 게다가, 운동회전요법은 이미 허탈된 폐의 동원을 증진시켜 기도내압이 같거나 훨씬 낮은 상태에서 폐확장부전의 양을 줄이게 된다. 동시 에, 현재의 열린 폐 영역은 하부폐 영역에 있는 허탈하기 쉬운 폐포의 반복적인 개폐에 의해 전형적으로 야기되는 전단응력으로부터 보호된다.
H.C.Pape 외:"초기의 운동 위치 잡기는 다중 외상 환자의 폐기능에 유익한가?", 상해편, Vol.29, No.3, pp. 219-225, 1998. 이것은 회전 침대 위에 있는 환자의 연속적인 축회전과 관련된 운동회전요법을 이용하는 것으로 알려져 있다. 운동회전요법은 손상된 폐기능 환자와 외상 후 폐기능부전 및 ARDS 환자의 산소화를 개선하는 것으로 밝혀졌다.
그러나, 운동회전요법은 특별히 설계된 회전침대를 필요로 하기 때문에 널리 사용되지는 않는다. 더욱이, 운동회전요법은 표준화된 치료 파라미터들, 15분의 주기, 및 45도 이상의 일면에서 45도 이상의 다른 면으로 일반적인 동일한 회전을 가진다. 이 회전 파라미터들은 환기효과와 회전 활동을 연계한 정보의 부족으로 인해 실제로 거의 변경되지 않는다. 이와 유사하게, 당업자는 연계된 정보의 부족으로, 환자를 회전시켜 치료하는 데 필요한 기계적 환기 파라미터를 적극적으로 사용하지 않아 운동회전요법의 유용한 효과를 이용하는 데 어려움을 겪는다.
[기술적 해결방법]
본 발명의 목적은 운동회전요법의 잠재력(potential)을 증진시키는 것이다.
상기 목적을 성취하기 위한 본 발명의 제1측면에 의하면, 복수 개의 폐의 위치에 따라 인공적으로 환기하는 환자의 폐의 상태를 기록하고, 간호용 침대에 누워있는 상기 환자와 상기 인공적으로 환기하는 폐의 위치는 위치 액츄에이터에 의해 움직일 수 있는 기록방법에 있어서,
a) 위치 액츄에이터에 의해 인공적으로 환기하는 폐를 정의된 폐의 위치로 옮기는 단계;
b) 인공적으로 환기하는 폐의 상태를 결정하는 단계; 및
c) 인공적으로 환기하는 폐의 상태를 상기 정의된 폐의 위치에 따라 기록하는 단계를 포함하는 기록방법이 제공된다.
상기 본 발명의 제1측면에 대응하는 기록장치로서, 간호용 침대에 누워있는 인공적으로 환기되는 환자의 폐의 상태를 복수 개의 폐의 위치에 따라 기록하는 기록장치에 있어서,
a) 상기 인공적으로 환기되는 폐를 정의된 폐의 위치로 옮기는 위치 액츄에이터;
b) 상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태를 결정하는 결정수단; 및
c) 상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태를 상기 정의된 폐의 위치에 따라 기록하는 수단을 포함하는 기록장치가 제공된다.
상기 본 발명의 제1측면은 인공적으로 환기되는 폐의 위치 변화에 따라 인공적으로 환기되는 폐의 상태도 바뀐다는 것을 인지하는 데 바탕을 두고 있다. 따라서, 인공적으로 환기하는 폐의 상태를 정의된 폐의 위치에 따라 기록함으로써 다른 수단을 이용해 폐를 치료할 수 있다.
더욱이, 상기 목적을 성취하기 위한 본 발명의 제2측면에 의하면, 환자의 폐를 인공적으로 환기시키는 인공호흡기의 적어도 하나의 환기 파라미터를 복수 개의 폐의 위치에 따라 제어하고, 간호용 침대에 누워있는 상기 환자와 상기 인공적으로 환기하는 폐의 위치는 위치 액츄에이터에 의해 움직일 수 있는 제어 방법에 있어서,
a) 제 1 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 1 상태와 제 2 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 2 상태의, 적어도 두 개의 지지점에 기초한 폐의 상태에 대한 정보를 얻는 단계;
b) 위치 액츄에이터에 의해 인공적으로 환기하는 폐를 정의된 폐의 위치로 옮기는 단계; 및
c) 정의된 폐의 위치와 상기 정의된 폐의 위치와 관련된 폐의 상태에 대한 정보에 따라 적어도 하나의 환기 파라미터를 제어하는 단계를 포함하는 제어방법이 제공된다.
상기 본 발명의 제2측면에 대응하는 제어장치로서, 간호용 침대에 누워있는 환자의 폐를 인공적으로 환기시키는 인공호흡기의 적어도 하나의 환기 파라미터를 복수 개의 폐의 위치에 따라 제어하는 제어장치에 있어서,
a)제 1 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 1 상태와 제 2 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 2 상태의, 적어도 두 개의 지지점에 기초한 폐의 상태에 대한 정보를 얻는 수단;
b) 상기 인공적으로 환기되는 폐를 정의된 폐의 위치로 옮기는 위치 액츄에이터; 및
c) 정의된 폐의 위치와 상기 정의된 폐의 위치와 관련된 폐의 상태에 대한 정보에 따라 적어도 하나의 환기 파라미터를 제어하는 수단을 포함하는 제어장치가 제공된다.
상기 본 발명의 제2측면은 인공적으로 환기되는 폐의 위치 변화에 따라 인공적으로 환기되는 폐의 상태도 바뀐다는 것을 인지하는 데 바탕을 두고 있으며, 최적화된 환기를 가능하게 한다. 이미 알려진 운동회전요법은 이렇게 뒷받침된다. 더욱 상세히 말하자면, 두 번째 발명에 따른 최적화된 환기는 최상부에 위치한 폐는 회전요법 시 발생하는 이중압력에서 벗어난다는 사실을 염두에 둔다. 예를 들어, 회전 시 적어도 하나의 환기압력을 최적화시키기 위해 인공적으로 환기되는 폐의 적어도 제 2 상태가 결정되고 기 결정된 인공적으로 환기되는 폐의 제 1 상태와 비교되는데 여기서, 적어도 하나의 환기 압력은 인공적으로 환기되는 폐의 제 1 상태와 제 2 상태의 차에 따라 제어된다.
더욱이, 상기 목적을 성취하기 위한 본 발명의 제3측면에 따르면, 인공적으로 환기되는 환자의 폐의 위치 변화를 제어하고, 간호용 침대에 누워있는 상기 환자와 상기 인공적으로 환기되는 폐의 위치는 대응하는 위치 액츄에이터에 의해 변경될 수 있는 위치잡는 방법에 있어서,
a) 복수 개의 위치 주기 및 복수 개의 진폭 또는 그들 중 어느 하나의 분포를 갖는 주기적인 제어신호를 공급하는 단계 및
b) 상기 주기적인 제어신호에 의해 위치 액츄에이터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 잡는 방법이 제공된다.
상기 본 발명의 제3측면에 대응하는 위치잡기 장치로서, 간호용 침대에 누워있는 환자의 인공적으로 환기되는 폐의 위치 변화를 제어하는 위치잡기 장치에 있어서,
a)상기 인공적으로 환기되는 폐의 위치를 변경시키는 위치 액츄에이터;
b) 복수 개의 위치 주기 및 복수 개의 진폭 또는 그들 중 어느 하나의 분포를 갖는 주기적인 제어신호를 공급하는 수단; 및
c) 상기 주기적인 제어신호에 의해 위치 액츄에이터를 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 잡기 장치가 제공된다.
상기 본 발명의 제3측면은 위치 액츄에이터를 제어하는 제어신호의 파라미터와 그에 따른 폐의 위치가 성공적인 운동회전요법에 영향을 미친다는 것을 인지하는 데 바탕을 두고 있다. 폐가 한쪽 방향으로 돌아 시작위치로 되돌아 오는데 걸리는 시간 주기인 회전주기 또는 이동주기는 중요한 파라미터이다. 본 발명의 제3측면에서 더욱 인지할 것은 회전주기 및 회전 진폭 또는 그들 중 어느 하나가 고정되어 있지 않고 소정의 평균 회전 주기 정도에서 통계적으로 다양할 경우에 운동회전요법은 더 향상될 수 있다는 것이다.
본 발명의 제1측면, 제2측면, 및 제3측면은 서로 조합될 수 있다. 아래에 설명되는 바람직한 측면은 상기 각각의 발명의 측면에 적용될 수 있다.
일 측면에 따라서, 상기 간호용침대는 간호용침대의 길이방향축 둘레로 회전가능하고 상기 위치 액츄에이터는 간호용침대를 간호용침대의 길이방향축 둘레로 회전시키는 모터이거나, 상기 위치 액츄에이터는 환자의 아래에 제공되는 공기 충진 또는 유체 충진 완충물을 포함하는 것도 가능하다.
또 하나의 측면에 따라서, 상기 정의된 폐의 위치는 위치 액츄에이터의 소정의 스텝(step) 크기에 의해 결정되거나 상기 정의된 폐의 위치는 실재 폐의 위치를 측정하는 위치 감지기의 피드백 신호에 따라 결정되는 것도 가능하다.
또 하나의 측면에 따라서, 상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태는 폐의 형태 및/또는 폐의 기능에 대한 부분적 또는 전체적 정보를 측정한 것이다.
부분적 정보는 폐의 일부분에 대한 특정한 치료를 가능하게 하고 전기 임피던스 단층촬영(EIT)이나 컴퓨터 단층촬영(CT)과 같은 화상화 방법에 의해 인지될 수 있다. 단순히 전체 폐의 거동을 측정하는 것을 제외하고, 예를 들어, 가스 교환 측정에 의한 폐의 전체 정보를 얻는 것은 더욱 쉬운 일이다.
폐 단층촬영은 폐의 구조적 특징, 즉, 폐의 해부와 폐의 이상을 고려하는 반면, 폐기능은 폐의 기계적 거동뿐만 아니라 환기 및 혈액의 흐름과 같은 동적 거동을 다룬다.
바람직한 일 측면에 따라서, 상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태는 폐의 전체 기체 교환에 관한 기능성을 측정하는 것이다. 아래에 전체 기체 교환을 결정하는 다중적인 방법과 장치들을 설명한다.
폐의 상태는 한 회의 호흡으로 내뿜는 CO2 농도를 기반으로 하여 결정된다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 2004년 3월 26일에 출원된 "폐확장부전에 대한 호흡을 최적화하기 위한 비(非)침습성 방법 및 장치"라는 이전의 유럽특허신청서를 참고한다.
나아가, 폐의 상태는 헤모글로빈 산소 포화(SO2)를 기반으로 결정된다. 이것은 포화 감지기에 의해 수행될 수 있다. 편리하게도, 피드백 제어 루프는 인공호흡기에서 흡입산소분율(FiO2)을 제어하여 헤모글로빈 산소 포화(SO2)를 일정하게 유지하고 데이터 프로세서는 흡입산소분율(FiO2)을 제어하는 과정에서부터 기도내압이 변화하는 동안 폐포 열림과 폐포 닫힘에 대응하는 기도내압의 수준을 결정한다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 WO 00/44427 A1을 참고한다.
나아가, 폐의 상태는 단위 회당 내뿜는 CO2 체적을 기반으로 하여 결정될 수 있다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 WO 00/44427 A1을 참고한다.
나아가, 폐의 상태는 호기말 CO2 농도를 기반으로 하여 결정될 수 있다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 WO 00/44427 A1을 참고한다.
나아가, 폐의 상태는 산소 paO2의 동맥분압을 기반으로 하여 결정될 수 있다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 1998년 11월 S. Leonhardt 외 "Optimierung der Beatmung beim akuten Lungenversagen durch Identifikation physiologischer KenngroBen" 532-539 페이지를 참고한다.
또 하나의 측면에 따라서, 폐의 상태는 폐의 유순도(compliance)를 기반으로 하여 결정될 수 있다. 여기서, 유순도는 최대흡기압과 호기말양압과의 압력차(PIP-PEEP)에 의해 나눠지는 일 회 호흡 용적에 의해 정의될 수 있다. 관련하여 유순도의 정의는 WO 00/44427 A1을 참고한다.
또 하나의 측면에 따라서, 폐의 상태는 흡입 및/또는 호기 동적(expiratory dynamic) 기도저항을 기반으로 하여 결정될 수 있는데, 여기서, 이러한 저항은 호흡되는 기체의 흐름에 의해 나누어지는 추진압력차(cmH2O/l/s)로 정의할 수 있다. 관련하여 상기 저항의 정의는 WO 00/44427 A1을 참고한다.
또 하나의 측면에 따라서, 상기 결정된 폐의 상태는 폐포사강에 민감하다. 상기 목적은 PEEP(호기말양압)과 PIP(최대흡기압)을 적절히 조절함으로써, 폐포사강을 보상하는 것이다. 인공적으로 환기되는 폐의 폐포사강 변화를 결정하는 서로 분리되거나 조합된 다양한 방법과 장치가 알려져 있다.
또 하나의 측면에 따라서, 폐의 상태는 전기 임피던스 단층촬영 데이타를 기반으로 하여 결정될 수 있다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 WO 00/33733 A1 과 WO 01/93760 A1 을 참고한다.
나아가, 폐기능 평가를 위해, 기체교환효과와 혈행역학적 효율 측정을 조합할 수 있는 알려진 다른 많은 치료방법들과 장치들이 도입되어 인공적으로 환기되는 폐의 상태를 결정할 수 있다. 이것들 중 몇몇은 폐단락분율, 산소추출율(OER), 혈관외 폐수분, 폐혈관저항(PVR), 및 유순도 등을 포함한다.
나아가, 폐의 동원(recruitment)과 기계적 기능의 평가를 위해 알려진 다른 많은 치료방법들과 장치들이 도입되어 인공적으로 환기되는 폐의 상태를 결정할 수 있다. 이것들은 호기 및 흡기 압력-용적 곡선의 상변곡점과 하변곡점, 최대 압력-용적 유순도 점(Pmax), 및 다른 것들을 포함한다.
또 하나의 측면에 따라서, 상기 인공적으로 환기되는 폐의 결정된 상태는 대응하는 폐의 정의된 위치에 따라 컴퓨터에 의해 기록되고, 바람직하게는, 상기 기록된 데이타는 그에 따라 스크린에 나타난다.
첫 번째 발명의 해결책에 따른 기록 방법과 기록 장치는 두 번째 발명의 해결책에 따른 제어 방법과 제어 장치에 대한, 그리고 세 번째 발명의 해결책에 따른 위치잡기 방법과 위치잡기 장치에 대한 폐의 상태에 대한 정보를 제공하는 데 이용될 수 있다.
일 측면에 따라서, 소정의 차동(差動) 스텝의 크기는 각 차동(差動) 스텝의 크기 마다 인공적으로 환기되는 폐의 상태에 대한 지지점을 획득하는 위치 액츄에이터에 반복적으로 적용되어 결국엔 인공적으로 환기되는 폐의 상태에 대한 그러한 지지점이 소정의 폐의 위치 전 영역에 걸쳐 결정된다.
상기 지지점들에 대한 감도를 높이기 위해서, 폐의 상태에 대한 정보는 두 인접하는 지지점들 사이의 차에 따라 지지점들 사이에서 보간법을 사용할 수 있다. 두 개 이상의 지지점들을 기반으로 한 다른 보간법, 예를 들어, 최소 제곱법 등을 이용해 폐 위치의 소정 영역에 대한 폐의 상태 정보의 곡선을 얻을 수 있다.
이렇게 얻어진 폐의 상태 정보를 이용해 두 번째 발명의 해결책에 따른 폐 위치의 소정 영역에 대한 인공적으로 환기되는 폐의 적어도 하나의 환기 파라미터를 최적화할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 환기 파라미터가 제어되어 폐의 상태 정보는 폐 위치의 소정 영역에 걸쳐 균일한 분포를 나타낸다. 따라서, 폐 위치의 소정 영역에 걸친 폐의 상태 정보에 대한 편차는 대응하는 폐의 위치에 따른 적절한 환기 파라미터를 적용함으로써 줄일 수 있다. 대안으로, 하나의 환기 파라미터 값은 폐의 위치 영역에 걸친 폐의 상태 정보에 의해 결정되는 것처럼 상기 곡선을 이용해 결정되어 최대 폐기능을 확보할 수 있다.
또 하나의 측면에 따라서, 적어도 하나의 환기 파라미터가 제어되어 인공적으로 환기되는 폐의 상태 정보에 대한 두 개의 지지점의 차에 따라서 상기 결정된 폐포사강 변화를 보상할 수 있다. 이러한 목적으로, 한편에는 폐포사강과 다른 한편으로는 PIP(최대흡기압)과 그에 따른 PEEP(호기말양압)의 영향과의 관계를 보여주며 대응하는 폐에 대한 특성곡선을 기록할 수 있다. 이러한 특성 곡선에 기초하여 PIP(최대흡기압) 및/또는 PEEP(호기말양압)은 폐포사강에서의 어떤 변화를 보상하도록 결정할 수 있다. 특성 곡선에 의한 별도의 회전각을 고려하기 위해, 복수 개의 폐 위치에 따른 폐포사강 대(對) PIP 및/또는 PEEP의 상태가 결정된다.
이렇게 얻어진 폐의 상태 정보를 이용해 세 번째 발명의 해결책에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제어된 위치 변화를 또한 최적화할 수 있다. 세 번째 발명의 해결책에 따라, 복수 개의 위치 주기 및/또는 복수 개의 진폭에 대한 분포가 제공되어야만 한다. 이것은 제 1 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 1 상태와 제 2 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 2 상태, 적어도 두 개의 지지점에 기초한 폐의 상태에 대한 정보를 기반으로 하여 자동적으로 수행된다. 예를 들어, 특정한 폐의 상태 정보를 배정하는 색인표가 제공되고, 위치 액츄에이터에 대응하는 제어 신호는 특정한 위치 주기와 특정한 위치 진폭을 가진다. 따라서, 위치 액츄에이터에 대한 제어신호는 폐의 위치의 소정의 영역에 걸친 복수 개의 곡선으로 만들어져 시간에 대한 위치 주기 및/또는 진폭을 나타낸다.
대안으로, 상기 분포는 소정의 분포를 제공하는 주기적인 제어 신호의 주어진 세트(set)에 기초한 사용자의 인테페이스(interface)를 통해 콤파일(compile)될 수 있다.
대안으로, 상기 분포는 자동적으로 또는 온라인으로 미리 콤파일될 수 있고 알려진 확률분포를 따를 수 있거나 생물학적 변이성을 따를 수 있다. 예를 들어, 인간의 심장박동은 특징적인 생물학적 변이성을 따르는데 위에서 설명된 목적에 부합되도록 변화되거나 적응될 수 있다.
본 발명의 다른 목적과 특징은 후술하는 상세한 설명을 참조하여 명확하게 이해된다. 첨부한 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 간호용 침대를 예시한 도면.
도 2는 수평위치에 있는 위치 액츄에이터의 제 1 예를 보여주는 도면.
도 3은 기울어진 위치 액츄에이터의 제 1 예를 보여주는 도면.
도 4는 수평위치에 있는 위치 액츄에이터의 제 2 예를 보여주는 도면.
도 5는 기울어진 위치 액츄에이터의 제 2 예를 보여주는 도면.
도 6은 적어도 하나의 환기압력을 제어하는 방법에 대한 모니터링 스크린을 개략적으로 보여주는 도면.
도 7은 운동회전요법동안 폐포의 동원(recruitment) 조치를 보여주는 도면.
도 8은 운동회전요법동안 폐의 동원(recruitment) 조치가 성공적으로 수행된 후의 적정(滴定)과정을 보여주는 도면.
도 9는 회전각에 따라 PIP와 PEEP를 제어함으로써 폐의 인공환기를 보여주는 도면.
도 10은 도 9에 따른 회전 주기 동안 PIP와 PEEP를 제어할 때의 모니터링 스크린을 개략적으로 보여주는 도면.
도 11은 운동회전요법동안 paO2, paCO2, 및 pHa의 측정을 나타내는 그래프.
도 12는 운동회전요법동안 유순도(compliance)의 측정을 나타내는 도면.
도 1은 본 발명에 따른 간호용 침대를 예시한 도면이다. 상기 간호용 침대(101)는 장착되어 화살표(102)가 지시하는 것처럼 간호용 침대의 길이방향 축 둘레로 회전될 수 있다. 회전각은 제어부(104)에 의해 제어되는 위치 액츄에이터(103)에 의해 변경가능하다.
환자(105)는 상기 간호용 침대(101)에 고정되고 인공호흡기(106)에 의해 인공적으로 환기된다. 상기 위치 액츄에이터(103)는 상기 제어부(104)에 의해 제어될 수 있고 환자는 회전하여 인공적으로 환기되는 폐의 정의된 위치에 놓인다. 환자가 침대에 수평하게 누워있다면 폐의 회전각이 0°인 위치임을 나타내고 침대 자체도 수평으로 놓이게 된다. 상기 제어부(104)와 연결된 휴대용 위치 감지기를 환자의 흉부에 부착함으로써, 폐의 위치를 측정할 수 있다. 도 1에 나타낸 상기 간호용 침대(101)는 또한 상기 간호용 침대(101)의 회전각을 측정함으로써 환자의 폐의 회전 각을 결정하도록 한다.
상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태는 적당한 측정 장치(107)를 이용한 다양한 방법을 통해서 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 측정 장치(107)는 상기 인공호흡기(106)로부터 얻어지는 기도 내압, 호기 기체의 구성, 및 흡기와 호기 기체 용적과 같은 데이타를 이용하여 폐의 상태를 결정할 수 있다. 정의된 폐의 위치에서 연속적 또는 산발적으로 폐의 상태를 결정하기 위한 측정이 가능하다. 폐의 상태를 결정하는 방법이 아래에서 예시된다:
- 폐의 상태는 한 회의 호흡으로 내뿜는 CO2 농도를 기반으로 하여 결정된다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 2004년 3월 26일에 출원된 "폐확장부전에 대한 호흡을 최적화하기 위한 비(非)침습성 방법 및 장치"라는 유럽특허신청서를 참고한다.
- 폐의 상태는 헤모글로빈 산소 포화 (SO2)를 기반으로 결정된다. 이것은 포화 감지기에 의해 수행될 수 있다. 편리하게도, 피드백 제어 루프는 인공호흡기에서 흡입산소분율(FiO2)을 제어하여 헤모글로빈 산소 포화(SO2)를 일정하게 유지하고 데이터 프로세서는 흡입산소분율(FiO2)을 제어하는 과정에서부터 기도내압이 변화하는 동안 폐포 개폐에 대응하는 기도내압의 수준을 결정한다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 WO 00/44427 A1을 참고한다.
- 폐의 상태는 단위 회당 내뿜는 CO2 체적을 기반으로 하여 결정된다. 관련 하여 이러한 방법과 장치는 WO 00/44427 A1을 참고한다.
- 폐의 상태는 호기말 CO2 농도를 기반으로 하여 결정된다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 WO 00/44427 A1을 참고한다.
- 폐의 상태는 산소 paO2의 동맥분압을 기반으로 하여 결정된다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 1998년 11월 S. Leonhardt 외 "Optimierung der Beatmung beim akuten Lungenversagen durch Identifikation physiologischer KenngroBen" 532-539 페이지를 참고한다.
- 폐의 상태는 폐의 유순도(compliance)를 기반으로 하여 결정된다. 여기서, 유순도는 최대흡기압과 호기말양압과의 압력차(PIP-PEEP)에 의해 나눠지는 일 회 호흡 용적에 의해 정의될 수 있다. 관련하여 유순도의 정의는 WO 00/44427 A1을 참고한다.
- 폐의 상태는 흡입 및/또는 호기 동적(expiratory dynamic) 기도저항을 기반으로 하여 결정되는데, 여기서, 이러한 저항은 호흡되는 기체의 흐름에 의해 나누어지는 추진압력차(cmH2O/l/s)로 정의할 수 있다. 관련하여 상기 저항의 정의는 WO 00/44427 A1을 참고한다.
- 폐의 상태는 전기 임피던스 단층촬영 데이타를 기반으로 하여 결정된다. 관련하여 이러한 방법과 장치는 WO 00/33733 A1 과 WO 01/93760 A1 을 참고한다.
하기에서, 도 2 내지 도 12를 이용해 환자의 치료를 위한 예가 보다 상세하게 설명될 것이다.
동원조치(Recruitment Maneuver)
0°회전각에서 PEEP는 예상되는 폐포 폐압 이상으로 조절된다(폐질환에 따라 15 - 25 cmH2O). PIP는 적절한 환기를 위해 PEEP 보다 충분히 높게 설정된다.
회전이 시작되고 각각의 폐는 상부로 이동했을 때 따로따로 열리게 된다.
회전각이 증가하고 PIP의 단계적인 증가로 최대회전각에 도달하기 전에 5 - 20 회의 호흡을 시작한다. PIP는 최대 회전각에서 최대값(폐질환에 따라 45 - 65 cmH2O)을 갖는다.
최대회전각을 넘어섰을 때 PIP는 5 - 20 회의 호흡 사이에서 감소한다.
각각의 폐가 상기 방식으로 분리되어 동원된 후에(환자를 양쪽으로 회전시킴으로써), PIP는 적절한 환기를 유지하기 위해 각각의 폐에 대해 분리되어 조절된다.
폐쇄호기말양압을 알기 위한 PEEP 적정( 滴定 )
동원 조치 후, PEEP는 회전각이 감소함에 따라 연속적으로 감소한다. 인공적으로 환기되는 폐의 상태는 연속적으로 기록된다.
0°회전각의 주어진 PEEP에서 시작해서, PEEP는 낮아져 최대회전각에서 1 - 2 cmH2O 까지 줄어들 것이다(1 과정). 상기 신호에서 폐포 허탈의 징후가 없다면, PEEP의 수준은 기록되고 0°인 이전 설정까지 연속적으로 증가될 것이다. 환자가 다른 쪽으로 회전되는 동안 PEEP는 같은 방법으로 줄어든다.(2 과정). 상기 신호에서 폐포 허탈의 징후가 없다면, PEEP의 수준은 상기값으로 유지되고 환자는 0°로 돌아온다.
0°회전각에서 허탈이 없다면, 상기 1, 2 과정은 폐포 허탈의 징후가 발생할 때까지 PEEP 수준이 감소되어 진행된다. 이러한 허탈이 일어나는 PEEP의 수준은 각각의 방향에 대해서 기록된다. PEEP는 환자가 0°로 돌아오는 동안 0°인 이전 설정까지 연속적으로 증가될 것이다. 폐의 이력거동으로 인해 폐의 허탈 징후가 있다면, 상기 설명된 것처럼 다시 폐를 열기 위해 이 단계에서 동원 조치가 행해질 것이다.
폐를 여는 조건으로 지속하기 위해 PEEP는 폐허탈이 발생하는 쪽에서 알게 된 폐쇄압력보다 2 cmH2O 높게 설정된다.
이후, PEEP는 폐쇄압력을 모르는 쪽으로 환자가 회전하는 동안 위에서 설명된 방식으로 줄어든다. 허탈이 이쪽에서도 발생하면, PEEP가 기록되고 폐는 다시 열리게 된다.
회전 시 환기 파라미터의 제어
각 방향의 PEEP 허탈압력이 결정된 후 PEEP는 각 방향에서 필요로 하는 수준이하로 떨어지지 않게끔 계속되는 회전을 통해 연속적으로 조절될 것이다.
PEEP와 유순도는 회전 각도에 따라 변화하므로 조절될 필요가 있다. 따라서, 회전요법동안 PIP 수준은 체중에 따른 6 - 10 ml/kg의 영역 내에서 일 회 호흡용적을 유지하며 환자를 충분히 환기하기 위해, 인공적으로 환기되는 폐의 제 1 상태와 제 2 상태의 차에 따라 호흡 때마다 연속적으로 조절된다.
나아가, PIP 압력이 이미 매우 낮다면 호흡률(RR)을 조절함으로써 유순도의 변경없이 PIP를 일정하게 유지하는 게 바람직할 수 있다. 그렇게 되면 PIP를 일정하게 유지하는 동안 환자를 충분히 환기하기 위해, RR은 호흡 때마다 연속적으로 조절된다.
회전주기의 변수는 운동회전요법의 효과를 훨씬 더 증진시킨다. 예를 들어, 후술하는 변수방식들이 적용될 수 있다:
- 회전각, 속도, 및 휴지기간에 대한 최소 최대 배정으로 몇 분에서 몇 시간 사이의 파장을 가지는 사인파 변수.
- 몇 분에서 몇 시간 사이의 램프(ramp)주기와 회전각, 속도, 및 휴지기간에 대한 최소 최대 배정을 가진 어떤 범위안에서의 변수 같은 램프(ramp).
- 선택한 평균값의 0%에서 100%사이의 균등확률분포에서부터 이 파라미터의 크기의 평균 시퀀스(sequence)의 50%에서 200%의 진폭을 갖는 단독 변이 수준(생물학적 변이성)에서 주어진 평균값에 대한 기대 외 변수.
- 변이성은 최소 허용에서부터 최대 허용까지의 전체 영역을 포함하는 기술적 접근에 따라 결정될 수 있다.
- 회전 파라미터의 분포는 가우스분포 또는 생물학적 분포이다.
회전주기에 더하여, 회전각, 회전 속도, 및 휴지기간은 다양할 수 있다. 회 전각, 회전속도, 및 휴지시간을 조절하기 위해 일정할 필요가 있는 각과 휴지기간 등의 평균곱이 정의될 수 있다. 예를 들어:
- 회전각이 주어진 회전각에 대해 무작위로 변화하는 동안, 휴지기간은 주어진 회전 속도에서 각과 시간의 곱을 대략적으로 일정하게 유지하도록 조절된다.
- 회전각이 주어진 회전각에 대해 무작위로 변화하는 동안, 회전속도는 휴지기간을 적용하지 않고 각과 속도의 곱을 대략적으로 일정하게 유지하도록 조절된다.
도 2는 초기 위치를 나타내는 수평위치에 있는 위치 액츄에이터의 제 1 예를 보여주는 도면으로 반듯이 누운 환자(201)를 개략적으로 보여주고 있다. 화상(畵像)진찰에서처럼, 환자는 발쪽에서 보여진다. 따라서, 오른쪽 폐(R)는 도 2의 왼쪽에 있고, 왼쪽 폐(L)는 도 2의 오른쪽에 있다. 반면에 심장은 중앙 앞쪽에 위치해 있다.
본 발명에 따른 방법들은 엎드려 있는 환자에게도 동일하게 적용할 수 있다는 것을 논리적 연계성으로 인지해야만 한다.
환자는 세 개의 공기완충제(203,204,205)를 덮고 있는 지지면(202)에 누워있다. 간호용 침대의 고정된 프레임(206)에 장착되어 있는 공기완충제는 적당한 공기압으로 간호용 침대의 수평 방향으로 부풀려져 있다. 공기완충제(203,204,205)의 공기압은 공기완충제(203,204,205)에 펌프로 공기를 넣거나 뺌으로써 제어부에 의해 제어될 수 있다. 물론, 공기 외의 다른 유체도 사용가능하다.
특별한 방법으로 공기완충제(203,204,205)의 공기압을 변경함으로써,지지 면(202)이 회전되며 인공적으로 환기되는 폐도 회전하게 된다. 환자의 흉부에 부착된 위치 감지기를 통해 인공적으로 환기되는 폐의 회전각의 동시 측정으로 인공적으로 환기되는 폐의 회전각은 정의된 위치에 맞게 조절될 수 있다. 대안으로, 소정의 스텝의 크기, 즉, 각 공기 완충제의 공기압에 의해 정의된 폐의 위치에 도달될 수 있다.
도 3은 공기 완충제 내의 공기압에 대한 특정한 설정으로 인한 기울어진 위치 액츄에이터의 제 1 예를 보여주는 도면이다. 도 2와 비교했을 때, 이 특별한 예시에서, 좌측 공기 완충제(303) 내의 공기압은 낮춰졌고, 중간 공기 완충제(304) 내의 공기압은 변동이 없으며, 우측 공기 완충제(305) 내의 공기압은 올라갔다.
이것은 지지면(302)의 회전을 야기하여 인공적으로 환기되는 폐를 회전시킨다. 주목할만한 것은 간호용 침대의 프레임(306)은 수평상태를 유지한다는 것이다.
도 4는 초기 위치를 나타내는 수평위치에 있는 위치 액츄에이터의 제 2 예를 보여주는 도면으로, 도 2의 설명에서 정의된 것처럼 반듯이 누운 환자(401)를 개략적으로 보여주고 있다.
간호용 침대의 프레임(403)에 부착된 지지면(402)에 환자는 누워있다. 프레임(403)은 제어부에서 받은 신호에 따라 위치 액츄에이터를 의미하는 모터에 의해 회전 가능하다. 프레임(403)의 회전은 막바로 환자를 회전시키고 따라서 인공적으로 환기되는 폐도 회전시킨다. 인공적으로 환기되는 폐에 대한 회전각의 동시 측정, 즉, 프레임(403)의 회전각의 측정을 통해 인공적으로 환기되는 폐의 회전각은 정의된 위치에 맞게 조절될 수 있다. 대안으로, 정의된 폐의 위치는 소정의 스텝의 크기, 즉, 스텝 모터를 이용한 소정 수의 스텝을 수행함으로써 정의된 폐의 위치에 도달될 수 있다.
도 5는 위치 액츄에이터의 특정한 설정으로 인한 기울어진 위치 액츄에이터의 제 2 예를 보여주는 도면이다. 위치 액츄에이터의 이러한 특정한 설정에서 환자의 왼쪽 폐는 올라간다. 지지면(502)과 간호용 침대의 프레임(503)은 모두 회전 가능하다.
도 6은 적어도 하나의 환기압력을 제어하는 방법에 대한 모니터링 스크린을 개략적으로 보여주는 도면이다. 온라인 상의 SpO2 신호 형식으로 환자의 생리학적 출력 정보에 대한 예뿐만 아니라 PIP 및 PEEP 형식으로 인공적으로 환기시스템의 입력이 나타나 있다. SpO2 신호는 산소 포화 수준을 나타낸다. PIP, PEEP, SpO2의 값은 인공적으로 환기되는 폐의 회전각에 걸쳐 원형좌표계에 나타난다. 도 6에 나타난 회전각은 -45°,0°,45°의 값에 대한 이중쇄선으로 나타난다. PIP, PEEP, SpO2의 값은 특정한 회전각의 축에 대해 직교한 축을 이용한 그래프에서 얻을 수 있다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 간호용 침대가 환자를 음의 회전각으로 돌릴 때, SpO2 신호값은 크게 증가하는 반면, 환자가 양의 회전각으로 돌 때는 SpO2 신호값이 감소한다.
SpO2 신호의 이러한 변수는 일정한 PIP와 PEEP의 값과 관련이 있다. 진단을 목적으로, 적어도 하나의 기도내압에 대한 변경 없이 회전 시 환자의 SpO2 신호값을 평가한다. 따라서, 도 7 내지 도 10은 생리학적 출력 정보에 대한 적어도 하나의 환기 압력을 제어하는 효과를 나타낸다.
도 7은 운동회전요법동안 폐포의 동원(recruitment) 조치를 보여주는 도면이다. 동원 조치가 0°회전각에서 시작되기 전, PEEP는 예상되는 폐포의 폐쇄압력(폐질환에 따라 15 - 25 cmH2O) 이상으로 조절된다. PIP는 적절한 환기를 하도록 PEEP 보다 충분히 높게 설정된다.
동원조치 동안 PIP는 단계적으로 증가 되어 되도록 많은 폐단위가 다시 열리도록 하고, 동시에 PEEP는 일정 수준을 유지하면서 새로 동원된 폐 조직의 열린 상태를 유지하도록 한다. 동원은 각각의 상부 폐가 중첩된 압력을 덜 수 있는 양과 음의 최대 회전 진폭까지 적용된다. 따라서, 각각의 폐는 상부에 위치할 때 따로따로 열리게 된다.
예를 들어 단계적으로 상승하는 PIP는 최대 회전각에 도달하기 전에 5 - 20 회의 호흡을 시작할 수 있고 PIP는 최대 회전각에서 최대값(폐질환에 따라 45 - 65 cmH2O)을 갖는다. 최대회전각을 넘어섰을 때 PIP는 초기값인 5 - 20 회의 호흡으로 감소한다.
각각의 폐가 상기 방식으로 분리되어 동원된 후에(환자를 양쪽으로 회전시킴으로써), PIP는 적절한 환기를 유지하기 위해 각각의 폐에 대해 분리되어 조절된다.
도 8은 운동회전요법동안 폐의 동원(recruitment) 조치가 성공적으로 수행된 후의 적정(滴定)과정을 보여주는 도면이다.
폐의 이력거동으로 인해, 폐포 동원 조치 동안 PIP와 PEEP에 대해서 얻어진 값이 너무 높아 폐조직이 동원되었을 때, 이러한 기도내압으로 폐를 더 환기할 수 없다. 따라서, 적정과정 동안 PIP와 PEEP를 시스템적으로 줄일 필요가 있다. 이러한 목적은 특정한 회전각에 대해서 모든 폐포를 열린 상태로 유지할려는 PEEP에 대해 최소값을 얻는 것이다. 더 환기하기 위해서 PEEP는 최소값보다 약간 높게 설정될 수 있고 PIP는 이상적인 일 회 호흡 용적에 따라 조절될 수 있다.
도 8A에 보여지는 것처럼 PIP와 PEEP는 양쪽 회전 진폭의 최대값을 향해 분당 단계적인 주기에 따라 전형적으로 줄어든다. 적정과정은 인공적으로 환기되는 폐를 양의 회전각(1 과정)으로 돌릴 때 PIP 및/또는 PEEP을 줄임으로써 시작된다. 인공적으로 환기되는 폐가 초기 위치, 즉, 0°회전각으로 돌아왔을 때, PIP와 PEEP는 초기값으로 설정된다. 인공적으로 환기되는 폐를 음의 회전각(2 과정)으로 돌릴 때 PIP 및/또는 PEEP는 다시 줄어든다. 생리학적 피드백 파라미터의 예로, 산소 포화 신호 SpO2가 도 8A에 파선(波線)으로 표시되어 있다. 산소 포화는 전체 회전 주기(1과정 + 2과정)동안 일정한데 이것은 심각한 허탈이 발생하지 않음을 나타낸다. 따라서, 적정과정은 계속 진행되어야 한다.
폐조직의 허탈 가능성을 증대시키기 위해, 이어지는 각 회전주기는 PIP와 PEEP에 대해 더 낮은값으로 시작한다. 도 8B는 적정과정의 추가적인 회전주기를 보 여준다. 최대 회전각에 도달한 PEEP의 최저값이 여전히 너무 높아 폐조직의 심각한 허탈을 야기할 수 없다는 것을 나타내며, 산소 포화 신호 SpO2는 도 8B에 나타난 회전주기 동안 다시 일정해진다.
도 8C에서처럼 다음 회전 주기가 시작되기 전에 PIP와 PEEP를 추가적으로 감소시킨다. 환자를 양의 회전각으로 회전하고 PEEP을 감소시켰을 때(1 과정), 산소 포화 신호 SpO2는 감소하는 변화를 보이게 된다. 이 변화가 확인되었을 때 기도내압은 더 이상 감소하지 않게 된다. 산소 포화 신호 SpO2의 변화가 확인되었을 때 이에 대응하는 PEEP는 특정한 회전각에 대한 허탈압력을 나타낸다. 이렇게 해서 양의 회전각에 대한 적정과정이 종료된다.
환자를 초기 위치, 즉, 0°회전각으로 되돌릴 때, PIP과 PEEP은 원래의 값으로 설정되고 산소 포화 신호 SpO2는 초기값으로 회복된다. 도 8C에 나타난 것처럼 보통 이력효과가 발생된다.
음의 회전각에 대한 허탈압력을 알기 위해 환자를 음의 회전각으로 돌렸을 때 PIP 및/또는 PEEP은 줄어든다(2 과정). 산소 포화 신호 SpO2는 일정하고 이것은 최대 음의 회전값에 도달한 PEEP의 값이 여전히 너무 높아 폐조직의 심각한 허탈을 야기할 수 없다는 것을 나타낸다. 결과적으로, 음의 회전각에 대한 적정과정은 계속되어야 한다.
도 8D에서처럼 PIP와 PEEP에 대해 더 낮은값으로 추가적인 회전 주기가 한 번 더 시작된다. 나타난 바와 같이, 양과 음의 회전각에 대한 허탈압력이 도 8C의 과정에 따라 확인될 수 있다. 도 8C에서 이미 얻은 값에 대응하는 양의 회전각에 대한 허탈압력은 음의 회전각에 대한 허탈압력보다 낮다.
양과 음의 회전각에 대한 허탈압력을 확인한 후에, 적정과정동안 허탈된 폐조직을 열기 위해 도 7에 따른 동원 조치를 수행한다. 앞서 언급한 것처럼, 폐조직을 새로 여는 과정은 적정과정동안 한 쪽의 허탈압력이 확인되었을 때 이미 필요할 수가 있다. 폐의 이력거동에 기인하여, 만약 환자가 0°로 돌아오고 PEEP의 값이 이전의 설정치로 회복되었는 데도 폐 허탈의 징후가 계속해서 있을 경우가 이런 경우이다.
폐가 완전히 다시 동원되었을 때, PEEP 수준은 양과 음의 회전각에 대해 앞서 확인된 것처럼 허탈압력에 따라 각각 설정된다. 각각의 허탈압력에 2 cmH2O의 안전률이 더해질 수 있다. 결국, PIP는 이상적인 일 회 호흡 용적에 따라 조절될 수 있다.
도 9는 회전각에 따라 PIP와 PEEP를 제어함으로써 폐의 인공환기를 보여주는 도면이다. 양과 음의 회전각에 대한 허탈압력에 기초하여, 도 8에서 확인된 것처럼 회전각 함수로서의 PEEP 곡선이 생성된다. 대응하는 허탈압력보다 높게 PEEP을 유지하기 위해 안전률을 고려한다면, 특수한 경우로, 부드러운 곡률을 갖는 곡선 모양을 자유롭게 선택할 수 있다. 회전각 함수로서의 PIP 곡선은 대응하는 PEEP 값과 이상적인 일 회 호흡 용적으로부터 바로 생성된다.
이러한 식으로 회전각 함수로서의 PIP와 PEEP를 제어함으로써 폐의 환기를 최적화할 수 있다. 산소 포화 신호 SpO2는 회전주기 동안 일정하게 유지되고 동시에, PIP와 PEEP의 최저가능값에 기인하여 폐의 과팽창이 발생하지 않고 이상적인 일 회 호흡 용적이 이루어진다.
도 10은 도 9에 따른 회전 주기 동안 PIP와 PEEP를 제어할 때의 모니터링 스크린을 개략적으로 보여주는 도면이다. 회전각에 대한 PIP, PEEP, SpO2의 설명은 도 6에서와 동일하다.
회전각에 따른 PIP와 PEEP를 제어함으로써, 회전주기 동안 산소 포화 신호 SpO2를 일정하게 유지하는 것이 가능하다. 이것은 회전각이 증가함에 따라, 즉, 폐허탈로 인해 산소 포화 신호 SpO2가 감소하는 도 6의 경우와는 반대이다. 이러한 허탈은 PIP와 PEEP를 적절하게 제어함으로써 도 10에서의 인공적인 환기 안에서 예방할 수 있다.
도 11은 운동회전요법 동안 paO2, paCO2, 및 pHa의 측정을 나타내는 그래프이다. 보는 바와 같이, paO2는 운동회전요법 동안 계속해서 증가한다. 회전주기는 운동회전요법 동안 시간당 8번에서 16번의 회전주기로 변경된다. 분당 10번에서 40번 호흡의 평균 환기 빈도를 가지는데 이것은 회전주기당 50번에서 250번의 호흡을 하게 한다.
도 11의 개략적인 도면은 SERVO 300 VENTILATOR(Siemens Elema, Solna, Sweden)을 사용한 간호용 침대에서 치료받는, ARDS(급성호흡부전증후군)을 앓고 있는 환자에 대한 혈액가스분석기 Paratrend(Diametrics, High Newcombe, UK)에 의한 원래의 온라인 혈액가스 등록에서 나온 것이다. 회전각의 범위는 -62°에서 +62°까지이다. 평균 paO2는 운동회전요법 동안 연속적으로 증가하면서 paO2는 또한 한 쪽에서 다른 쪽으로 환자를 회전하면서 나온 평균값 근처에서 진동한다. 상기 진동은 한 쪽에서 환자를 인공적으로 환기시키는 것이 다른 쪽에서 환자를 인공적으로 환기시키는 것보다 더 효과적인 것처럼 보인다는 것을 나타낸다.
추가적인 데이타가 없는 혈액 가스 분석은 회전각, 인공호흡기 설정, 가스교환에 대한 이것들의 최종효과와의 관계에 대해서 어떤 정보도 주지 않는다. 그러나, 상기 등록은 평균 paO2와 그것의 진동에 대한 회전주기의 영향을 나타낸다. 상기 언급된 바와 같이, 이러한 특수한 예에서 회전주기는 시간당 8번에서 16번의 회전주기로 변경된다. paO2가 증가하면서 상기 진동의 진폭은 연속적으로 줄어드는데, 이것은 이상이 있는 폐와 정상 폐에 대한 개인과 시간에 따른 영향을 최소화한다는 것을 의미한다.
회전각, 인공호흡기 설정, 생리학적 출력 변수에서 적어도 두 개의 인자 사이의 관계가 명백히 필요하다.
도 12는 운동회전요법 동안 유순도(compliance)의 측정을 나타내는 도면이다. 예상했던 것처럼, 유순도는 회전운동요법동안 증가한다. 상기 설명한 바와 같이, 환기 파라미터는 적절하게 맞춰진다. 도 12에 나타난 회전각의 범위는 다만 하 나의 예에 불과하다는 것을 인지하고, 필요하다면 회전각에 대한 더 높은 값, 즉, ±90° 또는 그 이상도 사용될 수 있다.
유순도는 회전각의 함수로 나타난다. 환자가 +62°회전각으로 돌 때(0°회전각을 초기값으로 시작해서 굵은 실선을 따를 때), 유순도는 0°회전각의 초기값의 거의 반으로 감소한다. 환자가 0°회전각의 초기값으로 돌아왔을 때, 유순도는 초기값 이상으로 증가하고 환자가 음의 회전각으로 돌 때 계속해서 증가한다. 유순도는 -62°회전각에서 일시적인 최대값에 이른다. 환자가 0°회전각의 초기값으로 돌아왔을 때, 유순도는 연속적으로 감소하지만 이전의 0°를 지날 때의 값보다 분명히 높은값을 유지한다. 운동회전요법이 계속되면서, 유순도값은 상기 설명된 것과 유사한 패턴을 따르지만, 회전주기에 따른 증가분은 점점 작아져 치료효과는 일종의 포화상태에 도달하게 된다. 폐기능을 보다 더 증진시키기 위해서, 인공호흡기를 이용한 폐포 동원 조치와 같은 능동적 추가 치료 조치가 행해져야 한다.

Claims (32)

  1. 복수 개의 폐의 위치에 따라 인공적으로 환기하는 환자의 폐의 상태를 기록하고, 간호용침대에 누워있는 상기 환자와 상기 인공적으로 환기하는 폐의 위치는 위치 액츄에이터에 의해 움직일 수 있는 기록방법에 있어서,
    a) 위치 액츄에이터에 의해 인공적으로 환기하는 폐를 정의된 폐의 위치로 옮기는 단계;
    b) 인공적으로 환기하는 폐의 상태를 결정하는 단계; 및
    c) 인공적으로 환기하는 폐의 상태를 상기 정의된 폐의 위치에 따라 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 간호용침대는 간호용침대의 길이방향축 둘레로 회전가능하고 상기 위치 액츄에이터는 간호용침대를 간호용침대의 길이방향축 둘레로 회전시키는 모터인 것을 특징으로 하는 기록방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위치 액츄에이터는 환자의 아래에 제공되는 공기 완충물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정의된 폐의 위치는 위치 액츄에이터의 소정의 스텝(step) 크기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정의된 폐의 위치는 실제 폐의 위치를 측정하는 위치 감지기의 피드백 신호에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태는 폐의 형태 및 폐의 기능 또는 그들 중 어느 하나에 대한 부분적 또는 전체적 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태는 폐의 전체 기체 교환에 관한 기능성을 측정하는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인공적으로 환기되는 폐의 결정된 상태는 대응하는 폐의 정의된 위치에 따라 컴퓨터에 의해 기록되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a), b), 및 c) 단계는 상기 위치 액츄에이터의 소정의 차동 스텝의 크기로 반복되어 폐 위치의 소정영역에서 상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태가 결정되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  10. 환자의 폐를 인공적으로 환기시키는 인공호흡기의 적어도 하나의 환기 압력을 복수 개의 폐의 위치에 따라 제어하고, 간호용 침대에 누워있는 상기 환자와 상기 인공적으로 환기되는 폐의 위치는 위치 액츄에이터에 의해 움직일 수 있는 제어 방법에 있어서,
    a) 제 1 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 1 상태와 제 2 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 2 상태의, 적어도 두 개의 지지점에 기초한 폐의 상태에 대한 정보를 얻는 단계;
    b) 위치 액츄에이터에 의해 인공적으로 환기되는 폐를 정의된 폐의 위치로 옮기는 단계; 및
    c) 정의된 폐의 위치와 상기 정의된 폐의 위치와 관련된 폐의 상태에 대한 정보에 따라 적어도 하나의 환기 압력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폐의 상태에 대한 정보는 제9항에 따른 기록방법을 적용함으로써 얻는 것을 특징으로 하는 제어방법.
  12. 제10항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐의 상태에 대한 정보는 두 개의 이웃하는 지지점 사이의 차에 따라 지지점들 사이에서 보간되는 것을 특징으로 하는 제어방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 환기 압력이 제어되어 상기 폐의 상태에 대한 정보는 복수 개의 폐의 위치에 대해 균등한 분포를 나타내는 것을 특징으로 하는 제어방법.
  14. 인공적으로 환기되는 환자의 폐의 위치 변화를 제어하고, 간호용 침대에 누워있는 상기 환자와 상기 인공적으로 환기되는 폐의 위치는 대응하는 위치 액츄에이터에 의해 변경될 수 있는 위치 잡는 방법에 있어서,
    a) 복수 개의 위치 주기 및 복수 개의 진폭 또는 그들 중 어느 하나의 분포를 갖는 주기적인 제어신호를 공급하는 단계 및
    b) 상기 주기적인 제어신호에 의해 위치 액츄에이터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 잡는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 분포는 주기적인 제어 신호의 주어진 세트(set)에 기초한 사용자의 인터페이스(interface)를 통해 콤파일(compile)될 수 있는 것을 특징으로 하는 위치 잡는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 분포는 제 1 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 1 상태와 제 2 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 2 상태의, 적어도 두 개의 지지점에 기초한 폐의 상태에 대한 정보에 따라 콤파일되는 것을 특징으로 하는 위치 잡는 방법.
  17. 간호용 침대에 누워있는 인공적으로 환기되는 환자의 폐의 상태를 복수 개의 폐의 위치에 따라 기록하는 기록장치에 있어서,
    a) 상기 인공적으로 환기되는 폐를 정의된 폐의 위치로 옮기는 위치 액츄에이터;
    b) 상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태를 결정하는 결정수단; 및
    c) 상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태를 상기 정의된 폐의 위치에 따라 기록하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 간호용침대는 간호용침대의 길이방향축 둘레로 회전가능하고 상기 위치 액츄에이터는 간호용침대를 간호용침대의 길이방향축 둘레로 회전시키는 모터인 것을 특징으로 하는 기록장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 위치 액츄에이터는 환자의 아래에 제공되는 공기 완충물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정의된 폐의 위치는 위치 액츄에이터의 소정의 스텝(step) 크기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  21. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정의된 폐의 위치는 실제 폐의 위치를 측정하는 위치 감지기의 피드백 신호에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태는 폐의 형태 및 폐의 기능 또는 그들 중 어느 하나에 대한 부분적 또는 전체적 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  23. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태는 폐의 전체 기체 교환에 관한 기능성을 측정하는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인공적으로 환기되는 폐의 결정된 상태는 대응하는 폐의 정의된 위치에 따라 컴퓨터에 의해 기록되는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  25. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 액츄에이터에 소정의 차동(差動) 스텝의 크기가 반복적으로 적용되어 폐 위치의 소정영역에서 상기 인공적으로 환기되는 폐의 상태가 결정되는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  26. 간호용 침대에 누워있는 환자의 폐를 인공적으로 환기시키는 인공호흡기의 적어도 하나의 환기 압력을 복수 개의 폐의 위치에 따라 제어하는 제어장치에 있어서,
    a) 제 1 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 1 상태와 제 2 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 2 상태의, 적어도 두 개의 지지점에 기초한 폐의 상태에 대한 정보를 얻는 수단;
    b) 상기 인공적으로 환기되는 폐를 정의된 폐의 위치로 옮기는 위치 액츄에 이터; 및
    c) 정의된 폐의 위치와 상기 정의된 폐의 위치와 관련된 폐의 상태에 대한 정보에 따라 적어도 하나의 환기 압력을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  27. 제26항에 있어서,
    제25항에 따른 상기 기록장치를 이용함으로써 상기 폐의 상태에 대한 정보를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  28. 제26항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐의 상태에 대한 정보는 두 개의 이웃하는 지지점 사이의 차에 따라 지지점 사이에서 보간되는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  29. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 환기 압력이 제어되어 상기 폐의 상태에 대한 정보는 복수 개의 폐의 위치에 대해 균등한 분포를 나타내는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  30. 간호용 침대에 누워있는 환자의 인공적으로 환기되는 폐의 위치 변화를 제어하는 위치 잡기 장치에 있어서,
    a) 상기 인공적으로 환기되는 폐의 위치를 변경시키는 위치 액츄에이터;
    b) 복수 개의 위치 주기 및 복수 개의 진폭 또는 그들 중 어느 하나의 분포를 갖는 주기적인 제어신호를 공급하는 수단; 및
    c) 상기 주기적인 제어신호에 의해 위치 액츄에이터를 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 잡기 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 분포는 주기적인 제어 신호의 주어진 세트(set)에 기초한 사용자의 인터페이스(interface)를 통해 콤파일(compile)될 수 있는 것을 특징으로 하는 위치 잡는 장치.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 분포는 제 1 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 1 상태와 제 2 폐의 위치에 따른 인공적으로 환기되는 폐의 제 2 상태의, 적어도 두 개의 지지점에 기초한 폐의 상태에 대한 정보에 따라 콤파일되는 것을 특징으로 하는 위치 잡는 장치.
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