미다졸람 또는 프로포폴을 이용하여 시행한 자가진정조절법시 이산화탄소분압곡선의 분석

Abstract

배경 및 목적: 안전한 진정법을 위해서 이산화탄소분압곡선 (Capnogram) 감시의 중요성은 높아졌지만 호흡저하를 감지하는 데 있어서 높은 위양성과 같은 한계점이 존재한다. 따라서 보다 정교한 이산화탄소분압곡선 감시를 위한 알고리즘이 필요하다. 본 연구에서는 이산화탄소분압곡선 감시를 위한 알고리즘의 향상을 위하여 미다졸람 또는 프로포폴을 이용하여 시행한 자가조절진정법시 경비캐뉼라를 통하여 얻어진 이산화탄소분압곡선을 분석하고자 하였다. 방법: 본 연구는 서울대학교치과병원에서 치과치료를 위한 자가진정조절법 개발을 위해 동 기관의 임상연구정보서비스에 등록된 연구(KCT0001618)의 자료를 기반으로 하는 연구로 건강한 20세 이상의 성인 자원자 60명을 대상으로 취득된 자료를 분석하였다. 본 연구의 모태연구(KCT0001618)는 치과치료를 위한 자가진정조절법 (Patient-controlled Sedation, PCS)의 프로토콜 개발에 대한 연구로써 미다졸람 또는 프로포폴을 각기 다른 세 가지 주입방법을 이용하여 총 6개의 군으로 나눈 후 자가진정조절법을 시행하며 뇌파 및 혈역학적 지표를 관찰하는 연구이었다. 각 연구대상자에게 자가진정조절법을 통한 약물 주입이 시작된 시점으로부터 채득된 이산화탄소분압의 디지털자료 등을 신호분석처리 프로그램을 이용하여 분석 가능한 capnogram으로 변환시켰다. capnogram상에서 이산화탄소분압의 변화를 시간에 대한 차분을 이용하여 capnographic expiratory time, capnographic inspiratory time, 그리고 capnographic I:E ratio (x of 1:x)를 정의한 후 각 연구대상자들의 호흡 패턴 변화에 따른 capnographic I:E ratio를 분석하였다. 호흡저하 (respiratory depression)는 capnogram 분석상 30초 이상의 정상 이산화탄소분압곡선 파형의 소실이 확인되거나 말초혈액산소포화도 상에서 90% 미만의 값이 기록된 경우로 정의하였다. 결과: 본 연구에서는 모태연구에 참여한 총 60명의 연구대상자들에 대한 자료가 분석되었다. 모든 연구대상자들에게서 capnographic I:E ratio를 진정법을 위한 투약 전, 진정법시 의식 구간 그리고 진정법시 무의식 구간으로 구분하였을 때, capnographic I:E ratio의 평균값들은 각각의 구간동안 1.10 (95% Confidence Interval [CI] = 1.04, 1.15), 1.09 (95% CI = 1.03, 1.15), 그리고 0.93 (95% CI = 0.89, 0.98)이었고, 진정법시 무의식 구간의 capnographic I:E ratio가 다른 기간들에 비해 유의하게 적게 나타났다 (P < 0.001). 호흡저하는 총 21명에서 49건이 관찰되었다. 호흡저하를 경험한 21명의 연구대상자들의 capnogram 분석에서 호흡저하 구간에서 정상호흡에 비하여 흡기 대비 호기시간의 비율에 대한 흩어짐(분산) 정도가 상승하는 것을 확인하였다 (0.71 ± 0.69 vs. 0.17 ± 0.10, p = 0.002). 결론: Capnogram의 정량화된 분석은 호흡저하의 진단기준을 보완할 수 있으며, 유의미한 산소포화도 감소를 예측하는 데 있어서 보다 향상된 결과를 보여줄 수 있다. 여러 한계점들로 인하여 더 많은 연구가 필요하겠지만, 장비의 개발 등으로 개선된 capnogram을 정성적으로 분석하여 정량화시킨다면, capnogram은 진정법 중 환자안전을 위한 감시법으로써 우수한 방법이 될 수 있을 것이다.

Objectives: Despite being an important technique to prevent respiratory problems during sedation, capnography has some limitations in detecting respiratory depression. Thus, a more accurate capnography monitoring algorithm is needed. We analyzed capnograms obtained from the nasal cannulas of healthy volunteers during patient-controlled sedation (PCS) with propofol or midazolam. Methods: This retrospective observational study was based on data from a previously registered study (KCT0001618), aimed at developing a new protocol of PCS for dental treatment, performed at Seoul National University Dental Hospital. Sixty healthy participants were randomly assigned to one of six groups, according to the drug and dose used in PCS. Digital data on the partial pressure of carbon dioxide (PCO2) before and during PCS were converted into analyzable waves. We calculated the capnographic inspiratory and expiratory times using the peak velocity of increasing and decreasing PCO2, which was confirmed by differentiating the capnogram, respectively. We determined the ratio of these times (capnographic I:E ratio) before PCS began (before PCS) and during PCS while the participant was conscious (consciousness during PCS) or unconscious (unconsciousness during PCS). A respiratory depression event was defined by the absence of waves in the capnogram for more than 30 s or an event of peripheral oxygen saturation < 90%. Results: The capnographic I:E ratio was lower (p < 0.001) during the unconsciousness during PCS (mean: 0.93, 95% confidence interval [CI]: 0.89–0.98) than it was in the before PCS (1.10, 1.04–1.15) or consciousness during PCS (1.09, 1.03–1.15). We observed 49 respiratory depression events in 21 participants. Capnographic I:E ratios tended to disperse immediately before a respiratory depression event compared to the normal breathing period, as evidenced by the significantly higher average standard deviations during these events (during depression: 0.71 ± 0.69, normal breathing: 0.17 ± 0.10, p = 0.002 for n = 21 subjects). Conclusion: Quantification analysis of capnograms could be used to improve diagnosis and prediction of respiratory depression and desaturation events and, therefore, could be a useful tool for monitoring patients during sedation.