Ứng dụng đo áp lực thực quản ở bệnh nhân suy hô hấp

Bài viết Ứng dụng đo áp lực thực quản ở bệnh nhân suy hô hấp được dịch bởi Bác sĩ Đặng Thanh Tuấn từ bài viết gốc: The Application of Esophageal Pressure Measurement in Patients with Respiratory Failure

Tóm tắt

Báo cáo này tóm tắt kiến thức sinh lý và kỹ thuật hiện tại về đo áp lực thực quản (Pes, esophageal pressure) ở bệnh nhân thở máy. Những thay đổi hô hấp của Pes là đại diện cho những thay đổi về áp lực màng phổi (Ppl, pleural pressure). Sự khác biệt giữa áp lực đường thở (Paw, airway pressure) và Pes là ước tính hợp lệ của áp lực xuyên phổi (PL, transpulmonary pressure). Pes giúp xác định phần nào của Paw được áp dụng để khắc phục độ đàn hồi (elastance) của phổi và thành ngực. Pes thường được đo thông qua một ống thông với một quả bóng cao su có thành mỏng bơm khí được đặt vào đường miệng hoặc đường mũi. Để xác nhận phép đo Pes, một thử nghiệm bít tắc động (dynamic occlusion test) đo tỷ lệ thay đổi của Pes với thay đổi ở Paw khi bệnh nhân nỗ lực hít vào chống lại đường thở bị đóng kín. Nếu sự thay đổi của Pes và Paw gần xấp xỉ nhau, cho thấy hệ thống này cung cấp số đo hợp lệ. Áp lực xuyên phổi được cung cấp chính là áp lực căng phổi (lung-distending pressure), và độ đàn hồi của thành ngực có thể khác nhau giữa các cá nhân, một chiến lược máy thở dựa trên sinh lý nên tính đến áp lực xuyên phổi. Đối với mục đích theo dõi, các bác sĩ lâm sàng chủ yếu dựa vào dạng sóng áp lực đường thở và lưu lượng. Tuy nhiên, các phép đo này có thể che giấu sự không đồng bộ bệnh nhân – máy thở (patient–ventilator asynchrony) và không cho phép đánh giá nỗ lực cơ hô hấp. Pes cũng cho phép đo áp lực xuyên thành mạch máu (transmural vascular pressures) trong quá trình thở thụ động và chủ động. Các phép đo Pes đã tăng cường sự hiểu biết của chúng ta về sinh lý bệnh học của tổn thương phổi cấp tính, tương tác của bệnh nhân – máy thở và thất bại cai máy. Việc sử dụng Pes để chuẩn độ áp lực dương cuối thì thở ra (PEEP) có thể giúp cải thiện oxygen hóa và độ giãn nở. Các phép đo Pes làm cho việc cá nhân hóa mức độ nỗ lực cơ hô hấp trong quá trình thở máy và cai máy là khả thi. Bây giờ là thời điểm thích hợp để áp dụng kiến thức thu được với Pes để cải thiện việc quản lý bệnh nhân bị bệnh nặng và phụ thuộc máy thở.

Mở đầu

Năm 1949, Buytendijk lần đầu tiên cho thấy có thể sử dụng áp lực thực quản làm thông số thay thế cho áp lực màng phổi (1). Năm 1952, Dornhorst và Leathart đã chỉ ra rằng những thay đổi về áp lực màng phổi và thực quản là tương tự và hữu ích để hiểu cơ học hô hấp (2). Ngay sau đó, Cherniack và các đồng nghiệp đã xác nhận rằng những thay đổi về áp lực màng phổi tương tự như thay đổi áp lực thực quản, mặc dù các giá trị tuyệt đối của áp lực trong khoang màng phổi thường âm hơn so với thực quản (3). Những phát hiện này chỉ ra rằng các phép đo áp lực thực quản có thể cung cấp ước tính áp lực màng phổi; các phép đo như vậy đã nâng cao đáng kể kiến thức của chúng tôi về các tính chất cơ học của phổi, thành ngực và toàn bộ hệ hô hấp. Ngoài ra, các phép đo áp lực thực quản (và các thông số cùng nguồn gốc như công thở) đã nâng cao hiểu biết của chúng tôi về các cơ chế sinh lý bệnh của suy hô hấp cấp tính và phụ thuộc máy thở. Đáng ngạc nhiên, các phép đo này đã được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực nghiên cứu. Các nghiên cứu gần đây cho thấy sự hữu ích của các phép đo áp lực thực quản trong quản lý máy thở trong tổn thương phổi cấp tính, tối ưu hóa sự tương tác của bệnh nhân – máy thở, cai máy thở, đã thu hút sự chú ý của các bác sĩ lâm sàng và các nhà nghiên cứu về kỹ thuật cũ này (4-7).

Mặc dù dữ liệu cho thấy sự hữu ích của nó ở những bệnh nhân nguy kịch, áp lực thực quản vẫn hầu như không được sử dụng trong lĩnh vực lâm sàng. Điều này một phần là do các vấn đề kỹ thuật, chẳng hạn như cách đặt ống thông thực quản và xác định đúng vị trí, tính khả thi của việc đo chính xác và giải thích các phép đo. Vì những lý do này, một nhóm làm việc có tên PLUG (Pleural Pressure Working Group) đã tập hợp cùng nhau trong một cuộc hội thảo kéo dài 1 ngày để tóm tắt kiến thức hiện tại về các phép đo áp lực thực quản và đề xuất những cách thức mà các phép đo này có thể được sử dụng trong bệnh nhân bệnh nặng. Tổng quan này tập trung vào ba lĩnh vực chính: (1) nền tảng sinh lý của đo áp lực thực quản, (2) chỉ định lâm sàng và (3) mô tả kỹ thuật.

Cơ sở sinh lý học

Các lực

Công cơ học (mechanical work) được thực hiện khi một lực di chuyển điểm ứng dụng của nó qua một khoảng cách. Trong sinh lý phổi, công việc được thực hiện khi áp lực (tính bằng cm H2O) thay đổi thể tích (tính bằng lít) của hệ thống. Động lực (driving force) cho nhịp thở là áp lực trong lồng ngực (intrathoracic pressure) được tạo ra bởi sự co thắt của cơ hô hấp (điều kiện chủ động), máy thở thay thế cho cơ hô hấp (điều kiện thụ động) hoặc bằng cả máy thở và cơ hô hấp (thông khí hỗ trợ). Các áp lực xuyên cấu trúc (trans-structural pressures) khác nhau liên quan đến việc vượt qua các tải do các cấu trúc hô hấp khác nhau (phổi, thành ngực và hệ hô hấp) được liệt kê trong Bảng 1 và được hiển thị bằng đồ họa trong Hình 1.

Trong quá trình thở máy, tổng áp lực tác động lên hệ hô hấp (Ptotal) là tổng áp lực được cung cấp bởi máy thở (Paw) và áp lực do bệnh nhân cơ hô hấp (Pmus) tạo ra:

Ptotal = Paw + Pmus (1)

Tổng áp lực áp dụng cho hệ hô hấp phải vượt qua các lực đối lập được tạo ra bởi các tính chất đàn hồi (elastance) và sức cản (resistance) của hệ hô hấp. Mối quan hệ này được mô tả trong phương trình chuyển động:

Ptotal = Paw + Pmus = P0+ Ers.V + Rrs.V̇ ̇ (2)

Trong đó P0 là giá trị của Paw ở đầu nhịp thở (bằng 0 hoặc giá trị dương của áp lực dương cuối thì thở ra), Ers là độ đàn hồi của hệ hô hấp, Rrs là sức cản của hệ hô hấp, V là chênh lệch thể tích giữa thể tích tức thời và thể tích thư giãn của hệ hô hấp và V̇ là lưu lượng không khí. Khi kết thúc nhịp thở có kiểm soát bằng cách sử dụng lưu lượng hằng định, phương trình 2 có thể được áp dụng bằng cách sử dụng thể tích khí lưu thông được cung cấp là V và đặt lưu lượng hít vào (cực đại) cho V̇ . Các giá trị của Rrs và Ers được đo dễ dàng khi thở máy thụ động bằng cách sử dụng kỹ thuật làm tắc nghẽn cuối thì hít vào (và cuối thì thở ra) (8).

Đáng chú ý, phương trình hoàn chỉnh của chuyển động cũng bao gồm một thành phần thứ ba mô tả sự thay đổi áp lực trong giai đoạn áp lực tăng lên. Phần này có thể được bỏ qua một cách hợp lý ở tần số và mật độ khí thông thường, nhưng trở nên quan trọng trong điều kiện thông khí tần số cao. Cuối cùng, khi áp dụng Công thức 2, người ta phải nhớ rằng hệ thống này không phải là tuyến tính và ở các cực trị của thể tích phổi, các ứng suất (stress) phổi có thể vượt quá các ước tính từ độ đàn hồi.

Áp lực thực quản thay thế áp lực màng phổi

Ở người đứng thẳng, áp lực màng phổi (Ppl) đã được ước tính bằng cách đo áp lực thực quản (Pes), sử dụng hệ thống ống thông bóng thực quản (esophageal balloon–catheter system). Những thay đổi hô hấp trong Pes là đại diện cho những thay đổi trong Ppl áp dụng cho bề mặt phổi (9). Sự khác biệt giữa Paw và Pes là ước tính hợp lệ của áp lực xuyên phổi (PL) trong khu vực xung quanh ống thông bóng thực quản (9). Giá trị tuyệt đối của Pes có thể bị ảnh hưởng bởi cơ học hô hấp, thể tích phổi, trọng lượng của trung thất, bụng, tư thế, khả năng phản ứng của thành cơ trơn thực quản và tính chất cơ học của bóng. Kiến thức của chúng tôi về tác động của vị trí, sự bất đối xứng của bệnh phổi, biến dạng thành ngực và phổi (10), tăng áp lực ổ bụng và tràn dịch màng phổi nhiều (11) đối với chỉ số quan sát được và sự thay đổi hô hấp của nó bị hạn chế. Tuy nhiên, một số dữ liệu cho thấy rằng, ngay cả trong những điều kiện này, Pes vẫn là Ppl trung bình hiệu quả có thể chấp nhận được (10).

Kết quả là một cuộc tranh luận tồn tại về việc liệu các giá trị tuyệt đối của Pes có thể được hiểu là giá trị tuyệt đối đáng tin cậy của Ppl (12, 13) hay không. Dữ liệu cho thấy việc sử dụng giá trị tuyệt đối của Pes là có thể trên lâm sàng (6, 14), nhưng phương pháp này cần xác nhận thêm.

Áp lực màng phổi thay đổi trong khoang màng phổi vì cả 2 yếu tố là sự chênh lệch về trọng lực và độ không đồng nhất khu vực. Hơn nữa, các bệnh gây cản trở lưu lượng, tăng mật độ mô phổi hoặc làm cứng phổi có thể làm tăng sự khác biệt giữa các vùng trong Ppl. Để đơn giản, trong bài đánh giá này, chúng tôi giả định rằng Ppl là đồng nhất trong toàn bộ khoang màng phổi. Pes là cách thuận tiện nhất để đo Ppl.

Bơm phồng thụ động của lồng ngực

Trong điều kiện thụ động, áp lực áp dụng để di chuyển khí vào phổi được cung cấp bởi máy thở và bằng với Paw. Vì Pmus bằng 0, nên phương trình chuyển động có thể được viết lại như sau:

Paw = P0+ (Ers.V) + (Rrs.V̇) (3)

Vì Ers là tổng của Ecw và El:

Paw = P0+ (Ecw.V) + (EL.V) + (Rrs.V̇ ) (4)

Paw, V và V̇ được đo liên tục bằng máy thở. Trong điều kiện không có lưu lượng, chẳng hạn như trong các thủ thuật làm tắc nghẽn đường thở cuối thì hít vào hoặc cuối thì thở ra, thành phần áp lực sức cản (Rrs · V̇ ) của phương trình 3 và 4 biến mất và các biến số chưa biết của phương trình 3 và 4 là Ecw và EL (nghĩa là Pcw và PL thay đổi trên mỗi đơn vị thể tích). Phép đo Pes là cách duy nhất để phân biệt phần nào của Paw được dùng để khắc phục độ đàn hồi của phổi và thành ngực. Cần làm rõ rằng PL kết hợp chênh lệch áp lực trên đường thở và phế nang. Sự khác biệt giữa áp lực phế nang và áp lực màng phổi là áp lực xuyên phổi. Trong trường hợp không có lưu lượng (ví dụ, trong quá trình làm thủ thuật tắc nghẽn đường thở cuối thì hít vào để có áp lực bình nguyên, hoặc tắc nghẽn đường thở cuối thì thở ra để đo PEEP và PEEP tự động [15]), và với điều kiện là không có đóng đường thở đáng kể, Paw được đo bằng máy thở bằng với áp lực bên trong phế nang.

Bơm phồng chủ động của lồng ngực

Chúng tôi đề cập đến các điều kiện của các cơ hô hấp đang hoạt động, với chỉ một phần công việc được thực hiện bởi máy thở. Ở những bệnh nhân có nỗ lực thở tự phát, Pmus trở thành một thành phần quan trọng của phương trình chuyển động (Phương trình 2).

Trong điều kiện này, Paw được hiển thị bởi máy thở phản ánh kém toàn bộ áp lực căng của phổi, và việc đo áp lực màng phổi hoặc Pes là cần thiết để ước tính PL chính xác. Áp lực áp dụng để làm căng phồng phổi là tổng của 1 thành phần có thể nhìn thấy (áp lực đường thở) và 1 thành phần vô hình (Pes). Hình 2 minh họa sự khác biệt có thể có giữa thông khí kiểm soát thể tích và 1 áp lực liên quan đến ảnh hưởng của nhịp thở tự nhiên lên PL.

Khi có các nỗ lực thở tự nhiên trong khi được thở máy, đo trực tiếp mức độ nỗ lực có thể giúp bác sĩ điều chỉnh tốt hơn các cài đặt máy thở và/hoặc mức độ an thần. Có thể đánh giá nỗ lực cơ hô hấp bằng cách tính toán công hô hấp (WOB) và tích số thời gian áp lực (PTP, pressure–time product) của áp lực thực quản (PTPes), phản ánh nỗ lực của tất cả các cơ hô hấp, hoặc tích số thời gian áp lực của áp lực xuyên cơ hoành (PTPdi), phản ánh chủ yếu là nỗ lực của cơ hoành. Áp lực xuyên cơ hoành (Pdi, transdiaphragmatic pressure) được tính bằng chênh lệch giữa áp lực dạ dày và Pes.

Đo WOB hoặc PTP là một phương pháp hữu ích để ước tính năng lượng biến mất hoặc tiêu thụ bởi các cơ hô hấp (16). Công được thể hiện dưới dạng lực × dịch chuyển. Trong sinh lý học, công được thực hiện trong mỗi chu kỳ hô hấp (từ khi bắt đầu lưu lượng hít vào, t0, đến hết hít vào, Ti, được biểu thị bằng diện tích dưới đường cong áp lực thể tích (P)-(V)

Ở một bệnh nhân thở tự phát, đo lường công thở đòi hỏi phải ước tính Ppl và Pes cung cấp ước tính chính xác. Có thể xem Pes như áp lực đàn hồi tĩnh của thành ngực thư giãn (Pcw, rel) trừ đi áp lực hít vào được tạo bởi các cơ hô hấp để mở rộng thành ngực (Pmus). Khi thể tích phổi tăng, Pcw, rel và cơ hô hấp tạo ra áp lực âm liên quan đến giá trị này. Pmus có thể được tính như sau:

Pmus = Pcw,rel – Pes (5)

Công được thực hiện bởi các cơ hô hấp (Wmus) bằng tích phân của tích số Pmus và sự thay đổi về thể tích:

Wmus = ∫Pmus.dV (6)

Bằng cách kết hợp các phương trình 5 và 6, thu được những điều sau đây:

Wmus = ∫(Pcw,rel – Pes).dV (7)

Mối quan hệ động giữa Pmus và thể tích phổi trong quá trình thở có thể được biểu thị bằng đồ họa bằng sơ đồ Campbell (17).

Hoạt động cơ hô hấp cũng có thể được định lượng bằng cách sử dụng PTPes. Giống như WOB, nó dựa trên ước tính của Pmus nhưng nó đề cập đến tích phân của áp lực theo thời gian và không theo thể tích. Do đó, PTPes là tích số của áp lực được phát triển bởi các cơ hô hấp nhân với thời gian co cơ, được biểu thị bằng đơn vị cm H2O × giây. Nó có thể được sử dụng cho dù thể tích được tạo ra hay không. Khi thể tích được tạo, WOB và PTP thường có mối tương quan chặt chẽ.

WOB trên mỗi chu kỳ thở thường được biểu thị bằng joules. Công mỗi phút được tính bằng cách nhân WOB trên mỗi chu kỳ với tần số hô hấp tương ứng. Công trên mỗi lít được tính bằng cách chia công mỗi phút cho thông khí phút. Một joule là công cần thiết để di chuyển 1 L không khí qua chênh lệch áp lực 10 cm H2O (tức là, bề mặt được bao bọc trong một hình chữ nhật có đáy 10 cm H2O và chiều cao 1 L).

Mối tương quan tuyệt vời giữa WOB và oxy tiêu thụ, hoặc lưu lượng máu đến các cơ hô hấp đã được thể hiện trong điều kiện thí nghiệm và lâm sàng (18-20). Các phép đo của WOB, tuy nhiên, đôi khi có thể đánh giá thấp mức tiêu thụ oxy của cơ hô hấp. Cụ thể, việc đo lường công cơ học hoàn toàn không nhạy cảm với chi phí năng lượng trong quá trình co thắt đồng thể tích (21). Ngoài ra, công cơ học không tính đến thời gian co cơ. PTP có khả năng phá vỡ những vấn đề này. Nó đã được chứng minh rằng PTPdi, trong các điều kiện thí nghiệm cụ thể, có liên quan chặt chẽ hơn đến việc tiêu thụ oxy cơ hô hấp so với WOB (22).

Một số nghiên cứu đã được thực hiện ở những bệnh nhân khỏe mạnh để xác định phạm vi bình thường của WOB và nỗ lực cơ bắp. Trong quá trình thở tự phát, WOB dao động trong khoảng 2,4 đến 7,5 J/phút và từ 0,20 đến 0,9 J/L (23-25). Giá trị bình thường của PTPes nằm trong khoảng từ 50 đến 150 cm H2O.giây/phút (trung bình, 86 ± 21 cm H2O.giây/phút) (25). Công hô hấp được thực hiện bởi bệnh nhân được hỗ trợ máy thở một phần có thể trở nên cao hơn đáng kể so với bình thường. Ví dụ, khi bệnh nhân nhận được tần số thông khí bắt buộc không liên tục là 10 nhịp thở/phút hoặc hỗ trợ áp lực 7 cm H2O, là cài đặt phổ biến trong thực hành lâm sàng, PTPes hô hấp có thể vượt quá 200 cm H2O.giây/phút, gấp đôi giá trị được ghi lại ở những bệnh nhân khỏe mạnh (26).

Trong môi trường lâm sàng, việc đo lường nỗ lực hô hấp có thể được theo dõi vì những thay đổi đơn giản của Pes trong khi hít vào, nghĩa là không tính đến áp lực đàn hồi tĩnh của thành ngực thư giãn. Nó ít chính xác hơn nhiều so với các phép đo Pmus hoặc Pdi nhưng nó có thể được sử dụng như một công cụ theo dõi đầu giường, như được thực hiện trong một số nghiên cứu về giấc ngủ hoặc trong một thử nghiệm cai máy (5, 27).

Sử dụng lâm sàng áp lực thực quản: tình trạng thụ động

Giải thích về các áp lực được hiển thị bởi máy thở

Trong các bệnh nhân dùng thuốc an thần và liệt cơ, thông khí áp lực dương được chuẩn độ trên cơ sở của Paw, với kỳ vọng rằng nó gần đúng với PL. Ở những bệnh nhân có Ecw bình thường, Paw là đại diện hợp lý cho PL. Tuy nhiên, khi Ecw cao, Paw có thể cao hơn đáng kể so với PL. Thật vậy, một phần của Paw bị tiêu tan trong việc làm căng thành ngực. Khi thành ngực trở nên cứng hơn, tỷ lệ của Paw làm căng phổi (PL) giảm dần. Ecw có thể tăng ở những bệnh nhân bị suy hô hấp cấp tính vì nhiều lý do (28). Tăng Ecw và/hoặc Ppl có thể xảy ra do tăng áp lực trong ổ bụng, tràn dịch màng phổi, cổ trướng khổng lồ, chấn thương lồng ngực và phù nề các mô trong lồng ngực và mô trong ổ bụng do hậu quả của việc hồi sức dịch (29-32). Ở lợn, Mutoh và các đồng nghiệp đã chỉ ra rằng truyền dịch bồi hoàn thể tích nội mạch gây ra chướng bụng, hạn chế thể tích phổi và cứng thành ngực, do đó, dẫn đến tăng áp lực màng phổi, Ecw và EL (33). Trong một mô hình lợn mắc hội chứng suy hô hấp cấp tính (ARDS) do truyền axit oleic, Quintel và các đồng nghiệp đã cho thấy rằng việc tăng áp lực ổ bụng bằng cách bơm khí vào khoang màng bụng làm tăng Pes, giảm thể tích phổi và tăng phù nề rõ rệt của các mô trong lồng ngực (34). Các nghiên cứu này cho thấy các cơ chế tương tự (truyền thể tích nội mạch, bơm khí vào khoang màng bụng, phù mô, v.v.) có thể dẫn đến tăng Ecw và tăng Ppl ở bệnh nhân, đặc biệt là trong bối cảnh ARDS. Hơn nữa, một số nhà điều tra đã báo cáo ảnh hưởng của tăng Ecw lên đường cong thể tích áp lực của hệ hô hấp cả về giá trị độ đàn hồi và hình dạng của đường cong (30, 35, 36).

Do Ecw có thể khác nhau rất nhiều giữa các cá nhân, nên việc điều chỉnh cài đặt máy thở chỉ dựa trên cơ sở của Paw có thể không phải là một chiến lược thỏa đáng khi thông khí cho các bệnh nhân ARDS. Trong thực tế, nhịp thở áp lực dương có thể làm tổn thương phổi nếu nó dẫn đến căng quá mức phế nang cuối thì hít vào và/hoặc mở/xẹp phế nang theo chu kỳ (37). Với điều kiện PL là áp lực căng phổi thực sự, nghĩa là nó chính là lực thúc đẩy huy động phế nang và bơm phồng phổi, một chiến lược máy thở bảo vệ phổi nên tính đến khái niệm này (PL). Đo áp lực thực quản làm cho điều này có thể trong thực hành lâm sàng. Hình 3 minh họa ba tình huống lâm sàng khác nhau với sự đóng góp khác nhau của thành ngực.

Áp lực thực quản để hướng dẫn trị liệu trong ARDS

Tính hữu ích của Pes trong hướng dẫn trị liệu trong ARDS đã được thể hiện trong nghiên cứu Thông khí theo hướng dẫn của áp lực thực quản (EPVent, Esophageal Pressure–Directed Ventilation) (6). Do giảm độ giãn nở của thành ngực, phù nề hoặc trướng bụng, Pes thường tăng ở những bệnh nhân mắc ARDS và PL tính toán có thể âm tính ở cuối thì thở ra.

Điều này có thể cho thấy đường thở đóng, hoặc phổi bị ngập dịch hoặc xẹp phổi. Do đó, áp lực dương cuối kỳ thở ra (PEEP) có thể tăng lên cho đến khi PL trở nên dương tính cuối kỳ thở ra để giữ cho đường thở mở (với lời cảnh báo rằng các giá trị dương của PL không đảm bảo phế nang mở ở vùng xa so với vị trí ống thông đặt lấy mẫu). Trong thử nghiệm ngẫu nhiên, có kiểm soát, các nhà điều tra EPVent đã so sánh thông khí cơ học được hướng dẫn bằng các phép đo Pes (nhóm thử nghiệm) với thông khí dựa trên giao thức của ARDSNetwork (nhóm kiểm soát) (38). Bệnh nhân ở nhóm kiểm soát được điều trị với thể tích khí lưu thông ở mức 6 ml/kg trọng lượng cơ thể dự đoán và PEEP dựa trên tỷ lệ giữa PaO2 và FiO2 bệnh nhân. Trong nhánh thử nghiệm, các mức PEEP đã được thiết lập để đạt được PL trong khoảng từ 0 đến 10 cm H2O cuối kỳ thở ra, theo thang trượt dựa trên tỷ lệ PaO2/FiO2. Họ cũng giới hạn thể tích khí lưu thông để giữ PL ở mức dưới 25 cm H2O ở cuối thì hít vào. Sau 72 giờ, PEEP trung bình 18 ± 5 cm H2O ở nhóm thử nghiệm và 12 ± 5 cm H2O ở nhóm kiểm soát. Nghiên cứu đã được chấm dứt sớm, sau khi đăng ký 61 bệnh nhân, vì tác dụng vượt trội của chiến lược Pes đối với quá trình oxy hóa máu. Sau 72 giờ, tỷ lệ PaO2/FiO2 là 280 ± 126 mm Hg ở nhánh Pes và 191 ± 71 ở nhánh kiểm soát (P = 0,001). Độ giãn nở hệ hô hấp cũng được cải thiện đáng kể trong nhóm Pes (P = 0,005), có lẽ là kết quả của việc huy động được cải thiện. Mặc dù thử nghiệm này cho thấy xu hướng giảm tỷ lệ tử vong 28 ngày (17 so với 35%; P = 0,055), nhưng nó không đủ sức mạnh để cho thấy sự thay đổi đáng kể trong bất kỳ biến số kết quả nào như ngày không thở máy, thời gian nằm viện, thời gian thở máy, hoặc tình trạng lâm sàng lâu dài. Tuy nhiên, nghiên cứu này có thể được coi là bằng chứng về khái niệm về tính hữu ích của các phép đo Pes trong ARDS.

Các nhà điều tra khác đã sử dụng một phương pháp có nguồn gốc độ đàn hồi để ước tính Ppl, mà bỏ qua các giá trị tuyệt đối và dựa vào sự dao động theo chu kỳ thở (ΔPes) để tính toán Ecw, nghĩa là Ecw = Pcw/Vt (thể tích khí lưu thông) (39). Phương pháp này có tính đến áp lực căng phổi được áp dụng bởi bơm phồng áp lực dương trong quá trình thở máy. Bởi vì bất kỳ áp lực dương nào được áp dụng tại cửa thông khí đều tác động lên hai cấu trúc đàn hồi nối tiếp nhau (phổi và thành ngực), Paw được phân phối giữa độ đàn hồi của thành ngực và phổi. Tỷ lệ của độ đàn hồi của phổi với hệ hô hấp có thể được sử dụng để giải thích rõ hơn về tác dụng của Paw. Theo đó: PL = Paw x (EL/Ers)

trong đó EL = ΔPL/Vt và Ers = Paw/Vt trong điều kiện tĩnh (lưu lượng bằng không) giữa đầu và cuối chu kỳ thở.

Phương pháp thứ hai để phân vùng độ đàn hồi của phổi và thành ngực đã được sử dụng để hướng dẫn cách tiếp cận phổi mở phổi trong một nhóm bệnh nhân mắc ARDS nặng liên quan đến cúm A-H1N1 (4). Đánh giá này đã giúp các bác sĩ lâm sàng quyết định, ở những bệnh nhân thiếu oxy nghiêm trọng cần áp lực Paw cao, liệu có phù hợp để tăng thêm áp lực lên máy thở hay nên sử dụng kỹ thuật oxy hóa qua màng ngoài cơ thể.

Mặc dù các nghiên cứu tiếp theo là cần thiết để kiểm tra các phương pháp tính toán PL thay thế, nhưng kết quả từ các nghiên cứu này hỗ trợ việc sử dụng phép đo Pes ở các bệnh nhân dùng thuốc an thần và giãn cơ trong việc chuẩn độ cài đặt máy thở trong ARDS.

Ống thông thực quản trong phòng mổ

Dữ liệu cho thấy các thiết lập thông khí trong quá trình phẫu thuật có thể có hậu quả lâm sàng quan trọng đối với các biến chứng sau phẫu thuật (40, 41). Gây mê toàn thân hoặc các phẫu thuật được lựa chọn như bơm khí phúc mạc hoặc tư thế có thể ảnh hưởng đến cơ học của thành ngực (42). Bệnh nhân béo phì hoặc bệnh nhân bị tăng áp lực ổ bụng, vẹo cột sống, viêm cột sống, fibrothorax hoặc tràn dịch màng phổi cũng có thay đổi cơ học thành ngực (43). Trong tất cả các trường hợp này, việc theo dõi Paw trong hoặc sau phẫu thuật có thể không đại diện cho áp lực căng áp dụng lên mô phổi (tức là stress) và sự biến dạng (nghĩa là strain). Mặc dù chưa được chứng minh, việc theo dõi Pes có thể hữu ích để tùy chỉnh tốt hơn các cài đặt máy thở trong tất cả các trường hợp này.

Hiểu về áp lực làm đầy của tim

Bởi vì tim nằm trong lồng ngực, nên việc giải thích chính xác áp lực trong tim là áp lực làm đầy cho tâm thất cần phải đưa các giá trị của áp lực nội mạch tuyệt đối so với sự thay đổi của áp lực ngoài tim hoặc áp lực màng ngoài tim. Điều này đặc biệt có liên quan trong những thay đổi về thể tích phổi dưới áp lực đường thở dương. Pes trung bình là kỹ thuật thuận tiện hơn để ước tính áp lực ngoài thành và do đó tính được áp lực làm đầy xuyên thành, nghĩa là, nội mạch trừ đi áp lực ngoại mạch xung quanh (44, 45). Một cách giải thích chính xác về đường cong chức năng tim, còn được gọi là mối quan hệ Frank-Starling, phải tính đến áp lực làm đầy xuyên thành, chứ không phải áp lực nội mạch (46). Do đó, đối với áp lực nội mạch tương tự, áp lực làm đầy xuyên thành thường thấp hơn khi bệnh nhân được thở máy bằng thông khí áp lực dương so với thở tự nhiên không được kiểm soát.

Sử dụng lâm sàng áp lực thực quản: Hỗ trợ hoặc kích hoạt bệnh nhân, thở máy

Các vấn đề chung với Hỗ trợ, hoặc Kích hoạt bệnh nhân, Thông khí

Trong quá trình thở tự nhiên, có thể sử dụng phương pháp thở tự nhiên để đánh giá nỗ lực cơ hô hấp và WOB do bệnh nhân tạo ra. Bây giờ chúng tôi tóm tắt một số tình huống lâm sàng trong đó biện pháp này có thể hữu ích.

Có một sự tương tác phức tạp giữa sự hỗ trợ của máy thở và hoạt động vận động của hệ hô hấp. Để theo dõi các tương tác bệnh nhân – máy thở, các bác sĩ lâm sàng chủ yếu dựa vào độ bão hòa oxy, giá trị khí máu động mạch và dạng sóng áp lực – lưu lượng có sẵn trên hầu hết các máy thở. Một số nghiên cứu lâm sàng đã chứng minh mức độ khó khăn của việc xác định mức độ nỗ lực trong các chế độ thông khí tiêu chuẩn (18, 47 -50) và sự hiện diện của sự không đồng bộ (26, 51, 52). Dựa vào các phép đo của Paw và lưu lượng có thể che giấu sự không đồng bộ sâu sắc giữa bệnh nhân và máy thở (52-54).

Mặc dù dỡ bỏ hoạt động cơ hô hấp và tránh hoạt động cơ hô hấp quá mức tạo thành mục tiêu chính của thở máy, nhưng điều này đáng ngạc nhiên là không được theo dõi cho đến gần đây (55). Giám sát hoạt động Pes mang lại tiềm năng giám sát các tương tác bệnh nhân – máy thở.

Theo dõi hoạt động của cơ hô hấp và sự đồng bộ trong quá trình thông khí hỗ trợ

• Khi máy thở không phát hiện thấy bất kỳ kích hoạt bệnh nhân nào và bệnh nhân bị an thần rất cao, sự hiện diện của các cơn co thắt cơ hô hấp được kích hoạt bởi máy thở đã được mô tả ở những bệnh nhân nguy kịch (56). Hiện tượng này, được gọi là rối loạn hô hấp (57), được gọi là kích hoạt ngược bởi vì sự bơm hơi kích hoạt sự co cơ hô hấp (56). Những nỗ lực này trở nên rõ ràng nếu hoạt động của cơ hô hấp được theo dõi thông qua phép đo Pes (xem Hình 4). Điều này có thể có các hậu quả lâm sàng quan trọng như hít vào kép, tăng thể tích khí lưu thông hoặc đo áp lực cao nguyên sai.

• Các chế độ thông khí kiểm soát áp lực hoặc mục tiêu áp lực hoạt động với khả năng đồng bộ hóa việc cung cấp áp lực với các nỗ lực hít vào của bệnh nhân. Khi thông khí bảo vệ phổi là mong muốn, các bác sĩ lâm sàng nên lưu ý rằng sự đồng bộ hóa hít vào có thể khuếch đại nỗ lực của bệnh nhân. Việc đồng bộ hóa như vậy có thể có hại tiềm tàng bằng cách tăng giá trị PL và Vt (58). Khi bảo vệ phổi được coi là ưu tiên nhưng một mức độ nhất định của hoạt động thở tự nhiên được duy trì, theo dõi Pes có thể là cách tốt nhất để đảm bảo cung cấp hỗ trợ hô hấp đúng cách.

• Trong quá trình thông khí được hỗ trợ, sự kết hợp của áp lực và thể tích hơi quá mức để hỗ trợ bệnh nhân, cũng như thời gian hít vào của máy thở quá mức liên quan đến thời gian hít vào thần kinh của bệnh nhân và tắc nghẽn đường thở ở một mức độ nào đó, có thể dẫn đến việc xảy ra các nỗ lực không hiệu quả hoặc bị bỏ lỡ (26, 51, 52, 59). Trong sự hiện diện của những nỗ lực lãng phí này, nhịp hô hấp thực sự của bệnh nhân có thể gấp đôi tốc độ hiển thị trên máy thở (7, 60). Theo dõi Pes hoặc hoạt động điện của cơ hoành rất hữu ích trong việc nhận biết và điều trị nguyên nhân của những nỗ lực không hiệu quả (7). Bởi vì sự không đồng bộ này có liên quan đến thời gian thở máy kéo dài, điều này có thể ảnh hưởng đến thời gian thở máy. Trong phổi bị tổn thương, Ppl âm tính tương đối mạnh được tạo ra bởi sự co cơ hoành có thể có tác động khu vực ở các vùng phụ thuộc không được truyền đồng đều, gây ra hiện tượng pendelluft (61). Trong những trường hợp như vậy, các rủi ro liên quan đến dao động PL lớn thậm chí có thể được đánh giá thấp bởi Pes.

• Chu kỳ ngắn là kết quả của thời gian hít vào cơ học ngắn hơn so với thời gian hít vào thần kinh của bệnh nhân (52, 62). Sự kết hợp của tăng hoạt trung khu hô hấp, tốc độ lưu lượng cao và thể tích khí lưu thông thấp làm cho vấn đề này xảy ra thường xuyên. Giám sát thời gian thực về hoạt động của cơ hô hấp, chẳng hạn như hoạt động điện cơ hoặc cơ hoành, rất quan trọng để phát hiện mức độ đồng bộ giữa các nỗ lực hô hấp của bệnh nhân và thời gian bơm phồng của máy thở.

Đo lường PEEP tự động hoặc nội tại

Để thể tích phổi tăng lên ở bệnh nhân mắc PEEP nội tại (PEEPi), cơ hô hấp phải co lại và tạo ra một áp lực bằng với thành phần động của tổng PEEP, còn được gọi là PEEPi, trước khi bất kỳ thể tích nào bị dịch chuyển. Phương pháp chính xác nhất để định lượng PEEPi là đo sự giảm áp lực thực quản khi thở ra tại điểm co thắt của cơ hít vào cho đến khi bắt đầu lưu lượng hít vào (63). Mặc dù thở ra thường xảy ra một cách thụ động, sự kết hợp của PEEPi và thở ra chủ động là phổ biến, đặc biệt ở những bệnh nhân mắc bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (64). Áp lực dạ dày dương tính được quan sát thấy trong khi thở ra chủ động do hậu quả của việc huy động cơ bụng. Trong kịch bản này, khi bệnh nhân bắt đầu co thắt các cơ hít vào, các cơ thở ra cũng bắt đầu thư giãn. Do đó, việc giảm áp lực thực quản được sử dụng để ước tính PEEPi là do sự thư giãn của các cơ thở ra. Để tránh đánh giá quá cao giá trị của PEEPi, sự thay đổi áp lực ổ bụng do thở ra chủ động nên được trừ đi từ việc giảm áp lực thực quản ban đầu như đề xuất đầu tiên của Lessard và đồng nghiệp (64).

Cai máy từ thông khí cơ học

Đo lường WOB có thể là một công cụ giám sát hữu ích trong quá trình thử nghiệm cai máy (65). Nghiên cứu về sinh lý bệnh cai máy đã tiết lộ rằng nỗ lực hô hấp thay đổi dần dần khi bệnh nhân thất bại trong một thử nghiệm cai máy (66 – 69). Trong suốt quá trình thử nghiệm thở tự nhiên, PTPes vẫn không thay đổi ở những bệnh nhân cai máy thành công (66). Ngược lại, các bệnh nhân thất bại cai máy đã phát triển sự gia tăng PTPes rõ rệt và tiến triển do sự gia tăng tải trọng cơ học trên các cơ hô hấp. Đến cuối thử nghiệm, các bệnh nhân thất bại cai máy đã tăng PTPes của họ lên hơn bốn lần so với giá trị bình thường (66). Trong quá trình thử nghiệm cai máy thất bại, dao động của Pes cho thấy những thay đổi lớn hơn so với chỉ số thở nông nhanh (66); theo đó, các phép đo Pes có thể cung cấp một phương pháp đơn giản để theo dõi những thay đổi trong nỗ lực của bệnh nhân. Jubran và các đồng nghiệp (5) đã chỉ ra rằng việc xem xét các xu hướng của Pes (chỉ số xu hướng Pes) trong thử nghiệm cai máy có thể hữu ích hơn so với các phép đo tại chỗ trong dự đoán cai máy. Nếu được xác nhận, việc đo chỉ số xu hướng Pes có thể cung cấp một công cụ lâm sàng hữu ích để đánh giá bệnh nhân trong quá trình cai máy. Ngoài ra, sự gia tăng các thay đổi trong quá trình thử nghiệm có thể cảnh báo bác sĩ tìm kiếm các nguyên nhân có thể và đưa ra liệu pháp điều trị, chẳng hạn như thuốc giãn phế quản, thuốc co mạch, thuốc giãn mạch hoặc thuốc lợi tiểu.

Ngoài vai trò giám sát của nó, việc đo Pes trong quá trình thở tự nhiên giúp chúng ta hiểu hơn về những thay đổi huyết động xảy ra trong quá trình cai máy khó khăn (67, 70). Cụ thể, sự dao động âm tính lớn trong Pes xảy ra trong quá trình cai máy khó khăn làm gia tăng hồi lưu tĩnh mạch (venous return) vào tuần hoàn phổi và hậu tải thất trái gây ra bởi tăng áp lực xuyên thành trong lồng ngực (transmural intrathoracic pressures) (71).

Kỹ thuật

Ống thông bóng (The Balloon Catheter)

Có thể đo Pes bằng cách sử dụng ống thông có bóng chứa đầy không khí hoặc chứa chất lỏng (chủ yếu ở trẻ sơ sinh) (2) hoặc bằng đầu dò nhỏ đặt trong thực quản (72). Kỹ thuật phổ biến nhất là sử dụng ống thông có bóng cao su có thành mỏng được bít ở cổng xa và chứa đầy không khí (3). Tín hiệu Pes được truyền qua ống thông và được đo ở đầu gần nhất của nó bằng một bộ chuyển đổi áp lực.

Mỗi loại bóng thực quản (tùy thuộc vào đường kính và chiều dài của nó) đòi hỏi phải bơm một lượng không khí cụ thể (dao động từ 0,5 đến 4 ml) để đo chính xác (73). Độ chính xác của theo dõi Pes bằng bóng thực quản phụ thuộc vào thể tích được bơm (74, 75). Với cùng một lượng không khí bên trong bóng, chỉ số đo được cao hơn đáng kể với những quả bóng có đường kính hẹp hơn và chiều dài ngắn hơn so với những quả bóng lớn hơn và dài hơn (74, 75). Một quả bóng dài hơn là tốt hơn bởi vì nó có thể ghi lại áp lực từ một khu vực lớn hơn của thành thực quản, do đó phản xạ Ppl tốt hơn dọc theo chiều dài của nó (74, 76). Để tối ưu hóa việc truyền tín hiệu đến các bộ chuyển đổi áp lực, bóng phải có độ độ giãn nở cao. Bong bóng thường được sử dụng dài từ 5 đến 10 cm, dày 0,01 đến 0,18 mm và đường kính 3,2 đến 4,8 cm (74, 77). Nó đã được chứng minh rằng sự hiện diện của ống thông mũi – dạ dày không làm mất hiệu lực độ chính xác của các phép đo Pes với điều kiện là ống thông được định vị chính xác (78). Các ống thông mũi – dạ dày hoặc ống thộng miệng – dạ dày được trang bị bóng thực quản hiện đã có sẵn (79): những thiết bị này được khuyến nghị nếu các phép đo Pes được yêu cầu trong một thời gian dài. Những ống này cũng có thể được trang bị hai quả bóng để đo áp lực thực quản và dạ dày.

Thủ thuật đặt ống thông

Sau khi đặt bệnh nhân ở tư thế nửa ngồi và gây tê mũi và hầu họng, ống thông được đưa vào qua lỗ mũi. Ống thông bóng rỗng được đưa vào dạ dày, tại thời điểm đó bong bóng được bơm phồng lên, thường chỉ 0,5 ml không khí (tuy nhiên, thể tích này có thể thay đổi theo đặc điểm của hệ thống [80, 81]). Phần xa của ống thông được kết nối với một bộ chuyển đổi áp suất, do đó, có thể được kết nối với một hệ thống thu nhận chuyên dụng, một hệ thống theo dõi bệnh nhân hoặc một cổng áp suất phụ của máy thở. Sự hiện diện của độ lệch áp lực dương tính trong hít vào tự phát thường chỉ ra rằng quả bóng nằm trong dạ dày, với điều kiện là không có liệt cơ hoành. Sau đó, ống thông được rút từ từ cho đến khi độ lệch áp lực âm thay thế cho độ lệch áp lực dương, cho thấy bóng ở phần dưới của thực quản (82, 83) (Hình 5). Thử nghiệm tắc bít động sau đó được thực hiện (xem bên dưới) (77). Đánh giá lại thể tích không khí chính xác trong bóng và kiểm soát vị trí thích hợp của nó là đặc biệt quan trọng để đảm bảo các phép đo đáng tin cậy của Pes trong một khoảng thời gian dài.

Xác nhận đo áp lực thực quản: Thử nghiệm bít tắc động

Ở một bệnh nhân thở tự phát, phương pháp cổ điển để xác nhận phép đo Pes là thử nghiệm bít tắc động (dynamic occlusion test). Nó bao gồm đo tỷ lệ thay đổi áp lực thực quản với thay đổi áp lực mở đường thở (tỷ lệ ∆Pes/∆Paw) trong ba đến năm nỗ lực hô hấp tự phát đối với đường thở đóng. Tỷ lệ ∆Pes/∆Paw gần xấp xỉ như nhau cho thấy rằng quả bóng cung cấp một thước đo hợp lệ cho các thay đổi Ppl (77) (Hình 6). Thử nghiệm này không cần sự hợp tác của bệnh nhân. Thử nghiệm bít tắc động đã được xác nhận ở người lớn và bệnh nhi bình thường; nó cũng đã được áp dụng trong các bệnh nhân bị dùng thuốc giãn cơ (84-87). Ở những bệnh nhân bị an thần và dùng thuốc giãn cơ, thử nghiệm tắc nghẽn được thực hiện bằng cách áp dụng ép bằng tay trên ngực trong khi bít tắc đường thở (84-86) (Hình 6).

Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ ∆Pes/∆Paw trong quá trình thử nghiệm bít tắc bao gồm vị trí của quả bóng, lượng không khí được bơm vào quả bóng, vị trí bệnh nhân và thể tích phổi. Các yếu tố này cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo sự phù hợp tốt nhất giữa sự dao động trong Pes và tại Paw trong quá trình thử nghiệm bít tắc. Phạm vi chấp nhận được của tỷ lệ ∆Pes/∆Paw trong quá trình thử nghiệm bít tắc là 10-20% (tức là, từ 0,8 đến 1,2) (85, 86, 88). Các co thắt tim có thể làm biến dạng tín hiệu Pes. Vị trí của bệnh nhân, vị trí bóng và thể tích phổi có thể ảnh hưởng đến biên độ thay đổi của Pes do nhiễu của tim (89). Đôi khi co thắt thực quản do nhu động đôi khi có mặt và dễ dàng được phát hiện (vì sự gia tăng áp lực lớn mà không có mối quan hệ với chu kỳ hô hấp): trong trường hợp này, phép đo Pes phải bị gián đoạn cho đến khi giá trị trở lại giá trị ban đầu.

Kết luận

Với những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ, việc theo dõi Pes có thể được thực hiện một cách an toàn, thỏa đáng và dễ dàng thực hiện tại đầu giường trong phòng chăm sóc đặc biệt. Mặc dù dữ liệu đồ sộ cho thấy sự hữu ích của các phép đo Pes ở bệnh nhân bị bệnh nặng, việc áp dụng các phép đo Pes trong đơn vị chăm sóc đặc biệt đã chậm một cách đáng thất vọng.

Các phép đo Pes cho phép phân vùng cơ học hệ hô hấp thành các thành phần phổi và thành ngực. Do đó, các phép đo Pes đã tăng cường sự hiểu biết của chúng tôi về sinh lý bệnh học của tổn thương phổi cấp tính, tương tác bệnh nhân – máy thở và thất bại cai máy. Bằng cách cung cấp một phương tiện thực tế để định lượng nỗ lực hô hấp, các phép đo Pes có thể giúp cá nhân hóa mức độ không tải cơ trong khi thở máy và có thể cung cấp một công cụ lâm sàng hữu ích để đánh giá bệnh nhân trong thử nghiệm cai máy. Việc sử dụng các phép đo Pes trong chuẩn độ PEEP có thể giúp cải thiện quá trình oxygen hóa và độ giãn nở điều trị ở bệnh nhân mắc ARDS.

Cải thiện kết quả đã được chứng minh khi các nguyên tắc sinh lý (thông khí khí lưu thông thấp [38], PEEP cao [90], tư thế nằm sấp [91] hoặc các thuốc chẹn thần kinh cơ [92]) được áp dụng trong quản lý máy thở của bệnh nhân mắc ARDS. Bây giờ là thời điểm thích hợp để tận dụng cơ thể kiến thức thu được với Pes và áp dụng nó để cải thiện việc quản lý các bệnh nhân bị bệnh nặng và phụ thuộc vào máy thở.