Các nguyên lí của thở máy: Giới thiệu, sức cản đường thở

Số lần xem44
Các nguyên lí của thở máy
Các nguyên lí của thở máy

Tác giả: Thạc sĩ, Bác sĩ Đặng Thanh Tuấn

NỘI DUNG

Giới thiệu

Sức cản đường thở

  • Các yếu tố ảnh hưởng đến sức cản đường thở
  • Sức cản đường thở và công thở
  • Ảnh hưởng đến thông khí và oxygen hóa
  • Hiển thị dạng sóng

Độ giãn nở

  • Đo lường độ giãn nở
  • Độ giãn nở bất thường ở phổi
  • Áp lực cao nguyên và áp lực đỉnh hít vào
  • Vòng lặp áp lực-thể tích
  • Ảnh hưởng đến thông khí và oxygen hóa

Thông khí khoảng chết

  • Khoảng chết giải phẫu
  • Khoảng chết phế nang
  • Khoảng chết sinh lý

Suy thông khí

  • Giảm thông khí
  • Bất tương xứng thông khí – tưới máu
  • Shunt trong phổi
  • Khiếm khuyết khuếch tán

Suy oxygen hóa

  • Giảm oxy máu và thiếu oxy mô
  • Dấu hiệu lâm sàng của tình trạng thiếu oxy mô

Các tình trạng dẫn đến thông khí cơ học

  • Sự bất thường trao đổi khí
  • Suy trung tâm điều hòa hô hấp
  • Công thông khí quá mức
  • Suy bơm thông khí

Tóm lược

Nghiên cứu trường hợp

Tài liệu tham khảo

MỤC TIÊU

1. Xác định và giải thích ý nghĩa lâm sàng của sức cản luồng khí.

2. Xác định và giải thích ý nghĩa lâm sàng của độ giãn nở tĩnh và độ giãn nở động.

3. Mô tả ứng dụng lâm sàng của áp lực bình nguyên và áp lực đỉnh hít vào.

4. Mô tả ứng dụng lâm sàng của vòng lặp áp lực – thể tích (độ giãn nở).

5. Mô tả ứng dụng lâm sàng của độ chênh lệch áp lực PIP – Pplat.

6. Mô tả mối quan hệ giữa thông khí khoảng chết và kiểu thở nông nhanh.

7. Xác định và mô tả các nguyên nhân dẫn đến suy thông khí.

8. Xác định và mô tả nguyên nhân dẫn đến suy oxygen hóa.

9. Liệt kê các tình trạng phổi và ngoài phổi dẫn đến thở máy.

TỪ KHÓA

airflow resistance

dead space ventilation

dynamic compliance

hypoxemia

hypoxia

intrapulmonary shunting

oxygenation failure

peak inspiratory pressure

plateau pressure

pressure-volume slope

static compliance

ventilation-perfusion mismatch

ventilatory failure

Giới thiệu

Thở máy (mechanical ventilation) là một thủ thuật xâm lấn để cung cấp sự hỗ trợ một phần hoặc toàn bộ nhu cầu thông khí và oxygen hóa của bệnh nhân. Các chỉ định thở máy bao gồm nhiều tình trạng lâm sàng không đáp ứng với các yêu cầu trao đổi khí này. Ví dụ bao gồm: chức năng bất thường của trung khu điều hòa hô hấp (ví dụ: quá liều thuốc, hồi tỉnh sau gây mê, chấn thương sọ não), bơm thông khí (ví dụ: lồng ngực, cơ hoành), đường thở (ví dụ: viêm nắp thanh quản, tình trạng hen nguy kịch) và nhu mô phổi (ví dụ: hội chứng nguy kịch hô hấp cấp tính [ARDS], bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính [COPD]).

Thời gian thở máy từ dưới một giờ (ví dụ, hồi tỉnh sau gây mê) đến hàng năm (ví dụ, chấn thương tủy sống cao). Địa điểm sử dụng thở máy bao gồm đơn vị chăm sóc cấp tính, tình huống thương vong hàng loạt, cơ sở chăm sóc dài hạn và tại nhà. Chương này trình bày các nguyên tắc cơ bản của sinh lý hô hấp bình thường và bất thường đối với thở tự phát và cách chúng liên quan đến việc sử dụng thở máy.

Sức cản đường thở

Sức cản đường thở (airway resistance, Raw) là một yếu tố cơ học ảnh hưởng đến dòng khí trong đường thở. Sức cản của dòng khí (airflow resistance) có một định nghĩa tương tự, ngoại trừ nó có thể được sử dụng để mô tả tình trạng trong đường thở hoặc trong phổi. Sức cản của đường thở được coi là sức cản của dòng khí không đàn hồi, vì đường kính đường thở thay đổi tối thiểu trong quá trình hô hấp. Độ đàn hồi của phổi góp phần vào sức cản đàn hồi đối với dòng khí. Tổng sức cản của dòng khí là tổng của sức cản không đàn hồi và sức cản đàn hồi. Mức độ cản trở của đường thở chủ yếu được xác định bởi chiều dài, đường kính trong và sự thông thoáng của đường thở. Tính thông thoáng của đường thở có thể bị giảm trong điều kiện ứ đọng dịch tiết, co thắt phế quản (sức cản của dòng khí không đàn hồi), hoặc sự chèn ép của nhu mô phổi (tức là sức cản của dòng khí đàn hồi). Đối với những bệnh nhân được thở máy, ống nội khí quản (endotracheal tube, ET) và bộ dây máy thở (ventilator circuit) tạo ra sức cản dòng khí bổ sung cho đường thở.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sức cản đường thở

Sự tắc nghẽn dòng khí gây ra các mức độ cản trở khác nhau trong đường thở. Nó tăng lên khi độ thông thoáng hoặc đường kính của đường thở bị giảm. Sự tắc nghẽn dòng khí có thể do những thay đổi bên trong đường thở (ví dụ, ứ đọng dịch tiết), trong thành của đường thở (ví dụ, khối u của cấu trúc cơ phế quản) hoặc bên ngoài đường thở (ví dụ, khối u bao quanh và chèn ép đường thở). Những tình trạng này làm giảm đường kính trong của đường thở và tăng sức cản của đường thở. Định luật Poiseuille được đơn giản hóa cho thấy rằng khi bán kính của một vòng tròn giảm đi 50%, áp lực đẩy (∆P) phải tăng lên 16 lần để duy trì cùng một lưu lượng khí (V̇ ).

Dạng đơn giản của định luật Poiseuille: ∆P = V̇ /r^4

Có nhiều tình trạng có thể làm tăng sức cản của đường thở. Hai bệnh phổ biến làm tăng sức cản đường thở là hen suyễn và COPD (ví dụ, khí phế thũng, viêm phế quản mãn tính và giãn phế quản).

Các yếu tố cơ học làm tăng sức cản đường thở bao gồm hít sặc dị vật, đặt ống nội khí quản vào phế quản gốc, và đường thở nhân tạo để thở máy. Các bệnh lý truyền nhiễm bao gồm viêm thanh khí phế quản, viêm nắp thanh quản và viêm tiểu phế quản.

Sức cản đường thở bình thường (của đường thở tự nhiên) ở người lớn là từ 0,5 đến 2,5 cm H2O/L/giây. Tổng sức cản của tất cả các đường thở trong cây khí quản được gọi là sức cản đường thở. Nó cao hơn ở những bệnh nhân được đặt nội khí quản do đường kính của ống nội khí quản nhỏ. Sức cản của đường thở thay đổi trực tiếp theo chiều dài và tỷ lệ nghịch với đường kính của đường thở hoặc ống nội khí quản. Ống nội khí quản rút ngắn hoặc ống mở khí quản tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử trí đường thở và loại bỏ chất tiết. Nó cũng làm giảm khoảng chết cơ học và sức cản đường thở. Tuy nhiên, yếu tố quyết định chính của việc tăng sức cản đường thở là đường kính trong của ống nội khí quản. Vì lý do này, ống nội khí quản lớn nhất nhưng có kích thước thích hợp nên được sử dụng để thông khí cơ học. Một khi bệnh nhân được đặt nội khí quản, phải duy trì sự thông thoáng của ống nội khí quản vì dịch tiết bên trong ống nội khí quản làm tăng đáng kể sức cản đường thở.

Bên cạnh ống nội khí quản, bộ dây của máy thở và hơi nước ngưng tụ trong đó cũng góp phần vào sức cản dòng khí. Thông khí hỗ trợ áp lực (pressure support ventilation, PSV) thường được sử dụng để bù lại sức cản của dòng khí và tăng cường nỗ lực thở tự phát.

Sức cản đường thở và công thở

Sức cản đường thở (Raw) được tính bằng độ chênh lệch áp lực (ΔP)/lưu lượng:

Raw = Pressure gradient (∆P) / Flow

Độ chênh lệch áp lực (ΔP) trong phương trình phản ánh công thở. Vì Raw liên quan trực tiếp đến ΔP, sự gia tăng sức cản của đường thở sẽ làm tăng công thở. Nếu công thở không thay đổi khi có sức cản đường thở tăng lên, lưu lượng (hoặc thể tích) sẽ giảm. Về bản chất, sự gia tăng sức cản của đường thở sẽ dẫn đến tăng công thở hoặc giảm lưu lượng (hoặc thể tích). Trong bối cảnh lâm sàng, cải thiện sự tắc nghẽn dòng khí là một cách hiệu quả để cải thiện thông khí và giảm thiểu công thở.

Ảnh hưởng đến thông khí và oxygen hóa

Sự gia tăng sức cản của đường thở làm cản trở quá trình thông khí và oxygen hóa. Nếu sức cản đường thở cao bất thường được duy trì trong thời gian dài, có thể gây mỏi cơ hô hấp. Điều này dẫn đến sự suy giảm quá trình thông khí và oxygen hóa. Suy thông khí (ventilatory failure) xảy ra khi thông khí phút phế nang của bệnh nhân không thể theo kịp tốc độ chuyển hóa hoặc sản xuất CO2. Suy oxygen hóa (oxygenation failure) thường xảy ra sau khi hệ thống tim phổi không thể cung cấp đầy đủ oxy cần thiết cho quá trình chuyển hóa.

Hiển thị dạng sóng

Có thể theo dõi sức cản dòng khí của hệ thống máy thở cho bệnh nhân bằng cách sử dụng vòng lặp áp lực – thể tích (độ giãn nở) trên màn hình dạng sóng của máy thở. Vòng lặp áp lực – thể tích tăng lên (Hình 1-1) cho thấy sự gia tăng tổng thể về sức cản dòng khí. Sự gia tăng sức cản của dòng khí có thể do lưu lượng hít vào quá nhiều hoặc do tăng sức cản của lưu lượng thở ra.

Một phương pháp khác để đánh giá sức cản dòng khí của hệ thống máy thở cho bệnh nhân là sử dụng độ chênh lệch giữa áp lực đỉnh hít vào (peak inspiratory pressure, PIP) và áp lực bình nguyên (plateau pressure, Pplat) của máy thở (PIP – Pplat) trên dạng sóng áp lực – thời gian thu được khi tạm dừng cuối thì hít vào (end- inspiratory pause) ngắn. Hình 1-2 cho thấy PIP và Pplat (khoảng thời gian Pplat = thời gian tạm dừng). PIP là tổng áp lực cần thiết để vượt qua sức cản của dòng khí (sức cản không đàn hồi) trong đường thở và lực đàn hồi (elastic recoil forces) (sức cản đàn hồi) của nhu mô phổi. Vì Pplat là áp lực cần thiết để vượt qua lực đàn hồi của phổi, nên độ chênh lệch PIP – Pplat phản ánh đặc tính sức cản dòng khí của mỗi nhịp thở kiểm soát thể tích.

HÌNH 1-1 Vòng lặp áp lực-thể tích (độ giãn nở) cho thấy hiện tượng phình lên (từ đường chấm đến đường liền nét) cho thấy sự gia tăng sức cản của dòng khí do sự hiện diện của lưu lượng hít vào quá mức hoặc tăng sức cản đường thở ra. Việc phình lên từ A1 đến A2 có thể là do lưu lượng quá nhiều trong khi hít vào, và vì thở ra là thụ động nên phình lên từ B1 đến B2 có thể do tắc nghẽn lưu lượng thở ra. VT: thể tích khí lưu thông, P: áp lực
HÌNH 1-1 Vòng lặp áp lực-thể tích (độ giãn nở) cho thấy hiện tượng phình lên (từ đường chấm đến đường liền nét) cho thấy sự gia tăng sức cản của dòng khí do sự hiện diện của lưu lượng hít vào quá mức hoặc tăng sức cản đường thở ra. Việc phình lên từ A1 đến A2 có thể là do lưu lượng quá nhiều trong khi hít vào, và vì thở ra là thụ động nên phình lên từ B1 đến B2 có thể do tắc nghẽn lưu lượng thở ra. VT: thể tích khí lưu thông, P: áp lực

Độ chênh lệch PIP – Pplat là một chỉ số ổn định về sức cản của dòng khí và không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi của độ giãn nở của phổi. Khi độ giãn nở của phổi giảm xuống, Pplat sẽ tăng lên làm cho PIP tăng theo cùng một tỷ lệ. Tương tự như vậy, khi độ giãn nở của phổi được tăng lên, Pplat sẽ giảm làm cho PIP cũng giảm theo cùng một tỷ lệ.

Độ giãn nở

Độ giãn nở của phổi (lung compliance, CL) mô tả tính có thể căng lên của nhu mô phổi. Ngược lại với độ giãn nở là độ đàn hồi (elastance, E). Độ giãn nở được tính bằng cách chia sự thay đổi thể tích (∆V) cho sự thay đổi áp lực (∆P), hoặc ∆V/∆P. Trong thông khí kiểm soát thể tích, ∆V là thể tích khí lưu thông cơ học và ∆P là áp lực cần thiết để cung cấp thể tích khí lưu thông. Trong thông khí kiểm soát áp lực, ∆P là áp lực đỉnh hít vào cài đặt và ∆V là thể tích do áp lực đó cung cấp. Cần lưu ý rằng áp lực cần thiết (trong quá trình thông khí kiểm soát thể tích) và thể tích cung cấp (trong quá trình thông khí kiểm soát áp lực) là thay đổi đối với mỗi lần thở và chúng bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi sức cản của dòng khí và độ giãn nở của phổi.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *