Cải tiến vận hành sử dụng tính năng frc inview của máy thở carescape r860 trong điều trị bệnh nhân ards

Với một số ca điều trị lâm sàng tiêu biểu trên bệnh nhân ARDS sử dụng phương pháp đo FRC trên máy thở Carescape R860 với phần mềm FRC INView cho hiệu quả tích cực, luận văn này sẽ cung c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

MAI LÊ MINH

C ẢI TIẾN VẬN HÀNH SỬ DỤNG TÍNH NĂNG FRC INVIEW CỦA MÁY THỞ

CARESCAPE R860 TRONG ĐIỀU TRỊ BỆNH NHÂN ARDS

Chuyên ngành : Vật Lý kỹ Thuật

Mã số: 60520401

TP H Ồ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2017

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Huỳnh Quang Linh

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp

HCM ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CH Ủ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: MAI LÊ MINH MSHV:7140894

Ngày, tháng, năm sinh:25 – 03 – 1991 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Vật Lý Kỹ Thuật Mã số : 60520401

I TÊN ĐỀ TÀI: CẢI TIẾN VẬN HÀNH SỬ DỤNG TÍNH NĂNG FRC INVIEW

CỦA MÁY THỞ CARESCAPE R860 TRONG ĐIỀU TRỊ BỆNH NHÂN ARDS

II NHI ỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tìm hiểu sinh lý bệnh của hội chứng suy hô hấp cấp tiến triển (ARDS) và

những khó khăn trong điều trị

- Các phương pháp đo FRC trên bệnh nhân và công nghệ đo FRC trên máy thở Carescape R860

- Thu thập và đánh giá các kết quả điều trị ARDS trên bệnh nhân của phương pháp điều trị FRC

III NGÀY GIAO NHI ỆM VỤ : 30/01/2016

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI ỆM VỤ: 19/12/2016

V CÁN B Ộ HƯỚNG DẪN : PGS TS Huỳnh Quang Linh

Lời cám ơn

Để hoàn thành được luận văn này, không thể chỉ dựa vào công sức từ tác giả mà còn

phải nhờ vào sự hỗ trợ của nhiều cá nhân và tổ chức liên quan

Trước hết, tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến PGS.TS Huỳnh Quang Linh, người đã hướng dẫn tôi hoàn thành đề tài này

Xin cảm ơn nhóm chuyên gia ứng dụng lâm sàng của công ty GE Healthcare, những người đã hỗ trợ về mặt chuyên môn cũng như cung cấp những tài liệu hết sức quan

trọng cho luận văn này

Bên cạnh đó, tôi cũng muốn bày tỏ sự cám ơn dành cho khoa Gây mê Hồi sức – Hồi

sức tích cực, Bệnh viện Ung Bướu Cần Thơ, Bệnh viện 115 đã hỗ trợ trong việc ứng dụng những công nghệ mới của máy thở Carescape R860 vào thực tiễn và cung

cấp những thông tin và nhận xét quý giá về kết quả điều trị

Cuối cùng nhưng cũng không kém phần quan trọng, đó chính là gia đình đã luôn ở bên tôi để động viên giúp tôi có thể hoàn thành luận văn này

TÓM T ẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày nay, hội chứng suy hô hấp cấp tiến triển (ARDS) là một trong những hội

chứng phức tạp nhất trong ngành hồi sức Tỷ lệ mắc ARDS chiếm khoảng 20% số

bệnh nhân tại các đơn vị hồi sức tích cực và có tỷ lệ tử vong cao Hiện nay, việc điều trị ARDS vẫn theo các phương pháp tiếp cận truyền thống và mang tính thủ công, chưa mang lại hiệu quả cao

Trong các nghiên cứu về hỗ trợ điều trị ARDS, hiện nay có một phương pháp hứa

hẹn mang lại những kết quả tích cực là đo đạc FRC của bệnh nhân Để đo được FRC, trong suốt quá trình nghiên cứu đã có nhiều phương pháp đo được đề xuất như xác định FRC thông qua ảnh CT, đo bằng khí dung, đo bằng phương pháp pha loãng khí, … Trong đó, phương pháp đo bằng FRC bằng cách đo nhịp thở nhiều lần mang tính khả dụng trên lâm sàng cao nhất

Luận văn cung cấp một tài liệu trực quan cách vận hành thực hiện công nghệ đo FRC trên máy thở Carescape R860 hỗ trợ điều trị ARDS Với một số ca điều trị lâm sàng tiêu biểu trên bệnh nhân ARDS sử dụng phương pháp đo FRC trên máy thở Carescape R860 với phần mềm FRC INView cho hiệu quả tích cực, luận văn này sẽ cung cấp một cơ sở lý luận và thực hành vững chắc, hỗ trợ bước đầu cho các nghiên

cứu trên lâm sàng rộng rãi với số lượng bệnh nhân lớn về sau, giúp cải thiện hiệu

quả điều trị cho bệnh nhân ARDS

ABSTRACT

Nowaday, Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) is one of the most complex syndrome in ICU The incidence of ARDS accounted for approximately 20% of ventilated patients and has a high mortality rate Currenty, the treatment of ARDS still follow traditional manual approach, which have a low effects

There are many studies in ARDS treatment support Now, we have a method promises to bring positive result is measuring patient’s FRC To measure FRC, many measurement methods are proposed FRC identified through CT, Body Plethysmography, via gas dilution, … Among them, FRC measurement method using multiple breath wash-out brought the highest availability

The thesis provides a detailed document about the operation of FRC measurement

on Carescape R860 ventilator supporting the treatment of ARDS With some cases

of typical clinical practice in ARDS patients using FRC measurement on Carescape R860 ventilator with FRC INView software give positive reults, this thesis try to prove a strong theoretical basis and to provide a initial support for further clinical studies with a large number of patients later, which will help improve treatment effectiveness for ARDS patients

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn khoa học của PGS TS Huỳnh Quang Linh Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau

có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

về nội dung luận văn của mình Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có)

TP Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 02 năm 2017

M ỤC LỤC

Trang bìa……… 1

Trang phụ……… 2

Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ……… 3

Lời cảm ơn……… 4

Tóm tắt luận văn thạc sĩ……… 5

Lời cam đoan……… 6

1 Mở đầu……… 10

2 Tổng quan……… 12

2.1 Cơ sở giải phẫu học của phổi……… 12

2.2 Hội chứng suy hô hấp cấp tiến triển ARDS……… 12

2.2.1 Lịch sử phát hiện ARDS……… 12

2.2.2 Định nghĩa Berlin……… 13

2.2.3 Dấu hiệu lâm sàng……… 14

2.3 Một số khái niệm cơ bản……… 15

2.3.1 Áp lực dương cuối kỳ thở ra……… 15

2.3.2 Dung tích cặn chức năng……… 17

2.3.3 Cài đặt thông số cơ bản trên máy thở……… 20

2.4 Các phương pháp điều trị hiện nay……… 21

2.4.1 Phương pháp tiếp cận mở phổi……… 22

2.4.2 Phương pháp tiếp cận ARDSNet……… 24

3 Cơ chế hoạt động của công cụ FRC Inview……… 29

3.1 Một số phương pháp tính FRC hiện hành……… 29

3.2 Giới thiệu phương pháp đo FRC……… 36

3.3 Nguyên lý đo dung tích cặn chức năng……… 37

3.4 Công cụ đo FRC trên máy thở Carescape R860……… 41

3.4.1 Cách bố trí thiết bị……… 42

3.4.2 Module đo khí……… 43

3.5 Quy trình đo FRC……… 52

3.5.1 Quy trình lắp đặt máy thở Carescape R860……… 52

3.5.2 Quy trình vận hành phần mềm FRC INView……… 55

3.5.3 Phần mềm PEEP INView……… 58

4 Một số ca lâm sàng điều trị ARDS……… 60

4.1 Ca lâm sàng tại Mỹ……… 60

4.2 Ca lâm sàng tại bệnh viện Ung bướu Cần Thơ……… 67

4.3 Ca lâm sàng tại bệnh viện 115……… 70

5 Thảo luận……… 72

6 Kết luận……… 74

Tài liệu tham khảo……… 75

Lý lịch trích ngang……… 76

DANH M ỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Ảnh X-quang của phổi bị ARDS ……… 13

Hình 2.2 Ảnh chụp X quang phổi bệnh nhân cho thấy diễn biến của ARDS ……… 14

Hình 2.3 Đồ thị áp lực thở vào theo thời gian ……… 16

Hình 2.4 Đồ thị áp lực thở vào theo thời gian ……… 18

Hình 2.5 Thông khí nằm sấp giúp tăng FRC ……… 19

Hình 2.6 Ảnh chụp CT phổi của bệnh nhân ARDS ở tư thế nằm ngửa (supine) và nằm sấp (prone) ……… 19

Hình 2.7 Các thông số cần cài đặt để thở máy ……… 21

Hình 2.8 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa thể tích khí lưu thông và áp lực dương cuối kỳ thở ra……… 23

Hình 2.9 Phế nang ở trạng thái ổn định (A) và phế nang ở trạng thái không ổn định (B) 24

Hình 2.10 Ảnh hưởng của ARDS đến phổi bệnh nhân là không đồng nhất ……… 25

Hình 2.11 Hướng dẫn tăng PEEP theo mức FiO2……… 27

Hình 3.1 Ảnh quang ngực hướng trước-sau (bên trái) và ảnh chụp CT trong bệnh nhân ARDS do nhiễm trùng huyết……… 30

Hình 3.2 Quan hệ giữa “đơn vị hô hấp CT” và nang tuyến phế nang……… 31

Hình 3.3 Cấu tạo của nang tuyến phế nang ……… 31

Hình 3.4 Huy động phổi trong mô hình ARDS nghiên cứu……… 33

Hình 3.5 Mô hình đo Plethysmography……… 34

Hình 3.6 Sử dụng công cụ FRC INview để tìm mức PEEP tối ưu ……… 37

Hình 3.7 Sơ đồ lắp đặt hệ thống đo FRC trên máy thở Carescape R860 39

Hình 3.8 Máy thở Carescape R860 ……… 42

Hình 3.9 Module E-sCOVX ……… 43

Hình 3.10 Ảnh chụp các thành phần bên trong của module đo khí E-sCOVX ……… 44

Hình 3.11 Dây lấy mẫu khí……… 44

Hình 3.12 Cảm biến D-lite, đầu gắn vào ống nội khí quản của dây lấy mẫu khí……… 45

Hình 3.13 Ba đầu gắn vào module khí của dây lấy mẫu khí ……… 45

Hình 3.14 Bên trong cảm biến D-lite ……… 46

Hình 3.15 Kết nói module khí vào hệ thống

dây thở của bệnh nhân……… 47

Hình 3.16 Các thành phần bên trong module khí ……… 48

Hình 3.17 Hệ thống ống trong module khí ……… 49

Hình 3.18 Sơ đồ nguyên lý đường đi của dòng khí bên trong module… 50

Hình 3.19 Chạy chương trình System check ……… 53

Hình 3.20 Đặt ống thở nghiêng một góc 45 độ so với bệnh nhân……… 54

Hình 3.21 Đặt cảm biến và dây lấy mẫu khí đo trước bộ lọc HME……… 54

Hình 3.22 Tiến hành đo trên bệnh nhân thở máy ……… 55

Hình 3.23 Bộ dây thở được đặt ở vị trí phù hợp……… 56

Hình 3.24 Thẻ Evaluate……… 57

Hình 3.25 Chạy chương trình FRC Inview ……… 57

Hình 3.26 Giao diện phần mềm PEEPINview ……… 59

Hình 4.1 Phim phổi chụp lần đầu tại khoa Cấp cứu……… 61

Hình 4.2 Ảnh CT cho thấy xuất huyết hai bên rộng với lưu ý xuất huyết màng cứng và dưới màng cứng……… 61

Hình 4.3 Ngày thứ 4 Có xẹp phổi ở phổi phải, phổi trái vẫn sạch ….… 64

Hình 4.4 Ngày 5 Hai bên phế trường và phía dưới phổi nhu mô phổi mờ Vùng phía trên vẫn sạch, không có vùng thâm nhiễm mới……… 65

Hình 4.5 Ngày 5 7 giờ sau khi thở APRV, không có dấu hiệu của bệnh tim phổi cấp tính, phổi sạch ……… 66

Hình 4.6 Ngày 13 Rút ống nội khí quản, phổi sạch……… 67

Hình 4.7 Phim phổi bệnh nhân chụp tại ngày thứ hai……… 70

DANH M ỤC BẢNG BIỂU Bảng biểu Trang Bảng 4.1 Thông số máy thở cài đặt và đo đạc……… 62

Bảng 4.2 Thông số cài đặt máy thở và đo đạc ngày thứ 3……… 63

Bảng 4.3 Đo FRC sau khi cài mode thở APRV……… 65

1 MỞ ĐẦU

Hiện nay, tại khoa hồi sức tích cực của các bệnh viện, hội chứng suy hô hấp cấp tiến triển (Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS) là một trong những hội chứng phổ biến nhất ở những bệnh nhân có chỉ định phải thở máy Nguyên nhân mắc ARDS rất đa dạng, tỷ lệ mắc tùy vào lứa tuổi, trung bình khoảng 150 trên 100,000 ca bệnh ARDS chiếm khoảng 10 – 15% số bệnh nhân trong các đơn vị hồi sức, trên 20% số bệnh nhân phải thở máy Nếu muốn đưa bệnh nhân ra khỏi tình trạng suy hô hấp do ARDS thì phải loại bỏ được nguyên nhân gây ra ARDS, và phương pháp điều trị hiện nay là kết hợp thông khí cơ học (thở máy) với các liệu pháp điều trị khác Vì vậy, vai trò của máy thở trong việc thông khí cơ học cho bệnh nhân trong ICU là hết sức quan trọng

Tại các đơn vị hồi sức, cho đến hiện nay, việc điều trị ARDS vẫn được các bác sĩ tiến hành theo các phương pháp tiếp cận thủ công truyền thống và dựa vào đánh giá cảm tính của mình để đưa ra quyết định Trong khi đó, công cụ FRC Inview trên máy thở Carescape R860 sẽ tự động đo đạc và đưa ra những kết quả thực tế trên từng bệnh nhân, từ đó, các bác sĩ có thể đưa ra phương án cài đặt máy thở để tối ưu hóa việc điều trị cho bệnh nhân của mình

Đây là một phương pháp rất mới và thời sự mà chưa có các nghiên cứu được thực hiện, đặc biệt ở Việt Nam

Luận văn này là một sự kết hợp mang tính phức hợp cao giữa kiến thức y khoa về sinh

lý thở và kiến thức kỹ thuật y sinh, chưa được nêu ra nhiều trong các tài liệu giảng dạy, huấn luyện trong y khoa và các lĩnh vực cấp cứu hồi sức Do vậy, việc nghiên cứu về hiệu quả điều trị giữa các phương pháp truyền thống và công cụ FRC Inview trên máy thở Carescape R860 sẽ là một chỉ dẫn mang tính tham khảo rất có giá trị, giúp các bác

sĩ, chuyên gia sử dụng trong các đơn vị hồi sức tích cực (ICU) có thể hiểu hơn về những ưu thế của phương pháp mới và mạnh dạn ứng dụng vào điều trị lâm sàng Trên cơ sở yêu cầu và mục tiêu đã trình bày như trên, nội dung luận văn sẽ thực hiện các nhiệm vụ sau đây:

- Tìm hiểu về sinh lý bệnh của hội chứng Suy hô hấp cấp tiến triển (ARDS) và những khó khăn trong điều trị

- Sơ lược về các phương pháp đo FRC trên bệnh nhân

- Phân tích công nghệ đo FRC trên máy thở Carescape R860

- Xây dựng tài liệu hướng dẫn vận hành đo FRC trên máy thở Carescape R860

- Thu thập các kết quả điều trị ARDS trên bệnh nhân của phương pháp điều trị FRC và đánh giá đưa ra biện pháp tối ưu sử dụng công nghệ đo FRC trong thực tiễn

2 TỔNG QUAN

2.1 CƠ SỞ GIẢI PHẪU HỌC CỦA PHỔI

Hệ thống hô hấp gồm 2 lá phổi, được nối với bên ngoài bằng một hệ thống ống, có chức năng chính là lấy khí oxy vào và loại khí carbonic ra khỏi cơ thể

Về mặt bệnh lý, hệ thống hô hấp được chia thành 2 thành phần:

- Đường hô hấp trên: từ lỗ mũi đến thanh quản; thường có nhiều vi khuẩn thường trú như Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes, Haemophilus influenzae

và một số loại vi khuẩn kỵ khí

- Đường hô hấp dưới: từ khí quản trở xuống, bình thường không có vi trùng Các vi trùng thường trú ở đường hô hấp trên không lọt xuống được là nhờ vào hoạt động của các cơ chế bảo vệ tự nhiên ở đường hô hấp (phản xạ đóng nắp thanh môn, phản xạ ho, hoạt động của hệ thống chất nhầy - lông chuyển và các đại thực bào )

Hoạt động hô hấp bình thường đảm bảo duy trì áp lực riêng phần của oxy trong máu PaO2 là 80-100 mmHg và của khí carbonic PaCO2 là 35-45 mmHg Khi PaO2 giảm dưới 60 mmHg hoặc PaCO2 lớn hơn 50mmHg, ta có tình trạng suy hô hấp (SHH) SHH có thể xảy ra do nhiều loại bệnh lý khác nhau tại phổi và ngoài phổi; tùy theo sự xuất hiện và diễn tiến nhanh hoặc chậm, có thể phân biệt 2 dạng SHH: SHH cấp tính và SHH mãn tính Các biểu hiện lâm sàng chính của SHH gồm có tình trạng khó thở, tím tái, bứt rứt, có thể dẫn đến gây trụy tim mạch, lơ mơ, hôn mê và tử vong Trong suy hô hấp, thường có tăng áp lực động mạch phổi, dẫn đến phì đại thất phải và/hoặc suy tim

phải, còn gọi là bệnh tâm phế (corpulmonale) [1]

2.2 HỘI CHỨNG SUY HÔ HẤP CẤP TIẾN TRIỂN (ARDS)

2.2.1 LỊCH SỬ PHÁT HIỆN ARDS

ARDS được mô tả lần đầu tiên bởi Ashbaugh và Petty năm 1967 trong chuỗi 12 ca bệnh nhân ICU – là những người đã chia sẻ những tính năng chung của thở nhanh bất thường dai dẳng và thiếu máu kèm theo ảnh X quang ngực mờ và độ giãn nở phổi kém,

mặc dù có nhiều các nguyên nhân cơ bản trong 20 năm qua, nhưng vẫn chưa có một định nghĩa chung cho ARDS [2]

2.2.2 ĐỊNH NGHĨA BERLIN

ARDS được định nghĩa lần đầu năm 1994 bởi hiệp hội nghị Đồng thuận Âu – Mỹ (AECC) năm 1994, từ đó, các vấn đề về độ tin cậy và tính hợp lệ của định nghĩa này đã xuất hiện Sử dụng sự đồng thuận hợp nhất, một nhóm các chuyên gia được triệu tập năm 2011 bởi hội Hồi sức tích cực Châu Âu và được xác nhận bởi Hiệp hội lồng ngực

và hiệp hội Hồi sức tích cực Hoa Kỳ đã phát triển định nghĩa Berlin tập trung vào tính khả thi, độ tin cậy, tính hợp lệ vè đánh giá hiệu quả khách quan của nó [3]

ARDS là một chấn thương viêm phổi, tổn thương lan tỏa, dẫn đến tăng thấm mạch máu phổ, tăng trọng lượng phổi và mất mô phổi chứa khí với thiếu oxy máu và hình X quang phổi mờ hai bên kết hợp với tăng phụ gia tĩnh mạch, tăng khoảng chết sinh lý và giảm độ dãn nở phổi

Hình 2.1 Ảnh X-quang của phổi bị ARDS (Nguồn: Ware L.B, Mathay M.A, The

ARDS, NEJM, 348)

Hình 2.1 cho chúng ta thấy rằng, khi có hội chứng ARDS, sẽ xuất hiện thâm nhiễm hai

bên phế trường trên ảnh X quang, đồng thời, bóng tim trên hình cũng không lớn Đây

chính là một ảnh X quang điển hình cho hội chứng suy hô hấp cấp tiến triển

Hình 2.2 Ảnh chụp X quang phổi bệnh nhân cho thấy diễn biến của ARDS (nguồn:

khoa ICU, bệnh viện Nhân dân 115)

Từ hình 2.2 ta có thể thấy quá trình diễn biến của hội chứng ARDS là rất nhanh, chỉ

trong khoảng thời gian một buổi sáng từ 8h15 đến 12h05, ảnh chụp X quang phổi cho

thấy tình trạng phổi bệnh nhân chuyển biến xấu một cách nhanh chóng, thâm nhiễm lan tỏa mạnh ở hai bên phế trường Do đó, nếu không kịp thời áp dụng những phương pháp điều trị thích hợp cùng với những công cụ hỗ trợ hiệu quả, tình trạng bệnh nhân rất

nhanh chóng sẽ chuyển biến xấu đi và dẫn đến tử vong

2.2.3 DẤU HIỆU LÂM SÀNG

Các dấu hiệu ban đầu của hội chứng ARDS bao gồm:

- Thiếu oxy và giảm độ dãn nở phổi

- Thâm nhiễm hai bên ảnh X quang ngực

- Tỷ lệ PaO2/FiO2 bằng hoặc thấp hơn 200

- Không có dấu hiệu suy tim như định nghĩa ARDS cổ điển

Sau đó, ARDS sẽ được chia làm hai giai đoạn Ở giai đoạn thứ nhất, đặc trưng bởi một phản ứng viêm nghiêm trọng ở phế nang và tổn thương nội mô, tăng thấm thành mạch máu và tăng dịch phổi Giai đoạn này khéo dài 7 đến 10 ngày và sau đó sẽ tiến triển đến xơ hóa lan rộng, đó là giai đoạn hai

Thông thường, nguyên nhân gây ra ARDS do những tổn thương trực tiếp đến phổi như tổn thương phổi do hít phải, viêm phổi nhiễm trùng, chấn thương (dập phổi hoặc vết thương ngực), tổn thương đường hô hấp, sắp chết đuối hoặc thuyên tắc chất béo Tổn thương ban đầu đến hệ cơ quan xa phổi bao gồm nhiễm trùng huyết, đa chấn thương, phỏng, sốc, giảm thông máu và viêm tụy cấp Ảnh hưởng thành ngực có thể quan trọng hơn đối với ARDS ngoài phổi và khả năng huy động phế nang cũng lớn hơn đối với ARDS ngoài phổi

2.3 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

2.3.1 ÁP LỰC DƯƠNG CUỐI KỲ THỞ RA

Áp lực dương cuối kỳ thở ra (Positive end expiratory pressure - PEEP) là áp lực do không khí còn tồn động lại trong phổi ở cuối kỳ thở ra tạo ra PEEP có thể được tạo ra bởi lượng khí tự nhiên còn tồn đọng lại trong phổi (PEEP nội sinh) và PEEP được tạo

ra bởi máy giúp thở (PEEP ngoại sinh hay PEEP điện tử)

Hình 2.3 Đồ thị áp lực thở vào theo thời gian (Nguồn: tài liệu nội bộ của GE

Healthcare) Trong quá trình trao đổi khí tại phổi, PEEP có nhiệm vụ giữ cho các phế nang không bị xẹp hoàn toàn trong kỳ thở ra mà sẽ luôn còn một lượng khí còn đọng lại bên trong đó, nhằm giúp các phế nang có thể dễ dàng mở ra để đón nhận không khí mới trong kỳ thở tiếp theo Nếu không có PEEP (nội sinh hoặc ngoại sinh) thì các phế nang sẽ xẹp lại hoàn toàn ở cuối kỳ thở ra, và sẽ rất khó khăn để các phế nang này mở lại trong kỳ hít vào tiếp theo, khi đó, sẽ làm giảm khả năng trao đổi khí ở phổi

Trong các trường hợp bệnh lý hô hấp, đặc biệt là ARDS, độ giãn nở phổi (compliance) giảm nghiêm trọng, dẫn đến việc mất PEEP và phế nang không thể giữ lại lượng khí cặn bên trong, do đó, ở các kỳ hít vào, không khí hầu như không thể đi vào trong những phế nang bị xẹp hoàn toàn này, và sẽ dẫn đến việc phổi không thể thực hiện trao đổi khí

Lúc này, việc sử dụng PEEP ngoại sinh từ máy giúp thở nhằm giúp mở lại các phế nang bị xẹp là hết sức quan trọng, vì đó chính là cách để cải thiện việc trao đổi không khí ở phổi, mang tính quyết định trong việc có điều trị thành công cho bệnh nhân hay không Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là làm sao bác sĩ có thể chọn được một mức PEEP tối

ưu mà tại đó phế nang có thể được giữ vừa đủ để không bị xẹp cũng như không bị căng quá mức do áp lực PEEP đặt vào quá cao (hình 2.6)

Đã có rất nhiều phương pháp được nghiên cứu để xác định mức PEEP tối ưu này, từ việc đánh giá dựa trên độ bão hòa oxy máu theo kiểu cổ điển đến các phương pháp hiện đại hơn như đo dung tích cặn chức năng hoặc đo áp lực xuyên phổi

Theo hình 2.3, chúng ta có hai thông số về áp lực cần phải cài đặt, đó là áp lực thở vào (Inspiratory Pressure – Pi) và áp lực dương cuối kỳ thở ra (Positive end-respiratory Pressure - PEEP) Trong quá trình cài đặt thông số thở cho bệnh nhân, đặc biệt là bệnh nhân ARDS, nếu chúng ta chỉ quan tâm đến cài đặt thông số Pi mà không đánh giá được mức PEEP phù hợp sẽ dẫn đến hậu quả là phế nang có thể được mở ra (do áp lực tạo bởi Pi) trong kỳ thở vào, nhưng khi kết thúc kỳ thở ra, phế nang không được cung cấp đủ PEEP sẽ lại bị xẹp hoàn toàn Quá trình phế nang bị xẹp và làm căng phồng lặp lại liên tục như vậy sẽ dẫn đến những chấn thương phổi nặng nề hơn, thường được biết đến với tên gọi tổn thương phổi do thở máy VILI (Ventilator Induced Lung Injury)

2.3.2 DUNG TÍCH CẶN CHỨC NĂNG

Là một dạng dung tích, FRC được định nghĩa là tổng thể tích phổi, tức là gồm thể tích cặn và thể tích dự trữ thở ra Về định nghĩa, FRC là lượng khí còn lại trong phổi sau kỳ thở ra trong quá trình thở thể tích, không cần thiết là trong quá trình nghỉ Một số tác giả đề xuất thuật ngữ “thể tích phổi cuối kỳ thở ra” (EELV) đối với thể tích phổi ở tình trạng bất thường như là tình trạng mãn tính hoặc bệnh lý hô hấp cấp tính, hoặc thông khí cơ học và ở đó không có sự đồng thuận

Hình 2.4 Dung tích cặn chức năng FRC (Nguồn:

15/10/2016)

Khi sử dụng thuật ngữ FRC hay EELV, việc báo cáo lại tình trạng như là thông khí với PEEP hoặc vị trí cơ thể là rất quan trọng Từ đây, chúng ta sẽ dùng thuật ngữ FRC, một thuật ngữ phổ biến nhất đối với mọi người (hình 2.4)

Những công thức tính toán và những giá trị bình thường đã từng được công bố trước đây [4,5] Có một sự liên quan giữa sự tăng FRC và tuổi tác do sự giảm độ đàn hồi của nhu mô phổi và tăng sự đàn hồi của thành ngực [6] và FRC phụ thuộc vào cân nặng của cơ thể Khi thay đổi vị trí bệnh nhân từ nằm ngửa sang nằm sấp (hình 2.5), FRC có

tăng lên nhưng không phải trong tất cả những nghiên cứu đã công bố FRC giảm trong bệnh phổi tắc nghẽn và béo phì

Hình 2.5 Thông khí nằm sấp giúp tăng FRC (Nguồn:

01/12/2016)

Hình 2.6 Ảnh chụp CT phổi của bệnh nhân ARDS ở tư thế nằm ngửa (supine) và nằm sấp (prone) Ảnh CT được chụp ở cuối kỳ thở ra và mức PEEP bằng 10 cmH2O

(Nguồn: L Gattinoni, Am J Respir Crit Care Med, vol.164, pp.1701-1711, 2001)

Từ hình 2.6, cho ta thấy được ảnh hưởng của trọng lực chuyển từ lưng đến bụng trong vài phút khi bệnh nhân chuyển từ nằm ngửa sang nằm sấp

Trong suy tim cấp, FRC giảm trung bình 11% so với tổng dung tích phổi dự đoán Trong bệnh phổi tắc nghẽn và bệnh khí thủng, FRC có thể tăng đáng kể do phổi mất độ đàn hồi, hoặc do cơ chế động học như giới hạn dòng thở ra FRC giảm khoảng 20% trong quá trình khởi mê, ngoại trừ gây mê với ketamine Không có sự khác biệt nào giữa bệnh nhân thở máy và bệnh nhân thở tự nhiên Cơ chế khả thi bao gồm giảm độ đàn hồi thành ngực, tăng áp lực ổ bụng, xẹp phổi và bẫy khí trong mạch thở kín Sự suy giảm này được nhấn mạnh hơn ở bệnh nhân tiểu đường Giảm FRC có thể phục hồi một phần bằng cách thở máy sử dụng PEEP và nghiêng đầu cao 30 độ Phẫu thuật ngực

và ổ bụng có thể làm trầm trọng thêm sự mất FRC

2.3.3 CÀI ĐẶT THÔNG SỐ CƠ BẢN TRÊN MÁY THỞ

Trước khi tiến hành thở máy trên bệnh nhân, việc trước hết cần làm là tiến hành chọn kiểu thở (mode thở) và các thông số liên quan đến mode thở đó Hình 2.7 cho ta thấy một bảng cài đặt thông số thở máy cơ bản của mode thở Kiểm soát thể tích (A/C

Volume Control) bao gồm các thông số quan trọng sau:

- FiO2: nồng độ % oxy của dòng khí đưa vào bệnh nhân

- VT: thể tích khí lưu thông (Tidal Volume) được phân phối đến bệnh nhân trong một nhịp thở, đơn vị ml

- PEEP: áp lực dương cuối kỳ thở ra, đơn vị cmH2O

- Rate: tần số thở trong 1 phút máy cung cấp cho bệnh nhân, đơn vị nhịp thở/phút

- I:E: tỉ lệ giữa khoảng thời gian hít vào (Inspiratory time – Ti) và thời gian thở ra (Expiratory time – Te)

- Inspiratory Pause: % thời gian của kỳ thở vào mà tại đó nhịp thở được giữ lại, không có thêm bất kỳ lưu lượng khí nào được cung cấp bởi máy thở Thông số

này chỉ có trên mode thở A/C VC, với nhiệm vụ là kéo dài thời gian trao đổi khí

để việc oxy hóa máu diễn ra tốt hơn

Hình 2.7 Các thông số cần cài đặt để thở máy (Nguồn: ảnh tự chụp)

Sau khi cài đặt các thông số hoàn tất, nhấn phím Confirm để xác nhận những cài đặt này và máy bắt đầu quá trình thông khí cho bệnh nhân

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ HIỆN NAY

Trong các phương pháp điều trị hiện nay, phương pháp tiếp cận mở phổi và phương pháp tiếp cận ARDSNet là những phương pháp đầu tiên mà bác sĩ sẽ sử dụng để điều trị ARDS Phương pháp huy động phổi cũng là một trong những phương pháp được ưu tiên áp dụng đầu tiên, tuy nhiên, do những khó khăn về mặt kỹ thuật nên phương pháp này thường khó được sử dụng hiệu quả

Sau khi các phương pháp trên áp dụng mà tình trạng bệnh nhân vẫn chưa được cải thiện, các bác sĩ sẽ bắt đầu triển khai những kỹ thuật chuyên sâu hơn như thông khí nằm sấp, thở máy cao tần (HFO), trao đổi oxy qua màng cơ thể (ECMO)

2.4.1 PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN MỞ PHỔI

Phương pháp này được Amato và các đồng sự [7] trình bày vào năm 1998 và trở thành một trong những phương pháp phổ biến nhất trong điều trị ARDS, còn gọi là cách tiếp cận Amato

Để tiến hành nghiên cứu, Amato đã chia 53 bệnh nhân ARDS hành hai nhóm, một nhóm bệnh nhân được điều trị bằng chiến lược duy trì PEEP thấp với thể tích khí lưu thông 12 ml/kg để có mức oxy hóa chấp nhận được và mức CO2 động mạch bình thường Nhóm thông khí bảo vệ sử dụng PEEP trên điểm uốn (điểm mở phổi) với thể tích khí lưu thông ≤6ml/kg, duy trì áp lực nhỏ hơn 20 cmH2O trên mức PEEP, chấp nhận tăng CO2 máu và sử dụng các mode thở giới hạn áp lực

Sau 28 ngày, 11 trong số 29 bệnh nhân (chiếm 38%) số bệnh nhân trong nhóm thông khí bảo vệ đã chết, so với 17 trong số 24 bệnh nhân (chiếm 71%) của nhóm thông khí thông thường Tỉ lệ cai thở máy thành công ở nhóm thông khí bảo vệ là 66% trong khi

tỉ lệ cai máy thành công ở nhóm thông khí thông thường là 29% 13 trong số 29 bệnh nhân (45%) thuộc nhóm thông khí bảo vệ chết tại bệnh viện so với 17trong số 24 bệnh nhân (71%) ở nhóm thông khí thông thường

Hình 2.8 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa thể tích khí lưu thông và áp lực dương cuối kỳ thở ra (Nguồn: MB Amato “Beneficial effects of the “open lung approach” in ARDS:

a prospective randomized study” AJRCCM vol.152, pp.1835, 1995)

Đối với bệnh nhân ARDS, phế nang bị xẹp và phổi bị tái mở theo chu kỳ và bị căng quá mức trong khi thông khí cơ học có thể làm cho kéo dài tổn thương phế nang

Amato xác định chiến lược thông khí để giảm thiểu những tổn thương ở phổi có thể không chỉ làm giảm các biến chứng về hô hấp và còn làm giảm tử lệ tử vong trong 28 ngày với bệnh nhân ARDS

Hình 2.8 cho ta thấy hai điểm uốn là điểm uốn trên và điểm uốn dưới, khi áp lực PEEP nằm dưới điểm uốn dưới, phế nang không thể mở ra và thể tích khí lưu thông tăng rất chậm Khi áp lực nằm trên điểm uốn trên, phế nang bị mở ra căng quá mức, thể tích khí lưu thông cũng tăng rất chậm Chỉ có khi áp lực nằm ở khoảng giữa hai điểm uốn, khi

đó áp lực PEEP tăng sẽ làm cho thể tích khí lưu thông tăng lên một cách tuyến tính

Do đó, mức PEEP mà ta chọn cho bệnh nhân chính là mức PEEP nằm giữa hai điểm uốn theo quan điểm của phương pháp tiếp cận mở phổi

Hình 2.9 Phế nang ở trạng thái ổn định (A) và phế nang ở trạng thái không ổn định (B)

(nguồn: HJ Schiller, Crit Care Med, 2004)

Hình 2.9 cho ta thấy được ảnh chụp của phế nang ở trạng thái ổn định (hình A) khi có mức PEEP phù hợp, tức là mức PEEP nằm giữa điểm uốn trên và điểm uốn dưới trong

đồ thị hình 2.6 Hình B cho ta thấy hình ảnh phế nang khi mức PEEP cài đặt nằm dưới điểm uốn dưới trong đồ thị hình 2.7, tại đây phế nang bị đóng mở không đồng đều do

đó dễ dàng dẫn đến hiện tượng rách bản lề và xé phế nang

2.4.2 PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN ARDSNET

Vào năm 2000, nhóm ARDS Network đã đề xuất ra một phương pháp tiếp cận mới [8], thường được biết đến với tên gọi là ARDSnet

Tỉ lệ tử cong của bẹnh nhân ARDS là khoảng 40 – 50% [9,10] Dù đã có những tiến bộ đang kể trong việc khám phá cơ chế của tổn thương phổi cấp tính, vẫn còn quá ít

những bước tiến trong việc một phương pháp điều trị hiệu quả

Hình 2.10 cho ta thấy ảnh hưởng của ARDS đến phổi là không đồng nhất Có những vùng phế nang bị hỏng hoàn toàn – có thể do tràn dịch, không thể thực hiện thông khí được Có một số vùng phế nang vẫn hô hấp bình thường, chưa bị tổn thương và có

những vùng phế nang bị tổn thương nhưng vẫn có thể tham gia một phần vào quá trình

hô hấp, tuy nhiên, rất dễ bị tổn thương do quá trình đóng mở phế nang Đây chính là vùng những phế nang mà ta cần tận dụng được để điều trị cho bệnh nhân ARDS

Với các phương pháp tiếp cận thở máy truyền thống, thể tích khí lưu thông thường đặt trong khoảng 10 – 15 ml/kg cân nặng bệnh nhân và có thể gây ra sự tổn thương do

căng phổi quá mức với bệnh nhân ARDS

Hình 2.10 Ảnh hưởng của ARDS đến phổi bệnh nhân là không đồng nhất (nguồn:

Ware L.B, Mathay M.A, The ARDS, NEJM, 348)

Vì thế, nhóm ARDSnet đề xuất một thử nghiệm xác định xem liệu việc thở máy với thể tích khí lưu thông thấp có cải thiện kết quả điều trị của bệnh nhân không Việc sử dụng thể tích khí lưu thông thấp trong quá trình thông khí sẽ với bệnh nhân ARDS có thể

giúp giảm được những tổn thương phổi do bị căng và giảm các yếu tố trung gian gây viêm

Tuy nhiên, cách tiếp cận này lại có thể gây ra sự sự toan hô hấp, hậu quả từ việc ứ đọng

CO2 trong phổi và giảm oxy hóa động mạch, và do đó có thể dẫn đến sự thay đổi trong

ưu tiên đối tượng điều trị ở những bệnh nhân này

Các bệnh nhân ARDS được tuyển chọ ngẫu nhiên từ nhiều trung tâm y tế khác nhau Việc thử nghiệm sẽ so sánh với phương pháp thông khí truyền thống, sẽ bắt đầu với thể tích khí lưu thông 12 ml/kg và áp lực bình nguyên Pplateau dưới 50 cmH2O Phương pháp của nhóm ARDSnet sẽ sử dụng thể tích khí lưu thông bắt đầu từ 6 ml/kg và áp lực bình nguyên dưới 30 cmH2O Tiêu chí đánh giá là tỷ lệ tử vong trước khi xuất viện và khả năng bệnh nhân tự thở không cần hỗ trợ Tiêu chí đánh giá thứ hai là số ngày

không sử dụng máy thở từ 1 đến 28 ngày

Cuộc nghiên cứu ngừng lại sau khi có thử nghiệm trên 861 bệnh nhân vì tỷ lệ tử vong thấp hơn ở nhóm điều trị thể tích khí lưu thông thấp so với nhóm điều trị với thể tích khí lưu thông truyền thống (31% so với 39.8%), và số ngày không cần sử dụng máy thở trong 28 ngày đầu tiên ở nhóm dùng thể tích khí lưu thông thấp là cao hơn (12 ngày so với 11 ngày)

Một công bố khác của MO Meade và các cộng sự [12] ứng dụng một hướng điều trị bổ sung là vừa sử dụng thể tích khí lưu thông thấp với PEEP cao cho bệnh nhân ARDS kết hợp huy động phế nang Công trình nghiên cứu được thực hiện trên 983 bệnh nhân ARDS tại ba quốc gia Canada, Úc và Ả Rập Saudi

Hình 2.11 Hướng dẫn tăng PEEP theo mức FiO2 (nguồn: trích từ bảng hướng dẫn cài

đặt PEEP và FiO2 của nhóm ARDSnet)

Hình 2.11 là bảng hướng dẫn cách tăng mức PEEP theo mức FiO2 theo khuyến cáo trong nghiên cứu của nhóm ARDSnet

Từ mức PEEP và FiO2 ban đầu, bắt đầu cài đặt mức PEEP và FiO2 theo hướng dẫn trong bảng cho đến khi đạt được mục tiêu áp lực riêng phần oxy trong máu 55-88 mmHg hoặc chỉ số nồng độ bão hòa oxy máu của bệnh nhân đạt 88-95%

Sau nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng cách tiếp cận của nhóm ARDSnet không cải thiện một cách đáng kể tỷ lệ tử vọng tại bệnh viện hay tổn thương phổi do áp lực cao, nhưng chiến thuật này giúp cải thiện đáng kể sự thiếu oxy máu và sử dụng như một liệu pháp điều trị

Từ các nghiên cứu trên cho thấy, mặc dù đã có rất nhiều nỗ lực trong việc tìm ra

phương pháp điều trị ARDS hiệu quả mà trong đó vấn đề trọng tâm chính là làm sao để

có thể giúp các phế nang của bệnh nhân mở ra để thực hiện quá trình thông khí để cải thiện oxy hóa máu bệnh nhân mà không làm gia tăng các tổn thương phổi của họ

Thực tế lâm sàng cho thấy, hiện nay các y bác sĩ vẫn đang thực hiện các thủ thuật và chiến lược nêu trên một cách khó khăn do không có một công cụ hiệu quả để theo dõi tình trạng phổi của bệnh nhân khi thực hiện các liệu pháp điều trị

Do đó, việc GE Healthcare đưa ra chức năng đo FRC không tạo ra một chiến lược điều trị mới trên bệnh nhân, mà thực ra là cung cấp cho các bác sĩ một công cụ trực quan hơn để theo dõi tình trạng phổi của bệnh nhân, từ đó có thể thực hiện các chiến lược tiếp cận điều trị nêu trên một cách hiệu quả và trực quan hơn, chính điều đó sẽ giúp cải thiện hiệu quả điều trị ở bệnh nhân ARDS, một hội chứng có tỉ lệ tử vong bệnh viện rất cao

3 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG CỤ FRC INVIEW

3.1 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH FRC HIỆN HÀNH

a) Chụp CT phổi

Dù chụp cắt lớp (CT) lần đầu tiên trở nên khả dụng vào giữa thập niên 1970, những báo cáo đầu tiên về việc sử dụng hình ảnh chẩn đoán CT trong những hội chứng suy hô hấp cấp tính (ngày nay được xếp loại là chấn thương phổi cấp ALI và hội chứng nguy ngập hô hấp cấp ARDS) không xuất hiện cho đến hơn một thập kỷ sau [13] Vì sao nó lại cần một thời gian dài như vậy để ứng dụng CT trong việc chẩn đoán ALI/ARDS? Những máy CT ban đầu có tốc độ chậm (8-18 giây/hình ảnh), máy CT cũng ít và khó vận chuyển, đặc biệt là đối với bệnh nhân nặng Quan trọng hơn, ARDS được tin là ảnh hưởng đồng nhất đến cả hai phổi, và việc chụp CT, trong trường hợp này, là không mang lại lợi ích Sự thúc đẩy nghiên cứu bệnh nhân ARDS với sự theo dõi của CT được tiên phong bởi Brismar và các đồng sự [14] với một mục tiêu bình thường trong khi gây mê và cho giãn cơ Sự tăng mật độ phổi trong ảnh CT trong một vùng phổi phụ thuộc trọng lực Sự tăng mật độ phổi được cho là do sự mất trương lực cơ do gây mê

và được gọi theo thuật ngữ là “xẹp phổi nén” Bởi vì nhiều bệnh nhân ARDS cũng được an thần và/hoặc giãn cơ, họ khẳng định rằng “xẹp phổi nén” có thể được trình bày với một mức độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn với bệnh nhân bị vấn đề về hô hấp

Hình 3.1 cho ta thấy ảnh CT và X quang phổi của một bệnh nhân ARDS do nhiễm trùng huyết Hình ảnh được chụp tại mức PEEP = 5 cmH2O X quang ngực cho thấy có thâm nhiễm khuếch tán mờ bên phổi phải Ảnh CT cho thấy bệnh lý không đồng nhất

và ở cả 2 hướng nhìn trên xuống dưới và trước ra sau

Hình 3.1 Ảnh quang ngực hướng trước-sau (bên trái) và ảnh chụp CT trong bệnh nhân

ARDS do nhiễm trùng huyết (Nguồn: L Gattinoni, P Caironi, P Pelosi et al.Am J

Respir Crit Care Med Vol 164 p 1702, 2001)

Hình 3.2 Quan hệ giữa “đơn vị hô hấp CT” và nang tuyến phế nang trong điều kiện bình thường với mức FRC bằng 2/3 tổng dung tích phổi (TLC) với xẹp phế nang, tình trạng bình thường và lúc phù nề (edema) (Nguồn: L Gattinoni, P Caironi, P

Pelosi et al Am J Respir Crit Care Med Vol 164 p 1705, 2001)

Vì đơn vị CT của thể tích là voxel, đặc trưng bởi một số CT, nó có giá trị xem xét voxel mang tính giải phẫu học [15] Điều này phụ thuộc vào kích thước voxel và kích thước ảnh phổi Trong hình ảnh trục tiêu chuẩn 10-mm (kích thước ma trận 256 x 256), thể tích một voxel 1.5 x 1.5 x 10 mm là 22.5 mm3, gần bằng thể tích với một tuyến nang ở dung tích cặn chức năng (khoảng 16 – 22 mm3 bao gồm khoảng 2000 phế nang) Theo hình 3.2, một voxel được xem như một “đơn vị hô hấp CT” cố định, có thể bao gồm, ở mức dung tích cặn chức năng ở phổi bình thường, cùng số lượng cấu trúc

cơ bản của một nang tuyến phế nang (tức là gồm 2000 phế nang, với khoảng 29% khí trong ống phế nang (alveolar duct), 61% khí trong túi phế nang (alveolar sac), và 10% hàng rào mô-mao mạch)

Hình 3.3 Cấu tạo của nang tuyến phế nang (nguồn:

Tuy nhiên, cấu trúc cơ bản bao gồm trong một voxel xuất phát từ nhiều hơn một nhánh nang tuyến do sự khác biệt về hình dạng của voxel (hình khối lục diện) và của nhánh phế nang (gần như hình cầu) và sự thật rằng một voxel không hoàn toàn khớp với một nhánh nang tuyến Những voxel khác có thể bao gồm nhiều cấu trúc dày đặc hơn như động mạch, tĩnh mạch, tiểu động mạch, tiểu tĩnh mạch, thành phế quản và các mạch bạch huyết Nói chung, ở dung tích cặn chức năng, xem xét trên tất cả cấu trúc phổi, khí chiếm khoảng 70% và “mô” chiếm khoảng 30% Khi thể tích khí vào tăng lên, voxel bao gồm ít cấu trúc hơn vì ở 75% dung tích phổi, thể tích các nhánh nang tuyến tăng lên 30 – 40 mm3 (gấp 1.5 – 2 lần thể tích voxel) Nói cách khác, khi nang tuyến bình thường bị xẹp hoàn toàn, bị mất toàn bộ khí bên trong, thể tích của nó chỉ bao gồm hàng rào mao mạch phế nang và máu, nói cách khác,lên đến 15 – 20 nang tuyến trong một voxel

Đối với chiến lược mở phổi, người ta nghĩ là việc mở phổi thường xảy ra ở quanh điểm uốn dưới trong đồ thị thể tích – áp lực [7] Tuy nhiên, đã từ lâu người ta biết rằng mức

ox hóa và độ giãn nở có thể cải thiện khi dùng thể tích khí lưu thông (và áp lực) cao, Gần đây, theo những nghiên cứu mô hình nền tảng toán học và lý thuyết [16,17] và sau

đó là trong cài đặt lâm sàng [18,19], người ta đã đề xuất rằng huy động xảy ra trên toàn đường cong thể tích-áp lực Điều này trở nên tốt hơn khi ở trên điểm uốn dưới, theo như những đề xuất từ sinh lý học cổ điển về phổi khỏe mạnh [20]

Hình ảnh CT cung cấp bằng chứng trực tiếp rằng huy động là một hiện tượng toàn kỳ thở vào (hình 3.4) Thật ra, những nghiên cứu gần đây đã giúp giải thích hiện tượng huy động dọc theo đường cong thể tích-áp lực đối với bệnh nhân ARDS Huy động xảy

ra trên toàn đường cong thể tích-áp lực, xảy ra tốt ở trên điểm uốn dưới và thậm chí là trên điểm uốn trên với một phân bố không gian xác định (từ bụng đến lưng và từ đầu dến chân) Hình “Sigma” của đường cong áp lực huy động hàm ý một phân bố gaus của áp lực mở phổi Nói cách khác, ktrong khi các đề xuất trước đây dựa trên toán học cũng như can thiệp lâm sàng, nó cho thấy rằng phổi ARDS là vùng với những áp lực

mở phổi khác nhau, trong dải từ vài cmH2O đến 45-70 cmH2O Dải này là do sự khác

nhau về loại xẹp phổi Sự thật là áp lực mở hổi đối với đường thở nhỏ bị xẹp (điển hình của xẹp phổi nén) là ít nhất khoảng 20 cmH2O (xẹp phổi rộng), nơi mà áp lực mở phổi được yêu cầu để mở phế nang bị xẹp ít nhất là 30-40 cmH2O (xẹp phổi dính) Trong phổi bình thường, Rothen và các cộng sự [21] phát hiện ra rằng áp lực cần để làm mất

sự xẹp phổi nén được phát triển trong lúc gây mê và giãn cơ ít nhất là 40 cmH2O Tuy nhiên, điều quan trọng cần nhấn mạnh là áp lực mở phổi chính xác là áp lực xuyên phổi (transpulmonary pressure) – tức là bằng áp lực đường thở trừ cho áp lực màng phổi Với độ đàn hồi thành ngực cao và áp lực màng phổi cao (như bệnh béo phì hay ARDS có nguồn gốc từ ổ bụng), áp lực đường thở cần đạt tới mức áp lực xuyên phổi,

có thể cao hơn 40 – 45 cmH2O

Hình 3.4 Huy động phổi trong mô hình ARDS nghiên cứu, là hàm của áp lực đường thở Huy động xảy ra trên toàn đường cong thể tích-áp lực, thậm chí cả trên điểm uốn trên “R” chỉ thị cho phần trăm huy động xảy ra ở áp lực đường thở tương ứng Dữ liệu

vừa khớp với hàm Sigma theo Venegas và các cộng sự [16]

Qua thời gian, chụp CT được chứng minh là một tiêu chuẩn vàng để nghiên cứu bệnh

lý ARDS Tuy nhiên vì bệnh trạng của bệnh nhân ARDS thay đổi rất nhanh nên việc chụp CT liên tục tại giường bệnh là không khả thi

b) Body Plethysmography: Dựa vào tình trạng đẳng nhiệt, bệnh nhân được đặt trong một buồng kín và hít thở, kết quả được tính toán dựa trên định luật Boyle – cho rằng dưới điệu kiện đẳng nhiệt, tích của áp lực và thể tích của một khối lượng khí là hằng

số Trong thủ thuật đo đạc, bệnh nhân ngồi bên trong một hộp kín và thở bình thường thông qua ống thở Nhưng cách này quá cồng kềnh cho bệnh nhân ICU

Hình 3.5 Mô hình đo Plethysmography (Nguồn:

http://www.clevelandclinicmeded.com/medicalpubs/diseasemanagement/pulmonary/pu

c) Phương pháp pha loãng helium: là một kỹ thuật thở lại dựa trên sự cân bằng với một thể tích khí đã biết trước của Helium Nó cần một hệ thống kín, có bơm khí xoay vòng, bình hấp thụ nước và CO2, ngõ cung cấp oxy và nhánh khí vào/khí ra Kỹ thuật này không được dùng trên máy thở vì phải tùy biến quá nhiều Thủ thuật đo bằng cách pha

loãng Helium này có thể được thực hiện trên bệnh nhân ICU, nhưng phải gián đoạn việc thở máy

d) Phương pháp đo nhiều nhịp thở ra: tận dung khí đánh dấu để xác định FRC qua thủ thuật nhiều nhịp thở Bất kỳ khí nào không độc và hòa tan kém đều có thể dùng được như Nitơ, SF6 (sulfur hexafluoride) SF6 không phải là một loại khí y tế được chỉ định lâm sàng, do đó người ta thường dùng Nitơ, với những nghiên cứu đầu tiên được thực hiện bởi Darling và các cộng sự [22]

Để tiến hành đo, người ta nâng nồng độ oxy thở vào FiO2 từ mức đang dùng lên 100%,

để tống hết Nitơ ra khỏi phổi, sau đó FiO2 được trả về mức cũ để Nitơ đi vào trở lại Tuy nhiên, phương pháp này bị ảnh hưởng độ chính xác bởi độ nhớt của chất khí, độ chính xác của thiết bị lấy mẫu khí Và đối với bệnh nhân ARDS, việc thay đổi đột ngột nồng độ oxy như vậy rất khó thực hiện do BN ARDS thường phải được oxy với nồng

độ cao

Để không đo Nitơ trực tiếp, Fretchner và các đồng sự [23] trong bệnh nhân không có khí nào khác ngoài Oxy, CO2 và Nitơ Nitơ được xem là khí cặn khi đo oxy và CO2 Họ đưa ra kỹ thuật phân tích CO2 bằng phương pháp dòng chính và phương pháp dòng phụ Vì hai dạng sóng này là đồng dạng nghịch, nó có thể đồng bộ với do dòng khí bằng phế dung kế để tích hợp lưu lượng và nồng độ Nitơ Vì thủ thuật đồng bộ này rất nhạy và sai số nhỏ trong sự đồng bộ mà có thể dẫn đến những tính toán sai lầm về nồng

độ Nitơ Fretschner kết luận rằng chỉ khoảng 20% sự thay đổi của phép đo FRC liên tục có thể được phát hiện bởi kỹ thuật này

Olegard và các cộng sự tùy biến lại phương pháp này để sử dụng mà không cần các máy phân tích khí phức tạp [24] Do chỉ đo giá trị bình nguyên ở cuối kỳ thở ra và nồng độ khí thở vào, các sai số ảnh hưởng trở nên không quan trọng Phép đo chỉ yêu cầu thể tích khí lưu thông và nồng độ khí thở vào/thở ra gắn liền với nhau qua mỗi nhịp thở Phương pháp này cần hai giả thiết: sự không đồng nhất trong phân phối khí ở phế nang là như nhau và trao đổi khí trong tế bào tương đương với trao đổi khí của phế

nang và mao mạch phổi ở trạng thái ổn định Phương pháp này đo FRC chính xác mà chỉ cần thay đổi 10% nồng độ oxy và có thể được sử dụng ở bệnh nhân ARDS Do đó, phương pháp này đã được thương mại hóa và sử dụng trên máy thở Tuy nhiên, phương pháp này chưa được xác nhận đối với những bệnh nhân thông khí hỗ trợ hoặc thở tự nhiên

Đây chính là phương pháp được sử dụng trên thiết bị dùng để khảo sát trong luận văn này

3.2 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO FRC

Đo khí thở vào và thở ra của bệnh nhân thông qua phương pháp dòng phụ

(Sidestream) FRC được đo dựa trên việc theo dõi nồng độ Nitơ đo được trong dường thở (Phương pháp thay đổi nitơ pha loãng) Nồng độ Nitơ thở vào bị thay đổi bởi nồng

độ oxy thở vào (FiO2) Theo Jeromino và các cộng sự [25], có một sự phù hợp tuyệt vời giữa phương pháp đo FRC thở vào/thở ra và đo FRC bằng CT Những ưu điểm của

kỹ thuật đo thở vào/thở ra là phù hợp với việc vận hành máy thở mà không yêu cầu phải có điều chỉnh về mặt thông khí

Sau đó, bác sĩ đánh giá kết quả đo đạc thu được và xác định mức PEEP tối ưu làm tăng FRC của bệnh nhân nhiều nhất để sử dụng thực tế trên bệnh nhân

Hình 3.6 Sử dụng công cụ FRC INview để tìm mức PEEP tối ưu (Nguồn: Hình tự

chụp)

Trên thế giới, việc đo FRC được tiến hành từ những năm 1980 và được tiến hành

thường xuyên ở trẻ em Hiện nay, việc đo FRC chưa phải là một thủ thuật thường quy đối với bệnh nhân hồi sức, nhưng nó là một kỹ thuật đầy hứa hẹn

Việc đo đạc FRC dựa trên phương pháp wash-in/wash-out Nitơ được cho thấy là một

kỹ thuật phù hợp với độ chính xác hợp lý và có thể lặp đi lặp lại mà không gián đoạn quá trình thông khí của bệnh nhân Các bằng chứng lâm sàng cho thấy rằng việc đánh giá FRC cũng nên kết hợp với việc đánh giá các tiêu chí khác như oxy hóa động mạch (PaO2) và độ giãn nở phổi (Lung Compliance)

3.3 NGUYÊN LÝ ĐO DUNG TÍCH CẶN CHỨC NĂNG (FRC)

Điều trị thông khí nhân tạo trên bệnh nhân ARDS có mục đích là phải mở được phổi và phải giữ cho phổi mở, giúp bảo tồn và duy trì trao đổi khí, và tránh các hiện tượng tổn thương phổi do áp lực (barotrauma) hay tổn thương phổi do thể tích (volotrauma) [8,26,27] Trong sự thiếu vắng các phương pháp lâm sàng có thể chấp nhận được để xác định dung tích cặn chức năng (FRC), các dấu chỉ thay thế như là đường cong thể tích-áp lực, và điểm uốn trên-điểm uốn dưới được sử dụng

Sutter và các cộng sự [28] đã xác định rằng khi đặt PEEP tại mức mà đạt được mức oxy hóa tối đa thì nó cũng trùng hợp với độ giãn nở phổi tĩnh cao nhất và FRC cao nhất Do đó, FRC chính là chìa khóa quan trọng để cài đặt máy thở hợp lý [29]

Cho đến nay, việc đo FRC chủ yếu đạt được trong nghiên cứu bằng cách pha loãng khí

có độ hòa tan thấp bằng cách cho thở lại trong hệ thống kín, hoặc bằng kỹ thuật nhiều nhịp thở ra Oxy có ưu thế là dễ đo trên những thiết bị theo dõi tiêu chuẩn với thời gian đáp ứng phù hợp nhưng sự tiêu thụ oxy phải được đo chính xác – một điều khó thực hiện khi thở máy với nồng độ oxy (FiO2) cao Nitơ có thể được tính với khí cặn oxy và

CO2, những thứ duy nhất còn lại trong khí của máy thở Vấn đề chính ở đây là cả oxy

và Nitơ khi dùng như khí đánh dấu sẽ thay đổi FiO2 nhiều hơn 20% so với yêu càu đo đạc đầy đủ của FRC [30] Đối với bệnh nhân ARDS nặng thì điều này là không chấp nhận được Một vấn đề khác vốn có của kỹ thuật đo Nitơ thở ra trong nhiều nhịp thở là

sử dụng bộ phân tích khí dòng phụ (side stream) là sự đồng bộ giữa lưu lượng khí và nồng độ đo được Điều này phải được thực hiện trước khi tích hợp việc đo dòng liên tục và nồng độ nitơ trực tiếp/gián tiếp từ việc đo O2 và CO2

Trên thiết bị đo, kỹ thuật này sử dụng cảm biến O2 và CO2 tiêu chuẩn lâm sàng và cảm biến lưu lượng để tối thiểu bước thay đổi của oxy và chu kỳ thở ra Mục đích là để xác nhận phương pháp đo FRC này trong mô hình phổi tiêu thụ oxy/sản xuất CO2

Để tránh vấn đề về đồng bộ chúng ta tập trung vào sự thay đổi nồng độ nitơ tại phế nang từ kỳ thở vào và nồng độ khí bình nguyên cuối kỳ thở ra Một giả thiết cơ bản là tính không đồng nhất trong phân phối khí ở phế nang là như nhau trong suốt quá trình

đo Một giả thiết khác là cơ chế trao đổi chất nội bào và trao đổi khí giữa mao mạch phổi và phế nang ổn định trong suốt quá trình đo thở vào/thở ra

Oxy được phân tích sử dụng cảm biến oxy thuận từ với thời gian đáp ứng <480 ms (95% độ lợi, thông số của nhà sản xuất) CO2 được phân tích bằng một cảm biến phân tích hồng ngoại với thời gian đáp ứng <360 ms (95% độ lợi, thông số của nhà sản xuất) Bộ phân tích khí được cân chỉnh với nồng độ khí thích hợp với phép đo được thực hiện Sau khi cân chỉnh (calibration), bộ phân tích khí sẽ tự động chỉnh 0 lặp đi

lặp lại để tránh trôi đường cơ sở Việc phân tích khí theo từng nhịp thở được lấy mẫu từu chạc chữ Y trên ống thở, và khí dùng để phân tích được lấy mẫu từ một hộp trộn, thể tích 5 L, có quạt kết nối với ngõ ra của máy thở Khí lấy mẫu được đưa trở lại nhánh thở ra của hệ thống thở như hình 3.7

Thể tích thông khí được phân tích qua một bộ phế dung ký dựa trên nguyên lý Pitot Bộ phân tích được chỉnh 0 tự động mỗi từng giây

Dữ liệu thô của lưu lượng được lấy mẫu với tần số 25 Hz và được xử lý bởi phần mềm theo dõi, nơi cung cấp nồng độ khí thở vào và cuối kỳ thở ra, cũng như giá trị thể tích khí lưu thông

Hình 3.7 Sơ đồ lắp đặt hệ thống đo FRC trên máy thở Carescape R860 (Nguồn:

Sách hướng dẫn sử dụng máy thở R860)

Đường cơ sở của mức tiêu thụ oxy (VO2) vaf CO2 sinh ra (VCO2) được xác định với công nghệ đo calori gián tiếp (Indirect calorimetry – IC) sử dụng bộ phân tích khí với chu kỳ 30 giây để tính thông khí phế nang Thông khí phút thở vào (VI) được tính bởi phép chuyển đổi Haldane từ thông khí phút thở ra (VE) Thông khí phút pế nang (VAE) được tính theo công thức Bohr: