Những điều cơ bản về cơ học hô hấp: các thông số dẫn xuất từ máy thở

Pedro Leme Silva, Patricia R.M.Rocco

Bản dịch của BS. Đặng Thanh Tuấn – BV Nhi Đồng 1

TÓM TẮT

Thông khí cơ học là một hệ thống hỗ trợ sự sống được sử dụng để duy trì chức năng phổi đầy đủ ở những bệnh nhân bị bệnh nặng hoặc đang được gây mê toàn thân. Lợi ích và tác hại của thở máy không chỉ phụ thuộc vào cách cài đặt của người vận hành máy (đầu vào), mà còn vào cách giải thích của họ về các thông số có nguồn gốc từ máy thở (đầu ra), sẽ hướng dẫn các chiến lược thở máy. Sau khi các đầu vào — thể tích khí lưu thông (VT), áp lực dương cuối kỳ thở ra (PEEP), tần số thở (RR) và lưu lượng khí hít vào (V’) – đã được điều chỉnh, các đầu ra sau sẽ được đo: PEEP nội tại, áp lực đỉnh (Ppeak) và áp lực bình nguyên (Pplat), áp lực truyền động (ΔP), áp lực xuyên phổi (PL), năng lượng cơ học, công suất cơ học và cường độ. Trong quá trình thở máy có hỗ trợ, ngoài các thông số này, áp lực tạo ra 100 ms sau khi bắt đầu nỗ lực hít vào (P0.1) và tích số áp lực-thời gian mỗi phút (PTP/phút) cũng phải được đánh giá. Các thông số nói trên nên được xem như một tập hợp các kết quả đầu ra, tất cả đều cần được theo dõi nghiêm ngặt tại giường bệnh để phát triển thở máy cá nhân hóa theo từng trường hợp cụ thể. Ngoài ra, cần có thêm nghiên cứu lâm sàng để đánh giá ngưỡng an toàn của từng thông số ở phổi bị tổn thương và không bị tổn thương.

GIỚI THIỆU

Thông khí cơ học là một hệ thống hỗ trợ sự sống được sử dụng để duy trì chức năng phổi đầy đủ ở những bệnh nhân bị bệnh nặng hoặc đang được gây mê toàn thân (1,2); tuy nhiên, nó có thể gây tổn thương phổi. Lợi ích và tác hại của thở máy không chỉ phụ thuộc vào việc điều chỉnh các thông số của máy thở mà còn phụ thuộc vào việc giải thích các thông số có nguồn gốc từ máy thở, những thông số này cần được sử dụng để hướng dẫn các chiến lược thở máy. Cơ sở của quá trình này dựa vào sự tương tác giữa các lực vật lý tác động lên cấu trúc phổi trong quá trình thở máy do người điều khiển điều chỉnh và cơ học phổi và thành ngực của bệnh nhân (3). Sau khi các yếu tố đầu vào — thể tích khí lưu thông (V_T), áp lực dương cuối kỳ thở ra (PEEP), tần số thở (RR) và lưu lượng khí hít vào (V’) – đã được điều chỉnh, thông tin thu được từ máy thở cơ học (đầu ra hoặc tham số dẫn xuất từ máy thở) có thể được kiểm tra. Bất kể chế độ máy thở là gì, các thông số có nguồn gốc từ máy thở sau đây cần được đo để giảm thiểu các tác động có hại (2,4): PEEP nội tại (PEEPi), áp lực đỉnh (Ppeak) và áp lực bình nguyên (Pplat), áp lực truyền động (ΔP) áp lực xuyên phổi (P_L). Trong quá trình thở máy có hỗ trợ, ngoài các thông số này, áp lực tạo ra 100 ms sau khi bắt đầu nỗ lực hít vào (P_0.1) và tích số áp lực-thời gian mỗi phút (PTP/phút) cũng cần được đánh giá.

Trong bài tổng quan này, chúng ta sẽ thảo luận về các thông số máy thở được điều chỉnh bởi người vận hành (đầu vào) và các thông số máy thở thu được sau khi tương tác với các cấu trúc hệ hô hấp trong quá trình thở máy (đầu ra). Hơn nữa, các thông số mới có nguồn gốc từ máy thở, chẳng hạn như năng lượng cơ học, công suất cơ học và cường độ, sẽ được thảo luận dựa trên các bằng chứng gần đây (5-7).

ĐẦU VÀO: THÔNG SỐ MÁY THỞ DO NGƯỜI VẬN HÀNH THIẾT LẬP

Thể tích khí lưu thông (V_T)

Ở cả phổi không bị tổn thương và phổi bị tổn thương, việc sử dụng V_T thấp được ưu tiên hơn V_T cao.

Ở những bệnh nhân được gây mê toàn thân, không có mối liên quan nào giữa V_T và các biến chứng phổi sau phẫu thuật (PPCs) (8). Ngoài ra, thông khí kiểm soát áp lực (PCV) đã được so sánh với thông khí kiểm soát thể tích (VCV), tập trung vào các PPC; Sự so sánh này rất quan trọng để phân biệt vai trò tiềm tàng của việc kiểm soát chặt chẽ V_T trong VCV. Tần suất của PPCs ở PCV cao hơn ở VCV. Điều này có thể là do khó kiểm soát V_T trong quá trình PCV, do đó làm nổi bật tầm quan trọng của V_T.

Tại khoa cấp cứu, những bệnh nhân được thở máy với phổi bị tổn thương và không bị tổn thương cũng có thể được hưởng lợi từ việc sử dụng V_Ts thấp (9).

Trong đơn vị chăm sóc đặc biệt (ICU), mặc dù hai phân tích tổng hợp cho thấy rằng bệnh nhân phổi không bị tổn thương có thể được thông khí với V_T thấp (10,11), một nghiên cứu tiền cứu báo cáo không có mối liên quan giữa V_T và kết cục (12), điều này có thể được cho là do V_T trong nghiên cứu này thấp hơn nhiều so với các phân tích tổng hợp đã nói ở trên (10,11). Khi ngừng tim ngoài bệnh viện, giảm V_T có liên quan đến kết quả nhận thức thần kinh thuận lợi và những ngày không thở máy nhiều hơn (13). Tóm lại, lợi ích của việc giảm V_T ở bệnh nhân ICU với phổi không bị tổn thương vẫn chưa rõ ràng. Hai thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên đang diễn ra, Thông khí bảo vệ ở bệnh nhân không có ARDS khi bắt đầu thở máy (PReVENT) (14) và Chiến lược dự phòng trong Hội chứng suy hô hấp cấp (EPALI) (Số đăng ký Clinicaltrials.org: NCT02070666), có thể làm sáng tỏ vấn đề này.

Ở những bệnh nhân có hội chứng suy hô hấp cấp (ARDS), trọng lượng cơ thể dự đoán (PBW), có tính đến cả giới tính và chiều cao, đã được sử dụng để đặt V_T (15-17). Các phương trình PBW sau đây đã được sử dụng: nam giới, 50,0 + 0,905 × (chiều cao tính bằng cm) −152,4; nữ: 45,5 + 0,905 × (chiều cao tính bằng cm) −152,4. Để giảm thiểu nguy cơ tổn thương phổi do máy thở (VILI) ở bệnh nhân ARDS, giao thức Mạng lưới ARDS của Viện Y tế Quốc gia đề xuất sử dụng V_T = 6 mL/kg PBW và Pplat giới hạn ở 30 cmH₂O. Nếu Pplat vượt quá 30 cmH₂O với V_T là 6 mL/kg PBW, quy trình khuyến nghị giảm V_T (xuống 4–5 mL/kg PBW) nếu pHa > 7.15. Vì phổi ARDS có sự thay đổi lớn do phù nề, xẹp phổi và đông đặc, nên V_T có lẽ nên được cài đặt theo thể tích phổi được thông khí, ví dụ, dung tích cặn chức năng (FRC) hoặc tổng dung tích phổi (TLC) (18-20).

Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu sâu hơn để đánh giá giới hạn an toàn của FRC và TLC khi được sử dụng để đặt V_T. Trong dòng này, ở những bệnh nhân bị ARDS nặng và mức độ giãn nở của phổi rất thấp, ngay cả khi đặt V_T dưới 6 mL/kg PBW cũng có thể dẫn đến strain cao (V_T/FRC) (19). Kịch bản này có thể được coi là không an toàn; do đó, các liệu pháp giải cứu là cần thiết, chẳng hạn như hỗ trợ ngoài cơ thể (21).

Ngoài ra, V_T nên được đặt theo ΔP [PplatPEEP hoặc V_T/Crs (độ giãn nở hệ thống hô hấp)]. Vì Crs liên quan trực tiếp đến kích thước phổi, ΔP phản ánh mức độ V_T liên quan đến thể tích phổi được thông khí. Tuy nhiên, khi có giảm cơ học thành ngực, ΔP không phản ánh V_T. Trong dòng này, xét cùng một ΔP, bệnh nhân có thành ngực cứng có ít căng chướng quá mức phổi hơn bệnh nhân có thành ngực bình thường (22). Do đó, nên đánh giá áp lực vận động xuyên phổi (ΔP_L, sự chênh lệch áp lực xuyên phổi giữa cuối thì thở ra và cuối hít vào) (23), và V_T có thể được giới hạn để giữ ΔP_L trong phạm vi an toàn (19,24).

Áp lực dương cuối thở ra (PEEP)

PEEP là áp lực phế nang cao hơn áp lực khí quyển khi thở ra. PEEP được áp dụng thông qua thông khí cơ học (tức là PEEP bên ngoài) cho phép cung cấp áp lực dương vào cuối thời gian thở ra để ngăn chặn các đơn vị phổi không ổn định bị xẹp. Mức PEEP thấp (3 đến 5 cmH₂O) thường được sử dụng ở bệnh nhân thở máy. Thực hành này rất quan trọng để: (I) giữ cho phổi mở khi thở ra, do đó thúc đẩy sự ổn định của phế nang (25); (II) ngăn chặn việc mở và đóng các đường thở và các đơn vị phế nang nhỏ ở xa (26); và (III) làm tăng lưu lượng bạch huyết qua ống ngực, có thể tạo điều kiện dẫn lưu phù phổi (27). Tuy nhiên, mức PEEP cao hơn có thể gây ra hiện tượng quá căng vùng và làm suy giảm hoạt động của tim (28). Ưu và nhược điểm của PEEP phụ thuộc vào mức độ tổn thương phổi (29).

Ở những bệnh nhân được gây mê toàn thân, thở máy trong khi mổ với V_T = 8 mL/kg và PEEP cao (12 cmH₂O), khi so sánh với PEEP thấp (2 cmH₂O), không ngăn cản PPC, như thể hiện trong Thông khí bảo vệ sử dụng thử nghiệm áp lực dương cuối kỳ thở ra Cao so với Thấp (PROVHILO) (30). Cần phải nghiên cứu thêm để đánh giá mức PEEP vừa phải (5–8 cmH₂O).

Trong khoa cấp cứu, việc sử dụng mứ PEEP cao hơn có liên quan đến việc cải thiện thời gian thở máy và những ngày không nằm viện ở bệnh nhân ARDS (9) và phổi không bị tổn thương (31).

Ở những bệnh nhân ICU với phổi không bị tổn thương, một phân tích tổng hợp báo cáo rằng lợi ích từ PEEP là không có về thời gian thở máy và tỷ lệ tử vong (32). Ở những bệnh nhân ICU có nguy cơ mắc ARDS, mức PEEP được yêu cầu cao hơn so với những bệnh nhân không có nguy cơ ARDS (12). Gần đây hơn, bệnh nhân ICU sau khi phẫu thuật tim được phát hiện có ít biến chứng phổi hơn với PEEP cao (33). Chắc chắn, các nghiên cứu sâu hơn là cần thiết để so sánh mức PEEP thấp và cao ở bệnh nhân ICU không có ARDS.

Ba nghiên cứu chính đã đánh giá mức PEEP cao so với thấp kết hợp với V_T thấp ở bệnh nhân ARDS (16,17,34). Trong thử nghiệm ALVEOLI (34), tỷ lệ tử vong không khác biệt giữa mức PEEP thấp và cao. PEEP cao dẫn đến cải thiện quá trình oxygen hóa (17) cũng như những ngày không thở máy nhiều hơn và những ngày không suy cơ quan (16); tuy nhiên, tỷ lệ tử vong không khác nhau giữa các nhóm PEEP. Một phân tích tổng hợp sử dụng dữ liệu từ ba thử nghiệm nói trên cho thấy rằng mức PEEP cao hơn có liên quan đến việc cải thiện tỷ lệ sống sót trong ARDS nặng (35). Trong ARDS trung bình, PEEP thấp hơn (<12 cmH₂O), so với PEEP cao hơn, có liên quan đến nguy cơ tử vong tại bệnh viện cao hơn (26%) (36). Trong một thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên gần đây so sánh chuẩn độ PEEP cá nhân sau khi thủ thuật huy động (RM) so với PEEP thấp không có RM ở bệnh nhân ARDS từ trung bình đến nặng, đã quan sát thấy sự gia tăng tỷ lệ tử vong trong 28 ngày ở nhóm được huy động (37).

Một số chiến lược đã được sử dụng để xác định PEEP tối ưu, chẳng hạn như: (I) đánh giá điểm uốn dưới của đường cong áp lực-thể tích, phản ánh sự chuyển đổi từ mức độ giãn nở thấp sang mức độ giãn nở cao, và áp dụng PEEP lớn hơn 2 cmH₂O so với điểm này; (II) việc sử dụng các thuật toán kết hợp PEEP và nồng độ oxy hít vào (FiO₂); và (III) đo áp lực xuyên phổi bằng ống thông thực quản (38). Chắc chắn, cách tiếp cận tốt nhất là cá nhân hóa PEEP cho từng bệnh nhân.

Tần số thở

Tần số thở phải được điều chỉnh trong quá trình thở máy để duy trì thể tích phút phù hợp với nhu cầu chuyển hóa của bệnh nhân. Mặc dù RR cao hơn thường cần thiết để duy trì nồng độ CO₂ trong phạm vi an toàn (39), nhưng nó có thể làm thay đổi tỷ lệ hít vào:thở ra, do đó dẫn đến PEEP nội tại do thời gian thở ra ngắn. Trong bối cảnh này, VieillardBaron et al. so sánh hai mức RR — 15 nhịp thở mỗi phút (bpm) so với 30 bpm — trong khi duy trì Pplat thấp hơn (<25 cmH₂O). Không có sự khác biệt về PaCO₂ do PEEP nội tại tăng hoặc thông khí không gian chết được quan sát thấy giữa các nhóm (40). Tăng RR cũng có thể gây tổn thương phổi do huy động/bỏ huy động theo chu kỳ.

Lưu lượng khí hít vào

Lưu lượng khí hít vào phải được điều chỉnh trong quá trình thở máy, vì nó cũng có thể gây tổn thương phổi (41-43). Cơ chế theo đó lưu lượng khí hít vào góp phần gây tổn thương phổi dường như bị ảnh hưởng bởi các đặc tính đàn hồi của mô phổi. Lưu lượng khí hít vào cao làm tăng tổn thương nhu mô phổi đàn hồi không có thời gian để tiêu tán lực gây tổn hại khi bơm phồng xảy ra nhanh chóng. Loại cơ chế tổn thương này thường xảy ra ở phổi không đối xứng.