Các loại kích hoạt của nhịp thở hỗ trợ

Tác giả: Bác sĩ Đặng Thanh Tuấn – Bệnh viện Nhi Đồng 1.

Biến kích hoạt (trigger) xác định cách bắt đầu một nhịp thở cơ học. Nhịp thở cơ học thường được chia làm 2 loại: nhịp thở “bắt buộc” (mandatory) và nhịp thở “tự phát” (spontaneous). Nhịp thở bắt buộc do máy thở khởi động hoàn toàn không phụ thuộc gì đến nỗ lực kích hoạt của bệnh nhân, còn gọi là kích hoạt máy thở (machine trigger). Khi những máy thở đầu tiên được sản xuất, tất cả đều là nhịp thở bắt buộc. Nhịp thở bắt buộc chỉ thích hợp cho bệnh nhân ngưng thở hoàn toàn, hay gần như không có nhịp thở tự phát (quá thưa thớt hay quá yếu). Ngày nay, loại bệnh nhân thở máy mà hoàn toàn không có nhịp tự thở ngày càng ít đi. Nếu nhịp thở của máy điều khiển lại không trùng hợp thời điểm với nhịp thở tự phát của bệnh nhân, nhất định sẽ gây ra sự mất đồng bộ (hay còn gọi là chống máy). Với sự ra đời của máy thở điều khiển bằng vi xử lý, thông khí cơ học đã trở nên thân thiện hơn với bệnh nhân. Nó tìm cách phát hiện khi nào bệnh nhân cần hít vào và cung cấp nhịp thở đúng vào thời điểm đó. Đó còn gọi là kích hoạt bệnh nhân (patient trigger). Các chế độ kích hoạt bệnh nhân thường giúp cho sự đồng bộ máy thở – bệnh nhân (ventilator-patient synchrony) tốt hơn, bệnh nhân thoải mái hơn và có thể cải thiện công hô hấp (work of breathing).

https://drive.google.com/file/d/1ZMtgZBL7LMXJbFfZJtzUpBvw2Uy3hI8w/view?fbclid=IwAR1ZrblkiWrJfjIchTgSKLmsY5-CWMFJGHVWzJq35XqidR_Y3x_px9bDj6U

Tóm tắt:

Kích hoạt hít vào của thông khí cơ học được xác định bởi sự chuyển đổi từ thì thở ra sang thì hít vào.

Có nhiều phương pháp kích hoạt, mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm:

• Kích hoạt thời gian (time triggering).
• Kích hoạt áp lực (pressure triggering).
• Kích hoạt lưu lượng (flow triggering).
• Kích hoạt thể tích (volume triggering).
• Kích hoạt tín hiệu hình dạng (shape- signal triggering).
• Kích hoạt hỗ trợ thần kinh (neural- assist triggering) (NAVA).

Trong số này, kích hoạt thời gian và kích hoạt lưu lượng là phổ biến nhất.

Kích hoạt lưu lượng được ưa chuộng là lựa chọn tốt nhất cho bệnh nhân thở tự nhiên vì một số bằng chứng hỗ trợ hiệu quả tích cực của nó đối với thời gian nằm ICU và thời gian cai máy thở.

Bạn có thể đọc bài này, nhưng báo trước là nó khá rắc rối vì quá chuyên sâu: Sassoon, Catherine SH. “Triggering of the ventilator in patient-ventilator interactions. ” Respiratory Care 56.1 (2011): 39-51

Kích hoạt thời gian (time triggering)

Khi máy thở cài đặt chế độ kiểm soát (CMV) hoặc hỗ trợ/kiểm soát (A/C), bạn cần thiết phải đặt một tần số thở cho trước. Ví dụ, khi tần số thở cài đặt là 12 lần/phút, cứ mỗi khoảng thời gian chính xác là 5 giây, máy thở sẽ cung cấp một nhịp thở. Nhịp thở này gọi là “bắt buộc”, ngụ ý rằng bệnh nhân không được lựa chọn. Cách tính chu kỳ thời gian này (còn gọi là chu kỳ thở, total cycle time, TCT) là bạn lấy 60 (giây) chia cho tần số thở (60:12 = 5 giây).

Hình 1. Cơ chế kích hoạt thời gian.

Đây là cài đặt mặc định trong các loại máy thở xưa, không cho phép bệnh nhân thở vượt quá tần số cài đặt. Nếu bệnh nhân hoàn toàn không tự thở, thì số nhịp thở bệnh nhân nhận được trong 1 phút bằng với tần số cài đặt. Hầu hết các máy thở hiện đại cho phép kích hoạt bệnh nhân, và vì vậy tần số thở bệnh nhân nhận được sẽ cao hơn tần số cài đặt. Để một kích hoạt bệnh nhân có hiệu lực thì “thời điểm” kích hoạt phải xảy ra trước thời gian 1 chu kỳ thở này và “độ mạnh” của nỗ lực kích hoạt phải cao hơn ngưỡng kích hoạt. Khi máy thở nhận được nỗ lực kích hoạt của bệnh nhân, nó sẽ cung cấp 1 nhịp thở bắt buộc, đồng bộ hóa với nỗ lực của bệnh nhân. Ở chế độ thở CMV (controlled mandatory ventilation) về nguyên tắc máy sẽ hoàn toàn theo kích hoạt thời gian, không cần để ý đến kích hoạt bệnh nhân, nếu có. Ở chế độ thở A/C, nhịp thở theo kích hoạt thời gian gọi là nhịp thở control (ký hiệu là C), còn nhịp thở kích hoạt bệnh nhân gọi là nhịp thở assist (ký hiệu là A). Dễ thấy máy sẽ ưu tiên cho kích hoạt bệnh nhân hơn so với kích hoạt thời gian, do đó chữ A sẽ đi trước chữ C trong tên của chế độ A/C (assist/control).

Ưu điểm của kích hoạt thời gian:

• Có một tần số thở nhất định được đảm bảo cho bệnh nhân không tự thở.
• Thể tích phút và thải trừ CO2 được đảm bảo.

Nó cũng có một số nhược điểm:

• Có thể gây ra không thoải mái.
• Nhu cầu an thần có thể cao hơn.

Kích hoạt áp lực (pressure triggering)

Kích hoạt áp lực mô tả một phương pháp theo đó sự sụt giảm áp lực trong bộ dây máy thở được phát hiện bởi các cảm biến áp lực và được hiểu là nỗ lực hít vào của bệnh nhân. Khi bệnh nhân hít vào trong lúc van hít vào đóng, nỗ lực này tạo ra sự sụt giảm áp lực trong bộ dây máy thở và đáp lại, máy thở cung cấp một nhịp thở cơ học bằng cách mở van hít vào. Thông thường, khi sử dụng kích hoạt áp lực, cài đặt sẽ là -1 đến -2 cmH2O (giá trị cài đặt là giá trị âm, còn đơn vị là cmH2O).

Hình 2. Cơ chế kích hoạt áp lực.

Các loại máy thở cũ, chỉ có duy nhất loại kích hoạt áp lực. Gần đây, kích hoạt áp lực hiếm khi được sử dụng trong thở máy thông thường. Một số máy thở không có kích hoạt áp lực trong thiết kế (như máy Drager), hoặc máy thở có cả 2 loại kích hoạt áp lực và kích hoạt lưu lượng nhưng ít khi BS chọn kích hoạt áp lực.

Kích hoạt áp lực -1 cmH2O tuy là tương đối nhỏ, nhưng nó vẫn thể hiện khối lượng công thở không hề nhỏ. Banner et al (1993) đã chứng minh công hô hấp tăng đáng kể với kích hoạt áp lực, so với kích hoạt lưu lượng. Mặc khác khi áp lực trong lồng ngực tăng cao (ví dụ: khi có PEEP tự động ở bệnh nhân COPD), hiệu ứng này có thể được phóng đại. Nava et al nghiên cứu chủ yếu trên bệnh nhân COPD và thấy rằng công hô hấp đã tăng khoảng 20% khi sử dụng kích hoạt áp lực. Điều này có ý nghĩa, vì không có lưu lượng hít vào nào được tạo ra trong khi bệnh nhân đang hít vào với một van hít vào đóng kín; nỗ lực hít vào được xem là lãng phí này có thể được coi là làm tăng công hô hấp.

Những vấn đề này có ý nghĩa cho sự thoải mái của bệnh nhân. Ngoài công hô hấp tăng lên, người ta còn cho rằng thở máy với kích hoạt áp lực làm cho bệnh nhân khó chịu hơn nhiều bởi sự chậm trễ giữa nỗ lực kích hoạt và khởi động nhịp thở (còn gọi là thời gian trễ, delay time). Trong kịch bản này, có một khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu nỗ lực hít vào và mở van hít vào, về cơ bản bệnh nhân bị bóp nghẹt đường thở (do không có lưu lượng khí nào được cung cấp).

Các nhà chuyên môn còn khuyến cào không nên sử dụng kích hoạt áp lực cho trẻ em. Biết rằng bệnh nhân sẽ kích hoạt để tạo áp lực âm trong bộ dây máy thở, nên thể tích của toàn bộ bộ dây thở so với thể tích khí lưu thông của bệnh nhân rất quan trọng. Nếu thể tích khí lưu thông của bệnh nhân nhỏ (do bệnh nhân nhỏ ký) mà thể tích bộ dây lớn, thì sự sụt giảm áp lực khi bệnh nhân hít vào sẽ không đáng kể, và vì vậy máy thở sẽ “trơ” hơn với kích hoạt của trẻ em so với người lớn. Máy thở PB840 không cho phép sử dụng kích hoạt áp lực cho trẻ nhũ nhi, mặc dù nó có sẵn.

Tóm lại, nhược điểm của kích hoạt áp lực là:

• Nó đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn để kích hoạt máy thở, vì sự thay đổi áp lực thậm chí -1 cmH2O cũng đòi hỏi nhiều nỗ lực của bệnh nhân hơn là thay đổi lưu lượng.
• Làm lãng phí nỗ lực hít vào, vì không có lưu lượng hít vào nào được tạo ra trong khi bệnh nhân đang hít vào trong khi van hít vào đang đóng kín; nỗ lực lãng phí này có thể làm tăng công hô hấp.
• Ít tạo thoải mái cho bệnh nhân.
• Tăng yêu cầu an thần vì các yếu tố trên, có thể phản tác dụng trong quá trình cai máy thở.

Vì vậy, trong một máy thở hiện đại, bạn ít khi sử dụng kích hoạt áp lực. Chắc chắn nếu kích hoạt lưu lượng tốt hơn, bạn sẽ sử dụng nó như một mặc định. Nhưng có một số tình huống mà kích hoạt áp lực sử dụng tốt hơn là kích hoạt lưu lượng.

Nó có thể được sử dụng để giảm kích hoạt tự động (auto-triggering), ví dụ như do rò rỉ bộ dây hoặc ống nội khí quản không bóng chèn, lỗ rò phế quản hoặc tim tăng động, hoặc thậm chí do nước đọng trong bộ dây máy thở. Giảm bớt độ nhạy kích hoạt có thể ngăn chặn sự kích hoạt không phù hợp bởi những kích thích không phải do hô hấp này. Trong trường hợp tự động kích hoạt, nhịp thở được kích hoạt không phù hợp quá nhiều, dẫn đến nỗ lực hít vào bị lãng phí nhiều hơn, bởi vì bệnh nhân không muốn chúng và sẽ chủ động chống lại chúng (yêu cầu an thần cũng có xu hướng tăng lên). Nghịch lý thay, một cài đặt kích hoạt áp lực, “trơ” hơn nhiều, lại thực sự cải thiện tính đồng bộ bệnh nhân – máy thở trong kịch bản này.

Nó còn có thể được sử dụng để kiểm tra sức mạnh của hệ cơ hô hấp, trong bối cảnh đánh giá sự sẵn sàng cho rút ống. Một bệnh nhân có thể kích hoạt máy thở bằng cách tạo ra áp lực trong lồng ngực đến -20 cm H2O thì không có khả năng thất bại rút ống do sự yếu của cơ hô hấp.

Kích hoạt lưu lượng

Kích hoạt lưu lượng là hình thức kích hoạt được sử dụng phổ biến nhất cho thông khí tự phát, vì việc nỗ lực hít vào để tạo ra một thay đổi lưu lượng nhỏ bên trong bộ dây máy thở là rất dễ dàng. Cơ chế hoạt động như sau: vào 50% giai đoạn sau của thì thở ra, máy thở có một dòng lưu lượng nền (bias flow) liên tục đi từ van hít vào qua van thở ra và ra ngoài. Lưu lượng này thường đủ thấp để không lãng phí khí.

Một số máy thở, lưu lượng này là cố định. Ở máy SERVO-i, lưu lượng này khoảng 2 lít mỗi phút. Ở máy thở GE R860 chúng ta có thể điều chỉnh lưu lượng nền này theo ý riêng của mình. Máy thở có 2 cảm biến lưu lượng: cảm biến lưu lượng hít vào (V̇ in) và cảm biến lưu lượng thở ra (V̇ out). Trong trường hợp không có nỗ lực hít vào (hoặc rò rỉ đáng kể), bộ dây máy thở sẽ có lưu lượng nền nguyên vẹn, nghĩa là hiệu số V̇ in – V̇ out = 0. Để kích hoạt máy thở, bệnh nhân cần làm thay đổi lưu lượng nền này. Khi bệnh nhân hít vào, một số lưu lượng vào phổi của họ. Lưu lượng ở phía đầu ra của máy thở bị giảm bởi việc này, do đó V̇ in – V̇ out = x, trong đó x là trị số lưu lượng “bị hụt” được đo bằng L/phút.

Hình 3. Vị trí các cảm biến lưu lượng.

Kích hoạt lưu lượng xảy ra khi lưu lượng bị thiếu này đạt đến một giá trị ngưỡng xác định, khiến cho máy thở mở rộng van hít vào và cung cấp nhịp thở. Giá trị ngưỡng thông qua các cài đặt của bác sĩ và cài đặt mặc định khác nhau giữa các nhà sản xuất, nhưng nói chung, nó có giá trị trong khoảng 1-2 L/phút.

Hình 4. Cơ chế kích hoạt lưu lượng.

Để so sánh, lưu lượng hít vào trung bình bình thường khi nghỉ ngơi có lẽ là khoảng 15 L/phút, với mức cao nhất khoảng 30 – 35 L/phút (Tobin et al, 1983) khiến cho mục tiêu này tương đối dễ dàng đạt được.

Nói chung, máy thở cũng sẽ cảnh báo bạn về thực tế rằng bệnh nhân đã thực hiện một nỗ lực hô hấp tự phát, ví dụ. bằng cách tô màu dạng sóng. Ví dụ, đường biểu diễn dạng sóng lưu lượng của máy thở SERVO-i làm cho dạng sóng có màu hồng.

Hình 5. Biểu thị bệnh nhân có kích hoạt lưu lượng trên máy thở SERVO i.

Cài đặt kích hoạt lưu lượng tính bằng số lít mỗi phút như trong máy thở PB 840, cho phép người dùng đặt trực tiếp kích hoạt lưu lượng, như trường hợp bên dưới, kích hoạt được đặt là 3 L/phút.

Hình 6. Cài đặt kích hoạt lưu lượng 3 L/phút trên máy thở PB 840.

Do đó, trong các máy Puritan Bennett, đặt giá trị kích hoạt lưu lượng thấp hơn (ví dụ: 2L/phút hoặc 1L/phút) thể hiện sự tăng độ nhạy, tức là lưu lượng thấp hơn cần thiết để kích hoạt nhịp thở cơ học.

Ngược lại, trong màn hình cài đặt máy thở Maquet SERVO-i, giá trị kích hoạt giảm tương ứng với việc giảm độ nhạy. Cách cài đặt này khá là khó hiểu. Biến kích hoạt của chúng có thể được điều chỉnh theo một loạt các cài đặt từ -20 đến +10. Phạm vi này thể hiện độ nhạy tăng dần của kích hoạt, từ độ nhạy thấp nhất ở mức -20 đến độ nhạy nhất ở mức +10.

Hình 7. Cách cài đặt kích hoạt của máy thở Maquet SERVO i.

Trong phạm vi giữa -20 và 0 thực sự đại diện cho kích hoạt áp lực; các giá trị trong phạm vi này tương ứng với áp lực âm tính bằng cmH2O, sao cho cài đặt -20 thể hiện kích hoạt áp lực là -20 cmH2O. Trong khi đó, phạm vi từ 0 đến 10 lại đại diện cho kích hoạt lưu lượng và tương ứng với tỷ lệ phần trăm của lưu lượng nền cần được “làm lệch hướng” bởi bệnh nhân để kích hoạt nhịp thở cơ học. Lưu lượng nền trong máy thở này là 2 L/phút. Cài đặt bằng 0 là kích hoạt lưu lượng ít nhạy nhất và biểu thị độ lệch 100% (nghĩa là bệnh nhân phải tạo ra lưu lượng bằng 100% lưu lượng nền = 2 L/phút). Một cài đặt kích hoạt là +10 là nhạy nhất và đại diện cho độ lệch lưu lượng chỉ có 1% của lưu lượng nền. Cài đặt mặc định của bộ thông khí SERVO-i được thiết lập lại/khởi động lại gần đây là bộ kích hoạt lưu lượng chỉ ở mức 5, tương ứng với thay đổi lưu lượng nền là 50% hoặc 1L/phút. Thật tuyệt vời nếu những điều này được làm rõ cho người dùng, nhưng trên thực tế, người ta chỉ có thể tìm hiểu kỹ khi tìm tòi đọc hướng dẫn sử dụng của máy SERVO-i mới tìm thấy thông tin đó.

Như đã đề cập, kích hoạt lưu lượng được sử dụng trên hầu hết các máy thở hiện đại như là biến kích hoạt mặc định cho tất cả các chế độ thông khí tự phát. Một lần nữa, những ưu điểm và nhược điểm của kích hoạt lưu lượng cho thấy tóm tắt những lợi thế của nó:

• Nó khá nhạy; tức là cần ít nỗ lực của bệnh nhân để kích hoạt nhịp thở cơ học, và do đó công hô hấp của bệnh nhân không bị “lãng phí” khi kích hoạt máy thở.
• Nó cho phép bệnh nhân kiểm soát thể tích phút của họ, điều này ngăn ngừa sự không đồng bộ.
• Công của nhịp thở có thể giảm.
• Nó làm cho bệnh nhân thoải mái hơn vì giảm công thở khi kích hoạt, tăng khả năng kiểm soát thông khí và cũng vì kích hoạt xảy ra với thời gian trễ ít hơn, do đó bệnh nhân bắt đầu nhanh chóng được cung cấp nhịp thở cơ học.
• Nó cho phép mức độ an thần thấp hơn.
• Nó có thể làm giảm sự không đồng bộ bệnh nhân – máy thở, đặc biệt khi sự không đồng bộ là do lãng phí công thở.

Theo kết quả của tất cả những lợi ích này, kích hoạt lưu lượng cho phép rút ống sớm hơn theo một nghiên cứu của Khalil et al (2015). Ít thuốc an thần có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc này.

Ngoài ra còn có một số vấn đề với kích hoạt lưu lượng:

• Nó có thể quá nhạy cảm, nên dễ phát sinh tự động kích hoạt (một dạng không đồng bộ do ảnh hưởng không phải hô hấp đến nhịp thở cơ học, ví dụ, tim đập tăng động, nước ngưng tụ đọng trong bộ dây máy thở, dịch tiết trong đường thở, v.v.). Trong những trường hợp này, kích hoạt áp lực có thể tốt hơn (đó có lẽ là một trong những cách sử dụng duy nhất của bộ kích hoạt áp lực).

So sánh kích hoạt áp lực và kích hoạt lưu lượng

Bạn có tùy chọn của cả hai. Cái nào thực sự tốt hơn, hay chúng như nhau? Ngoài các trường hợp sử dụng đặc biệt, người ta có thể có sự lựa chọn một trong hai, và cái nào được chọn dường như không quan trọng trong thời gian ngắn. Một nghiên cứu đại diện là thử nghiệm này của Tutuncu et al (1997), trong đó mười sáu bệnh nhân thở máy đã trải qua một số thay đổi đối với các điều kiện kích hoạt (kích hoạt áp lực -1 cmH2O, kích hoạt lưu lượng từ 0,7 đến 2,0 L/phút) và hoàn toàn không có sự khác biệt cơ khí trao đổi khí – hoặc công hô hấp.

Kích hoạt lưu lượng dường như có một số lợi thế. Các thử nghiệm cai thở máy tập trung vào các kết quả quan trọng của bệnh nhân (tỷ lệ tử vong, ngày không sử dụng máy thở) thay vì các kết cục trừu tượng (công thở, không đồng bộ) đã tìm thấy một số lợi ích. Khalil et al (2015) so sánh kích hoạt lưu lượng (2 L/phút) và áp lực (-2 cmH2O) trong một nhóm 100 bệnh nhân thở máy; nhóm kích hoạt lưu lượng cai máy thở nhanh hơn nhiều. Phải thừa nhận rằng có một điều gì đó sai sai về dữ liệu – sự khác biệt về số ngày của máy thở là rất lớn, 4,72 so với 8,18 ngày và nhóm kích hoạt áp lực có tỷ lệ tử vong cao hơn nhiều (44% so với 36%) khiến người ta nghi ngờ liệu có sai lệch hay không, nhưng dữ liệu tổng thể ủng hộ kích hoạt lưu lượng.

Các loại kích hoạt khác xin được đề cập sau vì nó không phổ biến.

Tài liệu tham khảo

Tham khảo từ: “Triggering of a mechanically supported breath”