Sinh lý học Hô hấp ứng dụng của Nunn & Lumb, ấn bản thứ 9. CHƯƠNG 5. THÔNG KHÍ PHỔI

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 5. THÔNG KHÍ PHỔI

Pulmonary ventilation
Andrew Lumb, MB BS FRCA; Caroline Thomas, BSc MBChB MRCS(Ed) FRCA
Nunn and Lumb’s Applied Respiratory Physiology, 5, 59-72.e2

Nhịp thở bao gồm những thay đổi nhịp nhàng về thể tích phổi do các tế bào thần kinh hô hấp ở hành não (medullary respiratory neurones) thực hiện, đã được trình bày chi tiết trong Chương 4. Một số nhóm cơ tham gia vào việc tạo ra sự thay đổi thể tích phổi. Đầu tiên, các cơ của hầu họng và thanh quản kiểm soát sức cản đường thở trên; thứ hai, cơ hoành, lồng ngực, cột sống và các cơ cổ thực hiện thì hít vào; và cuối cùng, các cơ của thành bụng, lồng ngực và cột sống hoạt động khi cần thở ra chủ động. Nhiều nhóm cơ này có chung nguyên ủy và bám tận, do đó hoạt động của các cơ rất phức tạp và phụ thuộc lẫn nhau, đồng thời chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố không liên quan đến hô hấp bao gồm tư thế, vận động và các hoạt động tự ý.

Các Cơ Đường Thở Trên

Trong khi hít vào qua mũi, áp lực trong hầu họng phải giảm xuống dưới mức áp suất khí quyển một lượng bằng tích số của tốc độ dòng khí hít vào và sức cản dòng chảy do mũi tạo ra. Sự phát triển của áp suất dưới mức khí quyển (subatmospheric pressure) chỉ khoảng vài kilopascal (kPa) trong hầu họng có xu hướng gây xẹp cấu trúc này.

Hiện tượng tắc nghẽn hầu họng để đáp ứng với những thay đổi áp suất trong thì hít vào được chống lại bởi phản xạ co các cơ nong hầu họng (pharyngeal dilator muscles). Phía hướng tâm của phản xạ phát sinh từ các thụ thể cơ học (mechanoreceptors) ở hầu họng và thanh quản. Các thụ thể áp lực này phản ứng theo mức độ với áp suất dưới mức khí quyển và sở hữu các sợi hướng tâm có bao myelin để tạo điều kiện phản ứng nhanh chóng. Dựa trên quan sát thấy phản xạ nong hầu họng ít hoạt động hơn trong khi ngủ, con đường phản xạ được cho là liên quan đến các trung tâm cao hơn của não bộ. Tuy nhiên, phản xạ này diễn ra cực kỳ nhanh, với hoạt động điện cơ (electromyographic hay EMG) của cả cơ cằm lưỡi (genioglossus) và cơ căng màn khẩu cái (tensor palati) tăng lên trong vòng chưa đầy 50 mili giây sau khi áp suất âm tác động lên hầu họng. Tốc độ này nhanh hơn nhiều so với thời gian phản ứng cho các chuyển động tự ý của lưỡi là 190 mili giây. Phía ly tâm của phản xạ liên quan đến hầu hết các cơ nong hầu họng, biểu hiện cả co cơ trương lực và hoạt động hít vào theo pha, với cơ chế trước chiếm ưu thế khi nghỉ ngơi và cơ chế sau phát triển khi tăng xung động hô hấp (respiratory drive), ví dụ như trong khi tập thể dục. Đường kính đường thở được duy trì tốt xuống tới mức áp suất thấp hơn 1,5 kilopascal (tương đương 15,3 centimet nước hay 15 cmH2O) so với áp suất khí quyển trong các nghiệm pháp thở chủ động, nhưng không thể duy trì trong thở thụ động.

Đường thở không thu hẹp đáng kể khi chuyển từ tư thế đứng thẳng sang tư thế nằm ngửa ở người bình thường. Hoạt động điện cơ của cơ cằm lưỡi tăng 34 phần trăm ở tư thế nằm ngửa, có lẽ nhằm chống lại tác dụng của trọng lực lên lưỡi. Các đặc điểm giải phẫu cho thấy sự thông thoáng của tỵ hầu (nasopharynx) ở tư thế nằm ngửa được duy trì bởi các cơ căng màn khẩu cái, cơ khẩu cái lưỡi (palatoglossus) và cơ khẩu cái hầu (palatopharyngeus), đồng thời hoạt động co cơ trương lực chứ không phải hoạt động hô hấp theo pha đã được phát hiện trong cơ nâng màn khẩu cái (levator palate muscle). Khẩu cái mềm có xu hướng đổ ra sau vào thành sau hầu ở tư thế nằm ngửa nếu các cơ này không co lại.

Sự thất bại của các cơ chế giúp duy trì sự thông thoáng đường thở hầu họng có thể xảy ra trong giấc ngủ hoặc khi gây mê; sự xuất hiện và phương pháp phòng ngừa các vấn đề này được thảo luận trong Chương 14 và 21.

Sự Kiểm Soát Sức Cản Đường Thở Bằng Thanh Quản

Trong quá trình thở yên tĩnh, chuyển động của các nếp gấp thanh âm (vocal folds) hoạt động như một cơ chế điều chỉnh dòng khí để kiểm soát chính xác sức cản đường thở. Khi hít vào, hoạt động theo pha của các cơ nhẫn phễu sau (posterior cricoarytenoid muscles), vận hành bằng cách xoay các sụn phễu (arytenoid cartilages), làm giạng các dây thanh âm nhằm giảm thiểu sức cản. Một tác động lớn hơn xảy ra trong thì thở ra, khi hoạt động điện theo pha trong các cơ giáp phễu (thyroarytenoid muscles) báo hiệu sự khép lại của các dây thanh âm, và do đó làm tăng sức cản. Cơ chế này có thể giúp ngăn ngừa xẹp đường thở dưới.

Hình 5.1 Tái tạo hình ảnh ba chiều của cơ hoành người tại dung tích cặn chức năng (functional residual capacity – FRC) sử dụng chụp cắt lớp vi tính nhanh (kích thước tính bằng centimet). (A) Đối tượng bình thường cho thấy vùng áp sát rộng rãi và độ cong bình thường của vòm hoành. (B) Bệnh nhân có lồng ngực căng phồng quá mức do bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính. Lưu ý vùng áp sát giảm và vòm hoành bị phẳng lại. Đối tượng nằm ngửa trong quá trình chụp. (Từ Cassart M, Pettiaux N, Gevenois PA, et al. Effect of chronic hyperinflation on diaphragm length and surface area. Am J Respir Crit Care Med. 1997;156:504-508 với sự cho phép của các tác giả và nhà xuất bản Tạp chí Hô hấp và Chăm sóc Tích cực Hoa Kỳ.)

Các Cơ Hô Hấp Của Thân Mình

Danh pháp trong lĩnh vực này có thể gây nhầm lẫn, do các tác giả khác nhau sử dụng các thuật ngữ khác nhau. Thân mình (được một số nghiên cứu gọi là thành ngực) có thể được chia thành lồng ngực và ổ bụng. Hai khoang này được ngăn cách bởi cơ hoành, và do đó cả hai khoang đều chịu ảnh hưởng lớn từ hoạt động của cơ hoành.

Cơ Hoành

Cơ hoành là một cơ dạng màng ngăn cách khoang bụng và khoang ngực, ở người lớn có tổng diện tích bề mặt khoảng 900 centimet vuông (900 cm2). Cơ hoành là cơ hít vào quan trọng nhất, với sự phân bố thần kinh vận động duy nhất từ các dây thần kinh hoành (C3-C5). So với các cơ vân khác, cơ hoành hoạt động cực kỳ mạnh mẽ. Các sợi cơ trong cơ hoành có thể giảm chiều dài tới 40 phần trăm giữa thể tích cặn (residual volume) và tổng dung lượng phổi (total lung capacity), và dành 35 phần trăm thời gian mỗi ngày để co cơ, so với chỉ 14 phần trăm đối với cơ dép (soleus muscle). Cơ hoành có khả năng dự trữ chức năng đáng kể, và việc phong bế dây thần kinh hoành một bên gây ra rất ít suy giảm đối với dung tích thông khí tổng thể. Bất chấp tầm quan trọng của cơ hoành đối với hô hấp, sự gián đoạn thần kinh hoành hai bên vẫn tương thích với chức năng thông khí tốt.

Cơ học của chức năng cơ hoành

Nguyên ủy của phần trụ (crural part) của cơ hoành là các đốt sống thắt lưng và các dây chằng cung (arcuate ligaments), trong khi phần sườn (costal parts) bắt nguồn từ các xương sườn dưới và mũi ức (xiphisternum). Cả hai phần đều bám vào trung tâm gân (central tendon). Các nghiên cứu trên đối tượng người bằng cách sử dụng chụp cộng hưởng từ (MRI) hoặc chụp cắt lớp vi tính (CT) nhanh, được minh họa trong Hình 5.1, đã cho phép xác định rõ hơn các hoạt động trong cơ thể sống (in vivo) của cơ hoành. Trong các trường hợp bình thường, một vùng áp sát (zone of apposition) tồn tại xung quanh bên ngoài cơ hoành nơi cơ tiếp xúc trực tiếp với mặt trong của lồng ngực, không có phổi xen giữa, với màng phổi thành (parietal pleura) vẫn cho phép cơ hoành di chuyển tự do. Tại dung tích cặn chức năng ở tư thế đứng thẳng ở người, khoảng 55 phần trăm diện tích bề mặt cơ hoành nằm trong vùng áp sát.