Ch.23 Anesthesia for patients with respiratory disease

1. Ch.23 Anesthesia for patients with respiratory disease 전공의 1년 노지성

2. Introduction • 마취 동안 과 수술 후 에 이미 존재하던 pulmonary disease의 영향을 예측할 수 있다. • Pulmonary risk factors • 6 risk factors • Atelectasis, pneumonia, pulmonary embolism, respiratory failure 가능성이 꽤 높다. • 합병증을 예측할 수 있는 2가지 가장 강한 predictors는 op site와 dyspnea 기왕력이다. • Smoking은 MMEF rate을 비정상적으로 변화시키는 초기반응을 나타냄 • PFT는 흡연자에게 시행하여 pulmonary compromise를 가정할 수 있는 가장 좋은 방법이다. • 나이가 증가함에 따라 pulmonary disease와 closing capacity가 증가한다. • Obesity: FRC감소, WOB증가, DVT가능성 증가 • Diaphragm근처의 수술은 diaphragmatic dysfx.과 restrictive ventilatory defect를 초래하여, FRC를 감소시키고, microatelectasis, loss of lung volume을 일으킨다.

3. Obstructive pulmonary disease • Asthma, emphysema, chronic bronchitis, cystic fibrosis, bronchiectasis, bronchiolitis 를 포함한다. • 처음 보이는 특징은 resistance to airflow이다. • MMEF(FEF25-75%)<70% : 초기 나타나는 abnormality • 정상적으로 남자는 >2.0 ,여자는 >1.6L/s • FEV1, FEV1/FVC 둘 다 70% 아래로 떨어진다. • Airway resistance 와 air trapping • V/Q imbalance를 증가시킨다. • residual volume, TLC 모두 증가한다. • Progressive obstruction시 처음엔 expiratory wheezing이 생기며, 진행되면 insp.and exp. Wheezing이 생긴다.

4. Obstructive pulmonary diseaseAsthma Preoperative consideration • 5-7%유병률이며 , • Airway inflammation, hyperreactivity, generally reversible이라는 세가지를 특징으로 한다. • Airborne substance, pollens, animal danders, dusts, pollutants등에 의해 촉진되고 , • 일부 환자에서는 aspirin, NSAID, sulfiting agents, tartrazine등에 의해 develop 된다. • Exercise, emotional excitiement, viral infetions 또한 bronchospasm을 촉진한다. • Extrinsic (allergic) asthma와 intrinsic asthma로 나뉘는데 많은 환자에서 두가지 특징을 함께 보이며, chronic bronchitis와 흔히 overlap 된다.

5. Obstructive pulmonary diseaseAsthma • Pathophysiology • 부교감신경의 과민반응에 의해 bronchial mast cell에서 chemical mediators를 내서 bronchospasm을 일으킨다. • Classic allergic asthma에서는 mast cell 표면의 IgE에 Ag이 붙어 degranulation histamine을 방출하여 bronchoconstriction • 부교감신경은 bronchial tone을 유지하는데 주요 역할을 하며 , diurnal variation이 있다. • 아침 6시에 peak airway resistance를 보인다. • Bronchi에 있는 Vagal afferents는 histamine, cold air, inhaled irritants, instrumentation에 sensitive하여, reflex vagal activation이 bronchoconstriction을 초래한다. • Asthma attack시, Bronchoconstriction, mucosal edema, secretion이 lower airway의 resistance to gas flow 를 증가시킨다. • phagocytose된 allergen 중 소화되지 못한 allergen이 mast cell에 있다가 이후에 degranulation을 일으켜 재발 • Attack이 해결됨에 따라 모든 기능이 정상으로 reversible된다. • Prolonged or severe attack은 WOB 증가시키고, hypoxemia, tachypnea, hypocapnia 를 보이며, PaCO2가 정상이거나 높다면 환자는 더 이상 WOB를 유지할 수 없다는 것을 나타낸다. • Pulsus paradoxus와 ECG변화가 나타날 수 있다.

6. Obstructive pulmonary diseaseAsthma • Treatment • B-adrenergic agonist, methylxanthines, glucocorticoids, anticholinergics, leukotriene blockers, mast cell stabilizing agents • Prevention: cromolyn sodium, nedocromil • Sympathomimetics가 가장 효과적 • b2 agonist로 bronchodilation : terburaline , albuterol by metered dose inhaler or aerosol • Theophylline 는 narrow therapeutic range(10-20ug/mL)를 가지므로 주의. • Glucocorticoid : 급성치료에 쓰이며, beclomethasone, triamcinolone, fluticasone, budesonide가 있다.

7. Obstructive pulmonary diseaseAsthma - anesthetic considerations Anesthetic considerations • Preoperative management • 최근 course of disease와 acute attack으로 입원 여부 등을 중점을 두어 평가해야 한다. • Dyspnea, wheezing ,medication하고 있는지 , 얼마나 자주 attack이 오는지 Clinical history 가 중요하다. • Chest PA로 air trapping이 있는지 본다. • PFTs(FEV1,FEV/FVC)로 clinical impression을 확인한다. • 과거 PFT 검사와 비교도 중요하다. • attack이 온 환자가 응급 수술해야 할 때, aerosol b2-agonist 나 IV steroid 주고 reversible 되는지 여부를 알아보고, ABGA를 해봐야 한다. • Premedication : • Elective surgery 시에는 BDZ으로 어느정도 preop sedation하는게 유용하다. • 다량의 secretion이 없다면 anticholinergic agent를 주지는 않는다. • H2blocker (such as cimetidine, ranitidine, famotidine)는 해롭다. • Bronchodilator는 수술 시작 때까지 계속 주어야 한다. • Long term glucocorticoid를 투여 받은 환자에겐 adrenal suppression되어 있어서 수술전 Hydrocortisone (50-100mg)주고, 수술 후 8시간마다 100mg씩 준다.

8. Obstructive pulmonary diseaseAsthma - anesthetic considerations • Intraoperative management • 가장 치명적일 때는 instrumentation 할 때이다. • 얕은 전신 마취시 Emotional stress , pain, stimulation이 bronchospasm을 촉진한다. • Histamine release 와 관련된 약은 피해야 한다. • Curare, atrcurium, mivacurium, morphine, meperidine, thiopental • Succinylcholine은 때로 marked histamine release일으키나 대부분 천식환자에게 안전하게 사용된다. • 목표는 Smooth induction과 emergence 그리고 stiumulation에 적응할 수 있는 깊은 마취이다. • Propofol 과 etomidate가 적당하다. • Halothane, sevoflurane 은 어린이에게 bronchodilation으로 smooth induction하게 함 • Desflurane, isoflurane은 기도에 mild irritant effect가 있다. • Reflex bronchospasm : intubation 전에 2-3 MAC으로 volatile inhalation 하면서 추가로 thiopental 1~2mg/kg투여나 IV lidocaine (1~2mg/kg)으로 blunted 된다. • Tidal volume은 10ml/kg이하로expiratory time을 연장하여 양 폐로 gas flow를 일정하게 유지하고 , air trapping을 피한다. • Intraoperative bronchospasm • Wheezing이 들리고, Peak pressure 가 증가하고, expiratory tidal volume이 감소하면서 capnograph에서 rising waveform이 나타난다. • 치료 : volatile gas를 증가시킴 • B agonist by aerosol, IV hydrocortisone(1.5-2mg/kg) • 다른 원인 생각: tracheal tube 막힘, bronchial intubation등 • Deep extubation, lidocaine (1.5-2mg/kg) bolus가 도움이 됨

9. Obstructive pulmonary diseaseChronic obstuctive pulmonary disease Preoperative considerations • Cigarette smoking과 관련되어 있고 asymptomatic하거나 mildly symptomatic하지만 PFT상 expiratory airflow obstruction이 나타난다. • 대부분 obstruction은 bronchodilator에 의해 reversible된다. • Chronic bronchitis 와 emphysema로 분류된다. • Chronic bronchitis • 정의 : 적어도 2년간 3달 연속된 productive cough • Hypertrophied bronchial mucous glands 와 mucosal edema 로 인해 airflow obstruction을 일으킴 • Recurrent pulmonary infection 이 흔하고 bronchospasm 과 관련되어 있다. • RV는 증가하지만 TLC는 정상이다.

10. Obstructive pulmonary diseaseChronic obstuctive pulmonary disease • Emphysema • Terminal bronchiole에서 distal쪽으로 airway의 irreversible enlargement 와 destruction of alveolar septa를 특징으로 한다. • CT로 진단할 수 있고 항상 cigarette smoking과 관련되어 있다. • Elastic recoil이 소실되어 expiration시 premature collapse가 나타난다.  RV, FRC, TLC, RV/TLC ratio 모두 증가 • Alveolar septa 에서의 pulmonary capillary의 파괴로 DLCO capacity가 감소하고, pulmonary HTN 을 일으킨다. • Large cystic areas 나 bullae로 인해 Dead space의 증가되어 있다. • PaO2 가 약간 감소하거나 정상이고 PaCO2는 정상이다. • Treatment • 주로 대증 치료를 함 –금연이 중요 • Reversibility가 증명된 사람에게 long term bronchodilator를 사용-inhaled b2 adrenergic agonists, glucocorticoids, ipratropium이 매우 유용 • 악화된 경우: 발작과 sputum 변화로 알 수 있다.-antibiotics가 필요 • Hypoxemia있는 환자에겐 supplemental oxygen으로 치료 • PaO2가 55mmHg 이하이고 pulmonary hypertension이 있는 경우 low-flow oxygen therapy (1~2L/min) • Oxygen therapy는 PaCO2를 위험할 정도로 올림-PaO2를 60mmHg이상으로 올리면 respiratory failure를 촉진한다. • Hypoxic vasoconstriction을 없애므로 low V/Q 영역에 blood flow를 증가시키기 때문에 shunt가 오히려 더욱 증가 • Cor pulmonale로 pulmonary edema가 생기면 diuretics 사용

11. Obstructive pulmonary diseaseChronic obstuctive pulmonary disease Anesthetic considerations • Preoperative management • 최근 dyspnea, sputum, wheezing의 변화가 있는지 물어봐야 함 • FEV1<25% (<1L) 이면 조금의 움직임에도 dyspnea가 생기는데, chronic bronchits에서 많고 CO2 retention, pulmonary HTN과 연관되어 있다. • PFTs, CXR, ABGA를 측정해야 함 • Bullous change가 있는 경우,반드시 알고 있어야 하며, • 많은 환자들이 cardiac disease를 가지고 있어 주의 깊은 cardiovascular evaluation을 해야 함 • Asthma와는 대조적으로, preoperative preparation후에도 오직 한정된 호흡개선이 있을 뿐 –그럼에도 불구하고 hypoxemia,relieving bronchospasm, reducing secretions, mobilizing, treating infection 이 중요 • 술 후 ventilation의 가능성이 필요한 경우 환자와 surgeon과 상의 • 담배는 6~8주 전에 끊으면 술 후 폐합병증을 줄일 수 있다. 24시간 동안 금연만으로도 methemoglobin의 생성을 방지하여 Hb의 oxygen – carrying capacity 에 이론적인 이득효과가 있다. • Chest physiotherapy와 antibiotics도 secretion을 줄이는 데 이익이 된다. • Bronchodilator(bronchospasm), glucocorticoid(severe disease),oxygenation(pulmonary HTN), periop digitalization(cor pulmonale, Rt ventricular failure)

12. Obstructive pulmonary diseaseChronic obstuctive pulmonary disease • Intraoperative management • general 보다 Regional anesthesia를 선호 • 그러나, high spinal or epidural anesthesia는 lung volume을 감소시킬 수 있고, 보조근사용을 제한시켜서, dyspnea와 secretion 저류를 일으킨다. • Chest의 proprioception의 상실과 unusual positioning은 awake 상태에서 dyspnea를 가속화시킨다. • Preoxygenation이 중요하고 Anesthetic agents 선택은 asthmatic patient와 비슷 • Moderate and severe disease를 가진 환자는 심한 expiratory obstruction이 보일 수 있다. • Ventilation : TV를 적게 하고 slow rating 시킨다.  air trapping을 피할 수 있다. • Humidified gas를 사용해야 하고, NO는 피해야 한다.; bullae나 pul. HTN 가진 환자에서 : pneumothorax , elevation in pulmonary artery pressure 일으킴 • 광범위한 복부수술, 모든 흉부 수술 시 ABGA 중요함 • Ventilation은 arterial pH 를 정상으로 유지하는데 사용해야 한다. • PaCO2를 정상화시키면 수술 전 CO2 retention 된 상태에서는 alkalosis를 초래 한다. • CVP monitoring- pulmonary HTN시에 • Pulmonary bullae를 가진 환자에서 positive pressure를 주면 기흉이 생길 수 있다. • Tension PTx는 저혈압, 저산소증, peak Paw의 증가,TV감소를 특징으로 한다. • 가능성이 높으면 2nd intercostal space의 midclavicular line 에 intercather 를 위치해야 한다. • 발관 시간 : Early extubation 이 이득이다.

13. Restrictive pulmonary disease • Lung compliance의 감소가 특징-lung vol.이 감소, WOB증가 • FEV1과FVC가 감소하나, FEV1/FVC는 정상 • Acute and chronic intrinsic pulmonary disorders와 extrinsic disorder (pleura, chest wall, diaphragm, or neuromuscular function)를 포함한다.

14. Restrictive pulmonary diseaseAcute intrinsic pulmonary disorders • ARDS, infectious pneumonia, aspiration pneumonitis • Preop. Consideration • Due to an increase in extravascular lung water • ARDS에선 Fluid overload, permeability증가가 보임 • Anesthetic considerations • Preop management • Oxygenation, ventilation 해야함 • Fluid overload diuretics • HF inotropics • Large pleural effusion drainage • Persistent hypoxemia PEEP • Intraop management • IV and inhalation agents 혼합과 NMBA 를 쓴다. • High oxygen with PEEP Paw 는 30이하로 • TV 4~8ml/kg , ventilatory rate  14~18회/min • Aggressive hemodynamic monitoring

15. Restrictive pulmonary diseaseChronic intrinsic pulmonary disorders • Interstitial lung disease라고 도 함 • 특징: insidious onset, chronic inflammation, progressive pulmonary fibrosis • 원인: 과민성 폐장염,drug toxicity,radiation pneumonitis,idiopathic , autoimmune,sarcoidosis, chronic pulmonary aspiration, oxygen toxicity, severe ARDS • Preop. Considerations • 전형적으로 dyspnea on exertion, 때때로 nonproductive cough • 증상: cor pulmonale ,P/E : fine crackles, CXR: ground-glass • 치료: disease process를 줄이고, further exposure를 예방한다. Glucocorticoid, oxygen • Anesthetic considerations • Preop management • Underlying disease process와 pulmonary impairment 정도를 결정하는데 초점을 둔다. • PFTs, ABGA, VC(15mL/kg이하면 severe dysfunction을 의미함.) • Intraop management • Control ventilation 필요: Drug selection 보다 중요  FRC가 감소하면 induction후 rapid hypoxemia 온다. • Oxygen에 민감해서 최소 산소농도가 적합(SpO2>88~92%정도만) • Smaller TV with a faster rate

16. Pulmonary embolismPreop considerations • Blood clots, fat, tumor cells, air, amniotic fluid, or foreign material 이 venous system으로 들어와서 생긴다. • 하지로부터 오는 blood clots이 종종 원인이 된다.

17. Pulmonary embolismPreop considerations • Pathophysiology • Embolic occlusion 은 dead space 증가 • 총괄적으로 pulmonary shunt와 hypoxemia를 증가시킴 • Affected area는 surfactant를 잃어 1~2일 내에 atelectasis 가 되고 만약 큰 vessels에 침범한다면, pulmonary infarction이 발생 • 전에 건강했던 환자는 50%가 막혀야 pulmonary HTN이 생기고 ,전에 cardiac or pulmonary disease를 가졌던 환자는 그보다 조그만 양에도 pulmonary HTN이 생길 수 있다. • Thrombus는 대개 1~2주 후 소실되기 시작한다. • Diagnosis • Sudden tachypnea, dyspnea, chest pain, hemoptysis( infarction의미) • Wheezing, ABGA상 hypoxemia with respiratory alkalosis • CXR: wedge shaped density with an infart • Cardiac sign: tachycardia, wide fixed splitting of S2, hypotension with elevated CVP(Rv failure나타냄) • ECG: tachycardia, new right axis deviation, RBBB,tall Twave • Pulmonary angiography(most accurate),perfusion &ventilation scans

18. Pulmonary embolismPreop considerations • Treatment • Best treatment : prevention • Heparin 5000U subcu. every 12hr(high risk) • Warfarin, aspirin, or dextran therapy • Early ambulation, elastic stockings, pneumatic compression • Warfarin 은 3~12개월 동안 꾸준히 • Thrombolytic therapy 의 Cix • Massive pulmonary embolism or circulatory collapse, 최근 수술, active bleeding • 이경우에는 IVC umbrella filter사용

19. Pulmonary embolismAnesthetic considerations • Preop management • Anticoagulants로 pulmoanry function은 거의 정상이 된다 • Intraop management • Vena cava filters는 sedation하에서 해야함 • 모든 anesthetic agents에 민감함 venous return 줄어들어 hypotension이 생김 • Anestheia의 선택은 확실한 선택은 없으나 regional anesthesia는 수술 후 DVT의 발병률을 줄인다고 하나 bleeding time이 늘어난 경우에는 C/I이라고 한다. • Pulmonary embolectomy • Positive pressure ventilation, all anesthetic agents 는 모두 poor tolerated 함 • opiod, etomidate, ketamine 을 small dose로 사용해야 하고 , CPB가 필요함 • Intraop pulmonary embolism • Significant pul. Embolism은 드물고 진단하려면 high suspicion이 필요하다 • Air embolism은 흔하나 보통 간과되고, 정형외과 수술 시 fat embolism이 발생할 수 있다. • Amniotic fluid embolism은 드물고 예상하기 힘들고 치명적이다. • Thromboembolism은 수술이 지연될 때 생길지 모른다.: 이미 있던 clot이 surgical manipulation, position change에 의해 떨어져서 생길 수 있다. • 갑작스럽게 hypotension, hypoxemia, bronchospasm이 온다. • TEE가 도움이 되고 만약 air가 Rt. Atrium에서 발견되면 응급 central venous cannulation 을 하여 공기를 aspiration 해야 한다. • 다른 모든 emboli의 치료는 supportive하며, IV fluid, inotropes,를 사용한다.