Động học của thể tích phổi cuối thì thở ra sau khi thay đổi PEEP ở bệnh nhân ARDS

Bài viết Động học của thể tích phổi cuối thì thở ra sau khi thay đổi PEEP ở bệnh nhân ARDS được dịch bởi Bác sĩ Đặng Thanh Tuấn từ bài viết gốc: Dynamics of end expiratory lung volume after changing positive end-expiratory pressure in acute respiratory distress syndrome patients

Tóm tắt

Giới thiệu

Thủ thuật huy động phổi theo sau là một áp lực dương cuối kỳ thở ra (PEEP) là các thành phần chính của chiến lược thông khí phổi mở trong hội chứng nguy kịch hô hấp cấp tính (ARDS). Việc thực hiện thủ thuật huy động theo bậc thang là một sự gia tăng từng bước PEEP, theo sau là một thử nghiệm PEEP giảm dần. Thời gian của mỗi bước thường là 2 phút mà không có lý do sinh lý.

Phương pháp

Trong nghiên cứu tiến cứu này, chúng tôi đã đo các thay đổi thể tích phổi cuối thì thở ra động (ΔEELV) trong khi tăng và giảm PEEP để xác định thời gian tối ưu cho mỗi bước. PEEP tăng dần từ 5 đến 40 cmH2O và sau đó giảm từ 40 đến 5 cmH2O ở các bước 5 cmH2O mỗi 2,5 phút. Động học của ΔEELV được đo bằng phép đo spirometry trực tiếp là sự khác biệt giữa thể tích khí lưu thông trong thì hít vào và thở ra trên 2,5 phút sau mỗi lần tăng và giảm PEEP. ΔEELV được tách biệt giữa thể tích tăng dự kiến, được tính là tích số của độ giãn nở hệ thống hô hấp nhân cho sự thay đổi trong PEEP và thể tích bổ sung.

Kết quả

Hai mươi sáu bệnh nhân ARDS vừa hoặc nặng giai đoạn sớm đã được đưa vào nghiên cứu. Dữ liệu được thể hiện dưới dạng trung bình [các phần tư thứ 25 – 75]. Trong quá trình tăng PEEP, thể tích tăng dự kiến đạt được trong vòng 2 [2-2] nhịp thở. Trong quá trình giảm PEEP, thể tích giảm dự kiến đạt được trong vòng 1 [1–1] nhịp thở, và 95% thể tích giảm thêm đã đạt được trong vòng 8 [2-15] nhịp thở. Hoàn thành thể tích thay đổi trong 99% cả tăng và giảm trong các sự kiện PEEP yêu cầu 29 nhịp thở.

Kết luận

Trong ARDS sớm, hầu hết ΔEELV xảy ra trong phút đầu tiên và thay đổi được hoàn thành trong vòng 2 phút, sau khi tăng hoặc giảm PEEP.

Giới thiệu

Các thủ thuật huy động (recruitment maneuvers) và áp lực dương cuối thì thở ra (PEEP) là những thành phần chính của chiến lược thông khí phổi mở trong hội chứng nguy kịch hô hấp cấp tính (ARDS) [1]. Thủ thuật huy động phổi nhằm tái thông khí đường hô hấp xa và phế nang bị xẹp hoặc không thông khí, và PEEP ngăn ngừa sự mất huy động (derecruitment) để cải thiện oxy hóa và giảm nguy cơ tổn thương phổi do máy thở gây ra [2]. Áp dụng đúng và sớm ở những bệnh nhân được lựa chọn, việc huy động phổi có thể làm giảm tỷ lệ tử vong do ARDS [3]. Một số loại thủ thuật huy động đã được mô tả. Một số sử dụng tăng áp lực nhanh chóng trong một thời gian ngắn [4], trong khi những người khác sử dụng tăng áp lực từ từ hơn. Thủ thuật huy động theo bậc thang (SRM, staircase recruitment maneuver) là cách tăng theo từng bước của PEEP với áp suất đẩy (driving pressure) hằng định [5-8]. Với mỗi bước tăng PEEP, thể tích phổi cuối thì thở ra (EELV, end- expiratory lung volume) tăng lên do sự căng chướng của phế nang đã được thông khí (aerated alveoli) và huy động các đơn vị phổi chưa được thông khí (non-aerated lung units). Tuy nhiên, ở mức PEEP cao, có nguy cơ bị tổn thương huyết động, đặc biệt nếu thời gian kéo dài. Mỗi bước dài thường là 2 phút mà không có lý do sinh lý mạnh trong thời gian đó [5-8]. Sau khi thủ thuật huy động, cần có một mức độ đầy đủ của PEEP để ngăn ngừa sự mất huy động. Cài đặt PEEP tối ưu có thể được xác định bằng thử nghiệm PEEP giảm dần. PEEP giảm từng bước cho đến khi một phần của phổi xẹp một lần nữa, có thể được phát hiện bằng cách giảm sự độ giãn nở tĩnh hoặc bão hòa oxy qua da (SpO2) [7-10]. Trong thử nghiệm PEEP giảm dần, mỗi bước dài thường được duy trì trong 3- 5 phút mà không có lý do sinh lý trong thời gian đó [5-8].

Mục đích của nghiên cứu này là để đo lường động lực của các thay đổi EELV (ΔEELV) sau một bước tăng hoặc giảm của PEEP (ΔPEEP) để xác định thời gian tối ưu của các bước trong SRM và thử nghiệm PEEP giảm dần.

Vật liệu và phương pháp

Nghiên cứu này là phần thứ hai của một phân tích về một nghiên cứu can thiệp tiềm năng (ClinicalTrials.gov định danh: NCT01899560) được tiến hành từ tháng 3 đến tháng 11 năm 2013 tại đơn vị chăm sóc đặc biệt dành cho người lớn phẫu thuật 16 giường của Hôpital Sainte Musse, Toulon, Pháp [11]. Nghiên cứu đã được phê duyệt bởi ủy ban đánh giá đạo đức địa phương (Comitéde Protection des Personnes Sud Méditérannée V), và được sự đồng ý của tất cả bệnh nhân hoặc người thân của họ trước khi đưa vào.

Bệnh nhân

Những người tham gia hội đủ điều kiện là tất cả người lớn từ 18 tuổi trở lên bị khởi phát sớm (dưới 24 giờ) ARDS trung bình hoặc nặng theo định nghĩa Berlin [12] và đã được thông khí xâm lấn ít hơn 72 giờ tại thời điểm đưa vào. Tiêu chí loại trừ là những chống chỉ định sau đây đối với một thủ thuật huy động: lỗ rò phế quản, khí phế thũng, tràn khí màng phổi, tiền sử tràn khí màng phổi, tăng áp lực nội sọ, tăng huyết áp động mạch phổi với suy tim phải được đánh giá bằng siêu âm tim, sự bất ổn huyết động với huyết áp trung bình dưới 65 mmHg, tràn dịch màng phổi nhiều được đánh giá bằng siêu âm phổi và mang thai. Bệnh nhân được thở máy bằng máy thở Hamilton-S1 (Hamilton Medical, Bonaduz, Thụy Sĩ) trong phương thức điều khiển áp suất với áp suất đẩy 15 cmH2O, 15 nhịp mỗi phút, tỷ lệ hít vào/thở ra là 0,33 và PEEP 5 cmH2O [12]. Nồng độ oxy hít vào (FiO2) đã được điều chỉnh để nhắm mục tiêu một SpO2 giữa 90% và 94%. Một máy tạo độ ẩm (MR850; Fisher & Paykel Healthcare, Auckland, New Zealand) được sử dụng để điều hòa khí thở. Các bệnh nhân ở một tư thế nằm đầu cao với giường ở một góc 45 độ, và họ đã được an thần với midazolam và sufentanil để nhắm mục tiêu thang điểm Richmond Agitation Sedation Scale score là −5. Cisatracurium được truyền liên tục [13] hoặc tiêm lặp lại trong suốt quá trình. Bóng chèn của ống nội khí quản bị bơm lên quá mức đến 60 cmH2O trước khi bắt đầu giao thức nghiên cứu để ngăn ngừa rò rỉ khí. Nhịp tim, áp lực động mạch xâm lấn và SpO2 liên tục được theo dõi.

Protocol nghiên cứu

SRM được thực hiện như sau: PEEP tăng từ 5 cmH2O lên 40 cmH2O và sau đó giảm từ 40 cmH2O xuống còn 5 cmH2O ở các bước 5 cmH2O sau mỗi 2,5 phút. Vào cuối mỗi bước, áp lực đường thở cuối thì hít vào (PPLAT) và cuối thì thở ra (PEEPTOT) được đo bằng cách sử dụng thủ thuật ngưng (bịt) cuối thì hít vào và cuối thì thở ra trong 5 giây. Độ giãn nở hệ thống hô hấp (CRS) được tính toán là tỷ lệ giữa thể tích khí lưu thông (VT) và sự khác biệt giữa PPLAT và PEEPTOT:

CRS = VT / (PPLAT – PEEPTOT).

Sự gia tăng PEEP dừng lại, và bắt đầu giảm ở bất kỳ mức PEEP nào nếu bệnh nhân phát triển nhịp tim chậm dưới 60 nhịp mỗi phút (bpm), nhịp tim nhanh hơn 140 bpm, loạn nhịp tim, hạ huyết áp (huyết áp tâm thu < 80 mmHg hoặc huyết áp trung bình [MAP] < 55 mmHg), hoặc thiếu oxy máu (SpO2 < 85%).

Các trị số đo được và tính toán

Áp suất đường thở (PAW) và lưu lượng khí được đo bằng một proximal pneumotachograph (tuyến tính giữa −120 L/phút và +120 L/phút với ± 5% [SD], PN279331; Hamilton Medical) được đặt ở vị trí Y. Thể tích được tích phân từ các phép đo lưu lượng. Lưu lượng, thể tích và PAW được ghi liên tục bằng phần mềm Study Recorder (Hamilton Medical) ở 50 Hz.

ΔEELV sau mỗi bước PEEP được tính bằng phép đo spirometry trực tiếp, được chứng minh là phương pháp mạnh mẽ hơn so với FRC được đo bằng phương pháp wash-in/wash-out với khí không hòa tan [14]. Sự khác biệt giữa VT đo thì hít vào và thì thở ra đo được bằng phép đo spirometry trực tiếp được tính cho mỗi nhịp thở sau mỗi bước PEEP. Sự khác biệt này đã được điều chỉnh bởi sự khác biệt có hệ thống, được gọi là bù đắp VT, giữa VT được lấy ở thì hít vào và thì thở ra, tính từ 30 giây cuối cùng của mỗi bước, do độ ẩm và chênh lệch nhiệt độ giữa khí hít vào và khí thở ra và oxy tiêu thụ [15]. ΔEELV được tính là sự khác biệt tích lũy giữa VT hít vào và thở ra, được điều chỉnh bằng VT bù trừ, đo trên 30 nhịp thở sau mỗi bước PEEP (Hình 1). ΔEELV được chia thành 2 phần: thể tích mong đợi (expected volume, VEXP) để căng thêm các phế nang đã mở sẳn (được tính là tích số của CRS của mức PEEP trước đó với ΔPEEP) và thể tích tăng thêm (additional increased volume, VADI) sau sự gia tăng PEEP. Do đó, ΔEELV = VEXP + VADI cho mỗi cấp độ của PEEP. Trong quá trình tăng PEEP, số lượng nhịp thở cần thiết để đạt được VEXP để làm căng thêm phế nang đã mở, cũng như số lượng nhịp thở cần thiết để đạt được 95% VADI, được tính toán. Số lượng nhịp thở cần thiết để đảm bảo hoàn thành sự thay đổi thể tích trong 99% sự gia tăng trong các sự kiện PEEP được đo. Trong quá trình giảm PEEP, số lượng nhịp thở cần thiết để đạt được mức giảm dự kiến (VEXP), cũng như số lượng nhịp thở cần thiết để đạt được 95% thể tích giảm thêm (VADD), được tính toán. Do đó, ΔEELV = VEXP + VADD cho mỗi cấp độ của PEEP. Số lượng nhịp thở cần thiết để đảm bảo hoàn thành thay đổi thể tích trong 99% sự sụt giảm trong các sự kiện thay đổi PEEP được đo.

Hình 1. Đo động lực của sự thay đổi ΔEELV sau khi tăng PEEP.
Hình 1. Đo động lực của sự thay đổi ΔEELV sau khi tăng PEEP.

”Hình bên trái hiển thị dạng sóng thể tích cho mỗi nhịp thở sau khi tăng PEEP. Sự khác biệt giữa VT hít vào và thở ra đã được tính toán và hiệu chỉnh bằng chênh lệch thể tích. Hình bên phải hiển thị động lực của ΔEELV sau khi tăng PEEP. Sự khác biệt giữa VT hít vào và thở ra đã được báo cáo theo từng nhịp thở. Đường màu xám là mức tăng dự kiến về thể tích (VEXP) cần thiết để căng thêm phế nang đã mở (được tính là tích số của CRS của mức PEEP trước đó với ΔPEEP) và đường màu đen là thể tích bổ sung (VADI). Số lượng nhịp thở cần thiết để đạt 95% VADI được đo.”

Phân tích thống kê

Sự phân bố dữ liệu được đánh giá bằng thử nghiệm Kolmogorov-Smirnov. Dữ liệu với phân bố chuẩn được trình bày dưới dạng trung bình ± SD; những số liệu khác được thể hiện như là trung bình [25-75 phần tư].

Số lượng nhịp thở cần thiết để đạt được 95% thay đổi thể tích trong quá trình tăng và giảm PEEP được so sánh bằng cách sử dụng Student’s t test. Số lượng nhịp thở cần thiết để đạt được 95% thể tích bổ sung theo từng cấp độ của PEEP đã được kiểm tra bằng cách sử dụng phân tích phương sai ở cả tăng và giảm PEEP. Các phân tích thống kê được thực hiện bằng phần mềm SigmaStat phiên bản 3.5 và SigmaPlot phiên bản 11.0 (Phần mềm Systat, San Jose, CA, Hoa Kỳ).

Kết quả

Hai mươi sáu bệnh nhân được phân tích. Các đặc điểm của dân số khi đưa vào và kết quả của bệnh nhân được trình bày trong Bảng 1.

Bảng 1. Đặc điểm dân số khi đưa vào và kết quả của bệnh nhân
Bảng 1. Đặc điểm dân số khi đưa vào và kết quả của bệnh nhân

Sự gia tăng PEEP đã ngừng sớm ở tám bệnh nhân vì hạ huyết áp với MAP dưới 55 mmHg (một bệnh nhân ở 25 cmH2O, hai bệnh nhân ở 30 cmH2O và năm bệnh nhân ở mức 35 cmH2O). Tổng số 170 lần tăng PEEP và 170 lần giảm PEEP được phân tích. Tổng số 17 tăng PEEP và 11 giảm PEEP bị loại trừ do lỗi kỹ thuật. Do đó, 153 lần tăng PEEP và 159 giảm PEEP đã được báo cáo.

Trong quá trình tăng PEEP, VEXP có khuynh hướng mở phế nang đã đạt được trong vòng 2 [2] nhịp thở. Chín mươi lăm phần trăm của VADI đã đạt được trong vòng 13 [6-16] nhịp thở (52 [24–64] s) (Hình 2). Kết quả chi tiết được trình bày trong Bảng 2 và 3. Trong quá trình tăng PEEP, động lực của ΔEELV giống nhau ở tất cả các mức PEEP thử nghiệm (p = 0,825) và không tương quan với tỷ số VT (r² = 0,002) hoặc PaO2/FiO2 lúc nhận vào nghiên cứu (r² = 0,17). Hoàn thành thay đổi thể tích trong 99% sự kiện tăng PEEP của bệnh nhân cần 29 nhịp thở (1 phút, 56 giây) (Hình 3).

Hình 2. Tỷ lệ % thể tích bổ sung đạt được theo số lượng nhịp thở.
Hình 2. Tỷ lệ % thể tích bổ sung đạt được theo số lượng nhịp thở.

”Hình dãy ô cho thấy trung vị (các phần tư thứ 25 – thứ 75) cho tất cả bệnh nhân ở tất cả các mức độ PEEP. Các bảng bên trái và bên phải mô tả mức tăng và giảm của PEEP tương ứng. VADD thể tích giảm thêm, VADI thể tích tăng thêm.”

Trong quá trình giảm PEEP, thể tích giảm dự kiến đạt được trong vòng 1 [1] nhịp thở. Chín mươi lăm phần trăm của VADD đã đạt được trong vòng 8 [2-15] nhịp thở (32 [8–60] s) (Hinh 2). Kết quả chi tiết được trình bày trong Bảng 2 và 3. Trong quá trình giảm PEEP, ΔEELV động vẫn giữ nguyên ở tất cả các mức PEEP thử nghiệm (p = 0,14) và không tương quan với tỷ số VT (r² = 0,01) hoặc PaO2/FiO2 lúc nhận vào nghiên cứu (r² = 0,002). Hoàn thành thay đổi thể tích trong 99% các sự kiện giảm PEEP của bệnh nhân cần 29 nhịp thở (1 phút, 56 giây) (Hình 3).

Để hoàn chỉnh, thể tích tăng và giảm bổ sung được trình bày trong Hình 4 và 5, tương ứng. Như được chỉ ra, hành vi bệnh nhân đơn lẻ phù hợp với các giá trị trung bình trong phần lớn các trường hợp.

Số lượng nhịp thở cần thiết để đạt 95% VADI cao hơn số lượng nhịp thở cần thiết để đạt 95% VADD (p = 0,003).

Bảng 2. Tỷ số ΔEELV, VEXP, VAD và VAD/ΔEELV cho mỗi bước PEEP khi PEEP tăng và giảm
Bảng 2. Tỷ số ΔEELV, VEXP, VAD và VAD/ΔEELV cho mỗi bước PEEP khi PEEP tăng và giảm
Bảng 3. ΔEELV và VAD ở 1 và 2 phút và tỷ lệ giữa 1 và 2 phút trong khi tăng và giảm trong PEEP
Bảng 3. ΔEELV và VAD ở 1 và 2 phút và tỷ lệ giữa 1 và 2 phút trong khi tăng và giảm trong PEEP
Hình 3. Tỷ lệ phần trăm các biến cố kết thúc PEEP của bệnh nhân đã hoàn thành thay đổi thể tích so với số lượng nhịp thở cần thiết để hoàn thành thay đổi thể tích. Hình bên trái: Tỷ lệ phần trăm PEEP của bệnh nhân tăng các sự kiện đã hoàn thành thay đổi thể tích được vẽ theo số lượng nhịp thở cần thiết để hoàn thành thay đổi thể tích. Hình bên phải: Tỷ lệ phần trăm giảm PEEP của bệnh nhân đã hoàn thành thay đổi thể tích được vẽ theo số lượng nhịp thở cần thiết để hoàn thành thay đổi thể tích
Hình 3. Tỷ lệ phần trăm các biến cố kết thúc PEEP của bệnh nhân đã hoàn thành thay đổi thể tích so với số lượng nhịp thở cần thiết để hoàn thành thay đổi thể tích. Hình bên trái: Tỷ lệ phần trăm PEEP của bệnh nhân tăng các sự kiện đã hoàn thành thay đổi thể tích được vẽ theo số lượng nhịp thở cần thiết để hoàn thành thay đổi thể tích. Hình bên phải: Tỷ lệ phần trăm giảm PEEP của bệnh nhân đã hoàn thành thay đổi thể tích được vẽ theo số lượng nhịp thở cần thiết để hoàn thành thay đổi thể tích

Bàn luận

Trong nghiên cứu này, hầu hết ΔEELV trong quá trình tăng hoặc giảm PEEP xảy ra trong phút đầu tiên và cần 2 phút để hoàn thành. Thay đổi trong 95% thể tích bổ sung trong quá trình tăng PEEP đòi hỏi nhiều nhịp thở hơn trong quá trình giảm PEEP. Nếu VADI được giả định là thể tích huy động sau khi tăng PEEP và VADD được giả định là thể tích mất huy động sau khi giảm PEEP, kết quả này cho thấy thời gian huy động dài hơn 95% so với 95% thời gian mất huy động nhưng cùng thời gian (1 min, 56 giây) để hoàn thành thay đổi thể tích sau một bước PEEP. Điều này hỗ trợ việc sử dụng một bước 2 phút sau khi PEEP tăng và giảm trong một SRM nếu hoàn thành thay đổi thể tích sau mỗi bước được tìm kiếm. M