Cách đo cơ học hô hấp trong quá trình thở máy kiểm soát

Marco Giani, Alfio Bronco, Giacomo Bellani

Dịch: BS. Đặng Thanh Tuấn – BV Nhi Đồng 1

TÓM TẮT

Đo cơ học hô hấp tại giường cho phép theo dõi chặt chẽ chức năng phổi ở những bệnh nhân nặng. Hai thông số cơ bản mô tả cơ chế hệ hô hấp là sức cản và độ giản nở. Sức cản của hệ thống hô hấp mô tả sự đối lập với dòng khí trong quá trình hít vào. Trong quá trình thông khí kiểm soát thể tích, sức cản có thể được tính bằng tỷ số giữa mức giảm áp lực đỉnh so với bình nguyên và lưu lượng khí. Độ giản nở mô tả đặc tính đàn hồi của hệ hô hấp, bao gồm phổi và thành ngực. Nó là tỷ số giữa sự thay đổi về thể tích (tức là thể tích khí lưu thông) và sự thay đổi tương ứng của áp lực, được tính bằng hiệu số giữa áp lực bình nguyên và tổng áp lực dương cuối kỳ thở ra, được đo bằng cách bấm nút bằng tay cuối kỳ hít vào và cuối kỳ thở ra, tương ứng. Trong bài tổng quan này, chúng tôi mô tả cách đo cơ học hô hấp tại giường bệnh, bắt đầu từ nền tảng sinh lý của phương trình chuyển động của hệ hô hấp.

GIỚI THIỆU

Đo cơ học hô hấp cung cấp thông tin về sự thay đổi cân bằng nội môi của phổi và hệ hô hấp thông qua phân tích các đặc tính cơ học của chúng trong quá trình thở máy (1, 2). Đánh giá cơ học tại giường ở bệnh nhân thở máy cho phép đánh giá tình trạng phổi và theo dõi chức năng hô hấp trong suốt quá trình lâm sàng của bệnh nhân tại khoa hồi sức tích cực. Nó là một bổ sung cơ bản cho việc đánh giá lâm sàng ở bệnh nhân suy hô hấp hỗ trợ chẩn đoán nguyên nhân (ví dụ như bệnh hạn chế so với bệnh tắc nghẽn) và ở tất cả bệnh nhân cần nhận biết và điều trị kịp thời các biến cố nghiêm trọng như co thắt phế quản hoặc dịch chuyển ống nội khí quản. Hơn nữa, sự chú ý ngày càng tăng đã được dành để hạn chế những tác động có hại của thở máy (tức là tổn thương phổi do máy thở) (3, 4). Trong bối cảnh này, theo dõi áp lực đường thở là cần thiết để xác định đặc điểm, chẩn đoán và đánh giá đáp ứng điều trị.

Hai yếu tố chính của cơ học hô hấp là sức cản và độ giản nở. Mục đích của bài viết này là để đo những yếu tố này tại giường và giải thích sự hợp lý. Chúng tôi sẽ chỉ tập trung vào bệnh nhân thở máy thụ động không có nỗ lực hô hấp.

LÝ THUYẾT VÀ ĐỊNH NGHĨA

Hệ hô hấp có thể được đồng hóa với một hệ thống khép kín, bao gồm máy tạo dòng (máy thở cơ học), hệ thống ống dẫn (ống nội khí quản và đường thở dưới) và hệ thống đàn hồi (phế nang). Một số biến số được đo bằng máy thở cơ học và nhiều biến số khác có thể được rút ra:

Áp lực ở cửa đường thở (airway opening), thường được đo ở đầu gần của ống nội khí quản hoặc trong chính máy thở. Thông thường áp lực này được gọi là “áp lực đường thở” (P_aw): mặc dù được sử dụng rộng rãi (và chúng tôi cũng sẽ sử dụng danh pháp này), cần lưu ý rằng, bất cứ khi nào có lưu lượng thì phải tồn tại một độ chênh lệch áp lực. Do đó, áp lực đường thở sẽ không đồng nhất dọc theo đường thở, theo định nghĩa.

Lưu lượng: đây là lưu lượng (lượng thể tích trong đơn vị thời gian) rời máy thở về phía cửa đường thở và phế nang (lưu lượng dương, lưu lượng hít vào) hoặc ngược lại (lưu lượng âm, lưu lượng thở ra). Nó thường được biểu thị bằng L/min hoặc L/s.

Thể tích: điều này được tính toán từ máy thở như là sự tích phân của lưu lượng theo thời gian và nó được cho là làm mở rộng các phế nang. Điều này có thể không phải lúc nào cũng xảy ra, ví dụ, khi có rò rỉ khí. Nó thường được biểu thị bằng mL.

Phép đo áp lực, lưu lượng và thể tích cho phép tính toán hai thông số cơ bản mô tả cơ học của hệ hô hấp:

Sức cản của hệ thống hô hấp (R_rs) mô tả sự chống lại đối với một dòng khí đi vào đường thở trong quá trình hít vào. Sức cản bao gồm hai yếu tố: sức cản “trở kháng” (phụ thuộc vào lực ma sát đối với lưu lượng khí) và sức cản đàn hồi (do khả năng chống lại sự biến dạng của hệ thống hô hấp) (5). Chúng tôi sẽ coi cả hai thành phần như một thực thể duy nhất. R_rs được tính bằng tỷ số giữa chênh lệch áp lực (ΔP) ở hai đầu đường thở (trong trường hợp này là thiết bị thở và phế nang) và tốc độ lưu lượng. R_rs = ΔP/Lưu lượng. R_rs thường được biểu thị bằng cmH₂O/L/s.

Độ giản nở của hệ thống hô hấp (Cpl_rs) mô tả đặc tính đàn hồi của hệ thống hô hấp, bao gồm phổi và thành ngực. Cpl_rs là tỷ số giữa thể tích hít vào và sự thay đổi áp lực tương ứng. Cpl_rs thường được biểu thị bằng mL/cmH₂O. Các đặc tính đàn hồi của hệ hô hấp cũng có thể được mô tả là tính đàn hồi (E), là nghịch đảo của độ giản nở và được biểu thị bằng cmH₂O/mL.

Tất cả các biến thể hiện ở trên được liên kết bởi một phương trình rất đơn giản, được gọi là Phương trình chuyển động của hệ hô hấp, theo đó áp lực tại cửa đường thở (P_aw, hiển thị trên màn hình máy thở) bằng, tại bất kỳ thời điểm nào của chu kỳ thở, tổng áp lực đàn hồi (P_el) và áp lực sức cản (P_res), cộng với tổng áp lực dương cuối quá trình thở ra (PEEP, xem bên dưới), không đổi trong suốt chu kỳ, có thể được coi là số hạng không đổi.

P_aw = P_el + P_res + PEEP [1]

Như đã nói, P_res là áp lực cần thiết để vượt qua lực cản đối với lưu lượng khí, trong khi P_el là áp lực do độ co giãn đàn hồi của hệ hô hấp khi một thể tích nhất định (V) được thổi phồng.

P_res = Flow * R_rs [2]

P_el = V/C_rs [3]

Hình 1 mô tả đồ họa P_aw và các thành phần của nó trong chu kỳ hô hấp.

Mô tả cơ học hô hấp ở một bệnh nhân thở tự nhiên nằm ngoài phạm vi của bài báo hiện tại. Tuy nhiên, với sự nỗ lực của bệnh nhân, phương trình được sửa đổi đơn giản bằng cách thêm thuật ngữ P_musc (tức là áp lực do cơ hô hấp của bệnh nhân tạo ra) trong phương trình:

P_ao = P_res + P_el + P_musc + PEEP [4]