Sinh lý hệ thống hô hấp, Đường cong áp suất-thể tích

ICU Physiology in 1000 Words: The Respiratory System Pressure-Volume Curve

Jon-Emile S. Kenny MD [@heart_lung]

https://pulmccm.org/ards-review/icu-physiology-in-1000-words-the-respiratory-system-pressurevolume-curve/

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

Hơn 20 năm trước, Amato và các đồng nghiệp đã báo cáo tỷ lệ tử vong giảm đáng kể ở những bệnh nhân ARDS được cài đặt máy thở của họ được hướng dẫn bởi đường cong áp lự cthể tích (đường cong PV, pressure-volume curve) [1]. Tỷ lệ tử vong trong 28 ngày giảm sâu – 71% so với 38% – nghiêng về những bệnh nhân có PEEP đặt 2 cm H₂O trên điểm uốn dưới [LIP, lower inflection point] được xác định từ đường cong PV. Ngoài ra, nhóm can thiệp có áp lực bình nguyên [Pplat, plateau pressure] giới hạn ở 20 cm H₂O. Mặc dù thử nghiệm này có thể đã thay đổi thực tiễn vào thời điểm đó, nhưng tỷ lệ tử vong cao bất thường đối với nhóm thông thường [tức là 71%] cùng với việc chuẩn độ đồng thời PEEP và Pplat đã loại trừ việc thực hiện dứt điểm việc điều chỉnh máy thở dựa trên đường cong PV [2]. Hơn nữa, thử nghiệm ARDSNet mang tính bước ngoặt [3] đã nhanh chóng được theo dõi như là đầu tàu để điều chỉnh thể tích phổi và áp lực đường thở ở bệnh nhân ARDS.

KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐƯỜNG CONG PV

Đường cong PV thường được đo mà không có bóng thực quản có nghĩa là mối quan hệ là sự kết hợp của phổi và thành ngực với nhau – “hệ thống hô hấp.” Khi áp lực tăng lên trên trục x, thể tích theo trục y như một hàm về độ giãn nở của hệ thống hô hấp [xem hình 1A]. Về mặt cổ điển, đường cong được đo ở PEEP bằng không, tạo thành hình dạng sigmoid do phổi được huy động ở áp lực – thể tích thấp và siêu bơm phồng ở áp lực – thể tích cao. Nói cách khác, ở áp lực – thể tích thấp, có một điểm uốn dưới [LIP] được tạo ra bởi áp lực mở phế nang. Bên dưới LIP, có rất ít thay đổi thể tích trên trục y; tuy nhiên, sau khi tăng áp lực trên mức LIP, thể tích tăng lên. Ban đầu, LIP được cho là kết thúc quá trình huy động phế nang và PEEP được đặt cao hơn mức này 2 cm H₂O.

Ngược lại, điểm uốn trên [UIP, upper inflection point] tiết lộ thời điểm khi áp lực đường thở tăng lên không còn làm tăng thể tích trên trục y. UIP được cảm nhận để đánh dấu thời điểm phế nang căng quá mức; tiện lợi, thông khí an toàn được giới hạn giữa LIP và UIP.

Hình 1: A – biểu đồ của đường cong độ giãn nở hệ thống hô hấp điển hình với điểm uốn trên [UIP] và điểm uốn dưới [LIP] được đánh dấu. Độ trễ được đánh dấu bằng đường chấm đỏ. B – cho thấy ảnh hưởng của hệ thống hô hấp khi tăng lưu lượng áp dụng, lưu ý cách LIP tăng khi tăng lưu lượng. Phương trình chuyển động dưới đây cho thấy áp lực sẽ tăng khi lưu lượng tăng. Vt là thể tích khí lưu thông, Crs là đường cong độ giãn nở hệ hô hấp, ̇ là lưu lượng và Rrs là sức cản của hệ hô hấp. Để có được các giá trị tĩnh, ̇ phải rất thấp hoặc bằng không.

Rõ ràng là có sự chênh lệch áp lực giữa bơm phồng và xẹp xuống trong đường cong áp lực – thể tích; điều này được gọi là “hiện tượng trễ” (hysteresis) và chủ yếu xảy ra do áp lực bơm phồng phải thắng lực hút giữa các phân tử nước tại mặt phân cách nước-không khí. Chất hoạt động bề mặt làm giảm bớt lực hút giữa các phân tử của nước, chẳng hạn như áp lực giảm khi xẹp xuống, một thể tích lớn hơn sẽ đạt được [4]. Để đơn giản hóa việc thảo luận, chỉ các đường cong PV bơm phồng sẽ được xem xét ở đây; Tuy nhiên, điều này không nên quên tầm quan trọng của nhánh xẹp xuống [5, 6].