Sinh lý học Hô hấp ứng dụng của Nunn & Lumb, ấn bản thứ 9. CHƯƠNG 18. HÔ HẤP TRONG MÔI TRƯỜNG KÍN VÀ KHÔNG GIAN

Sinh lý học Hô hấp ứng dụng của Nunn & Lumb, ấn bản thứ 9. Nunn and Lumb’s Applied Respiratory Physiology 9th Edition.
Chủ biên: Andrew Lumb, Caroline Thomas. Nhà xuất bản ELSEVIER. Biên dịch: Ts.Bs. Lê Nhật Huy, Ths.Bs. Lê Đình Sáng. ISBN-13: 978-0702079085. 
Ấn bản tiếng Việt của cuốn sách này được dịch & chia sẻ vì mục đích lan toả tri thức, hoàn toàn phi lợi nhuận, duy nhất trên các website sachyhoc.com & yhoclamsang.net của THƯ VIỆN MEDIPHARM. NGHIÊM CẤM THƯƠNG MẠI HOÁ bản dịch tiếng Việt của cuốn sách này dưới bất cứ hình thức nào.

CHƯƠNG 18. HÔ HẤP TRONG MÔI TRƯỜNG KÍN VÀ KHÔNG GIAN

Respiration in closed environments and space
Andrew Lumb, MB BS FRCA; Caroline Thomas, BSc MBChB MRCS(Ed) FRCA

Nunn and Lumb’s Applied Respiratory Physiology, 18, 225-232.e2

ĐIỂM NHẤN MẠNH LÂM SÀNG

Sự say mê của nhân loại với việc khám phá đã đưa con người vươn xa khỏi môi trường ở độ cao lớn và dưới nước được mô tả trong Chương 16 và 17. Khả năng duy trì sự sống của chúng ta trong không gian, môi trường khắc nghiệt nhất từng được khám phá, đã được phát triển như một kết quả của các kỹ thuật được sử dụng để duy trì quá trình thở trong các môi trường dường như không liên quan khác trên Trái đất. Tất cả các môi trường này đều có chung những vấn đề để duy trì hô hấp trong khi bị tách biệt khỏi bầu khí quyển của Trái đất.

Gây Mê Hệ Thống Kín

Điều này có thể không đại diện cho ví dụ ấn tượng nhất về hô hấp trong môi trường kín nhưng nó lại là ví dụ phổ biến nhất. Kiểm soát cẩn thận thành phần của khí thở là dấu ấn của gây mê hô hấp (inhalational anaesthesia). Bác sĩ gây mê phải duy trì nồng độ oxy và carbon dioxide (CO2) an toàn trong phổi của bệnh nhân trong khi kiểm soát với độ chính xác cao liều lượng thuốc mê dạng hít. Hơn 100 năm trước, các bác sĩ đã nhận ra rằng thời gian gây mê có thể được kéo dài bằng cách cho phép bệnh nhân thở lại một phần khí thở ra của họ, bao gồm cả hơi thuốc mê. Với điều kiện oxy được thêm vào và CO2 được loại bỏ, các loại khí khác có thể được tuần hoàn quanh hệ thống thở nhiều lần, mang lại những tác dụng có lợi như khí hít vào được làm ấm và làm ẩm. Các hệ thống thở lại (rebreathing systems) cũng hữu ích như một phương pháp làm giảm cả lượng thuốc mê sử dụng và ô nhiễm môi trường phòng mổ.

Một hệ thống hoàn toàn kín trong quá trình gây mê có nghĩa là tất cả các khí thở ra đều được tuần hoàn trở lại cho bệnh nhân, với oxy chỉ được thêm vào để thay thế lượng đã tiêu thụ và thuốc mê được thêm vào để thay thế lượng bệnh nhân đã hấp thụ. Trên thực tế, gây mê lưu lượng thấp (low-flow anaesthesia), trong đó hơn một nửa lượng khí thở ra của bệnh nhân được tuần hoàn lại, được sử dụng phổ biến hơn nhiều. Trong mỗi trường hợp, CO2 được hấp thụ bởi phản ứng hóa học với các hỗn hợp của canxi, natri, kali hoặc bari hydroxit, dẫn đến sự hình thành của nước và muối cacbonat tương ứng. Phản ứng này không thể đảo ngược và nhân viên y tế phải loại bỏ chất hấp thụ sau khi sử dụng.

Việc sử dụng rộng rãi gây mê hệ thống kín bị hạn chế do những khó khăn nhận thấy trong việc duy trì nồng độ thích hợp của các loại khí mà bệnh nhân đang tiêu thụ, chẳng hạn như oxy và thuốc mê. Tuy nhiên, các hệ thống theo dõi khí hiện nay được sử dụng phổ biến trong gây mê lưu lượng thấp, cho phép kiểm soát chính xác thành phần khí của hệ thống thở.

Tích tụ các loại khí khác trong vòng kín

Các hệ thống thở kín với dòng vào và lượng tiêu thụ oxy không đổi sẽ cho phép giữ lại các loại khí khác đi vào hệ thống từ khí mới (fresh gas) hoặc từ bệnh nhân. Điều này ảnh hưởng đến bệnh nhân theo hai cách hoàn toàn khác biệt. Đầu tiên, các khí trơ như nitơ và argon có thể tích tụ đến mức chúng làm loãng oxy trong hệ thống. Thứ hai, các nồng độ nhỏ của các loại khí độc hại hơn có thể phát triển bên trong hệ thống thở.

Nitơ đi vào hệ thống từ bệnh nhân khi bắt đầu gây mê. Lượng dự trữ nitơ hòa tan trong cơ thể rất nhỏ, nhưng không khí hiện diện trong phổi có thể chứa 2 đến 3 Lít nitơ, lượng này sẽ được chuyển vào hệ thống trong vài phút đầu. Nếu nitơ không có chủ đích là một phần của hỗn hợp khí hệ thống kín, bệnh nhân phải được “khử nitơ” (denitrogenate) bằng cách hít thở oxy nồng độ cao trước khi được gây mê, hoặc bác sĩ phải sử dụng tốc độ dòng khí mới cao hơn ban đầu để xả nitơ ra khỏi hệ thống kín.

Argon thường có mặt trong không khí ở nồng độ 0,93%. Các máy tạo oxy loại bỏ nitơ khỏi không khí một cách hiệu quả, cô đặc argon theo tỷ lệ tương tự như oxy, dẫn đến nồng độ argon khoảng 5%. Trong một nghiên cứu về hô hấp hệ thống kín ở những người tình nguyện sử dụng oxy từ máy tạo oxy, nồng độ argon trong hệ thống thở đạt 40% chỉ sau 80 phút. Các bình oxy y tế và nguồn cung cấp tại bệnh viện từ máy hóa hơi oxy lỏng chứa một lượng argon không đáng kể, do đó nguy cơ tích tụ là thấp.

Khí mêtan (methane) được sản sinh ở đại tràng xa nhờ sự lên men (fermentation) của vi khuẩn kỵ khí và hầu hết được bài tiết trực tiếp từ đường tiêu hóa. Tuy nhiên, một số khí mêtan được hấp thụ vào máu, nơi nó có độ hòa tan thấp và được bài tiết nhanh chóng qua phổi, sau đó nó sẽ tích tụ trong hệ thống kín. Có sự khác biệt lớn giữa các đối tượng về sự sản sinh mêtan, và do đó, nồng độ được thấy trong quá trình gây mê hệ thống kín cũng thay đổi. Nồng độ trung bình trong một hệ thống vòng (circle system) ở những bệnh nhân khỏe mạnh đạt trên 900 phần triệu (ppm), thấp hơn nhiều so với mức được coi là không thể chấp nhận được trong các môi trường kín khác, nhưng đủ để gây nhiễu cho một số máy phân tích khí mê.

Axeton (acetone), etanol (ethanol) và carbon monoxide đều có độ hòa tan trong máu cao, vì vậy nồng độ trong hệ thống thở vẫn thấp, nhưng việc thở lại gây ra sự tích tụ trong máu. Mức đạt được nói chung là thấp, nhưng sự tích tụ axeton có thể liên quan đến buồn nôn sau phẫu thuật. Các chuyên gia không khuyến cáo gây mê hệ thống kín ở những bệnh nhân có sự bài tiết tăng axeton hoặc rượu, chẳng hạn như trong bệnh đái tháo đường (diabetes mellitus) không được kiểm soát, sau khi uống rượu gần đây hoặc trong thời gian đói kéo dài.

Tàu Ngầm