Tổng quan về thông khí cơ học

Thông khí theo thể tích đưa một thể tích lưu thông được cài đặt sẵn. Chế độ này bao gồm

• Kiểm soát thể tích (V/C)

• Thông khí bắt buộc đồng bộ (SIMV)

Áp lực đường thở không cố định nhưng thay đổi tùy theo sức cản, độ đàn hồi của hệ thống hô hấp và với tốc độ dòng được cài đặt.

V/C là cách thức đơn giản và hiệu quả nhất để cung cấp thông khí cơ học đầy đủ. Trong chế độ này, mỗi lần nỗ lực thở vào vượt quá ngưỡng kích hoạt cài đặt sẽ dẫn đến việc cung cấp một thể tích cố định. Nếu bệnh nhân không kích hoạt máy thở thường xuyên, máy thở sẽ khởi động nhịp thở, đảm bảo tần số thở tối thiểu mong muốn.

SIMV cũng cung cấp nhịp thở với tốc độ và thể tích được đồng bộ với những nỗ lực của bệnh nhân. Ngược lại với V/C, những nỗ lực của bệnh nhân trên mức tần số thở được thiết lập sẽ không được hỗ trợ, mặc dù van thở vào mở ra để thở. Chế độ này vẫn phổ biến, mặc dù các nghiên cứu chỉ ra rằng nó không cung cấp hỗ trợ máy thở hoàn toàn như V/C (1), không tạo điều kiện thuận lợi cho bệnh nhân thôi thở máy (2) và không cải thiện cảm giác thoải mái của bệnh nhân.

Thông khí áp lực vòng lặp cung cấp áp lực thì hít vào. Chế độ này bao gồm

• Thông khí áp lực (PCV)

• Thông khí hỗ trợ áp lực (PSV)

• Các phương pháp không xâm lấn được áp dụng thông qua một mặt nạ kín (một số loại có sẵn)

Do đó, thể tích thông khí thay đổi tùy thuộc vào sức cản và độ đàn hồi của hệ thống hô hấp. Trong chế độ này, thay đổi cơ học hệ hô hấp có thể dẫn đến những thay đổi không đáng kể lượng thông khí phế nang. Vì nó hạn chế áp lực căng của phổi nên về mặt lý thuyết, chế độ này có thể mang lại lợi ích cho những bệnh nhân mắc hội chứng suy hô hấp cấp tính (ARDS); tuy nhiên, không có lợi thế lâm sàng rõ ràng nào so với V/C đã được chứng minh (3) và nếu thể tích do PCV cung cấp giống như thể tích do V/C cung cấp thì áp lực căng sẽ giống nhau.

Thông khí kiểm soát áp lực là loại A/C có áp lực chu kỳ. Mỗi nỗ lực hít vượt quá ngưỡng nhạy cảm sẽ nhận một hỗ trợ toàn bộ áp lực duy trì trong thời gian cố định. Tần số thở tối thiểu được duy trì.

Trong thông khí hỗ trợ áp lực, tần số thở tối thiểu không được thiết lập; tất cả các nhịp thở được kích hoạt bởi bệnh nhân. Máy thở hỗ trợ bệnh nhân bằng cách cung cấp áp lực tiếp tục ở mức không đổi cho đến khi dòng thở vào của bệnh nhân giảm xuống dưới mức được xác định bởi thuật toán đặt sẵn. Vì vậy, một nỗ lực thở dài hơn hoặc sâu hơn của bệnh nhân dẫn đến một thể tích thông khí lớn hơn. Chế độ này thường được sử dụng để giải phóng bệnh nhân khỏi thở máy bằng cách cho phép bệnh nhân sử dụng công thở nhiều hơn. Các nghiên cứu chỉ ra rằng phương pháp này thành công hơn các phương pháp khác trong việc ngừng thở máy (4).

Cài đặt thông khí phù hợp với tình trạng nền của bệnh nhân, nhưng có các nguyên tắc cơ bản như sau.

Thông khí phút được thiết lập theo

• Thể tích lưu thống (TV)

• Tần số thở

Khi thể tích khí lưu thông được đặt quá cao, sẽ có nguy cơ căng phồng quá mức; khi nó được đặt quá thấp, nó khiến cho xẹp phổi. Nhịp thở quá cao có nguy cơ tăng thông khí và nhiễm kiềm hô hấp cùng với thời gian thở ra không đủ và PEEP tự động; tần số quá thấp có nguy cơ thông khí phút không đủ và nhiễm toan hô hấp.

Thể tích khí lưu thông thấp từ 6 đến 8 mL/kg trọng lượng cơ thể lý tưởng (IBW) được khuyến nghị ban đầu cho bệnh nhân mắc hội chứng suy hô hấp cấp tính (ARDS – xem thanh bên Quản lý máy thở ban đầu trong ARDS). Thể tích khí lưu thông thấp cũng thích hợp ở một số bệnh nhân có cơ chế phổi bình thường (5, 6, 7), chẳng hạn như bệnh nhân bị đợt cấp của COPD (bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính) hoặc hen suyễn hoặc những người thở máy trong quá trình phẫu thuật (8, 9). Các chiến lược thể tích khí lưu thông thấp trong phẫu thuật thường bao gồm tăng căng phồng định kỳ. Các bệnh nhân khác (ví dụ như những người bị chấn thương, phù nề, toan nặng) có thể bắt đầu với thể tích cao hơn một chút (ví dụ, 8 đến 10 mL/kg).

IBW thay vì trọng lượng cơ thể thực tế được sử dụng để xác định thể tích khí lưu thông thích hợp cho bệnh nhân mắc bệnh phổi và những người đang thở máy.

Độ nhạy sẽ điều chỉnh mức áp lực âm cần thiết để kích hoạt máy thở. Một thiết lập thông thường là -2 cm H2O. Cài đặt quá cao (ví dụ: âm hơn –2 cm H2O) khiến bệnh nhân yếu không thể kích hoạt nhịp thở. Cài đặt quá thấp (ví dụ, âm dưới -2 cm H2O) có thể dẫn đến thông khí quá mức bằng cách làm cho máy thở có chu kỳ tự động. Bệnh nhân có mức PEEP tự động cao (ví dụ: những người mắc bệnh COPD, hen suyễn) có thể gặp khó khăn khi hít vào đủ sâu để đạt được áp lực trong đường thở đủ âm.

Tỷ lệ I:E (tỷ lệ hít vào: thở ra) là tỷ lệ thời gian dành cho việc hít vào so với thời gian thở ra. Tỷ lệ I:E có thể được điều chỉnh trong một số chế độ thông khí. Một thiết lập bình thường cho bệnh nhân với cơ học bình thường là 1:3. Bệnh nhân hen suyễn hoặc đợt cấp của COPD cần phải có tỷ lệ 1:4 hoặc thậm chí nhiều hơn để hạn chế mức độ PEEP tự động.

Tốc độ dòng hít vào có thể được điều chỉnh ở một số chế độ thông khí (tức là có thể điều chỉnh tốc độ dòng hoặc tỷ lệ I:E, không phải cả hai). Lưu lượng hít vào thường nên được đặt ở khoảng 60 L/phút nhưng có thể tăng lên tới 120 L/phút đối với những bệnh nhân bị hạn chế luồng khí để tạo điều kiện cho bệnh nhân có nhiều thời gian thở ra hơn, do đó hạn chế PEEP tự động.

FiO2 (Phân áp oxy khí thở vào) ban đầu được đặt ở mức 1,0 (100% oxy) và sau đó giảm đến mức thấp nhất cần thiết để duy trì sự oxy hóa đầy đủ.

PEEP có thể được áp dụng trong bất kỳ chế độ thông khí. PEEP làm tăng thể tích phổi cuối kỳ thở ra và giảm đóng phế nang ở cuối kỳ thở ra. Hầu hết các bệnh nhân thở máy đều có thể hưởng lợi từ việc sử dụng PEEP ở 5 cm H2O để hạn chế xẹp phổi thường đi kèm với nội khí quản, an thần, giãn cơ, và/hoặc nằm ngửa. Ở những bệnh nhân bị tắc nghẽn, PEEP được áp dụng bởi máy thở có thể làm giảm công thở liên quan đến PEEP tự động. Mức cao hơn của PEEP cải thiện oxy hóa trong các chứng rối loạn như phù phổi do tim và ARDS. PEEP cho phép sử dụng mức FiO2 thấp hơn trong khi vẫn giữ được đủ oxy hóa động mạch. Tác dụng này có thể quan trọng trong việc hạn chế thương tổn phổi do tiếp xúc kéo dài với FIO2 cao (≥ 0,6). Tuy nhiên, nếu PEEP làm tăng áp lực trong lồng ngực và nếu quá cao có thể cản trở sự hồi lưu của tĩnh mạch, gây hạ huyết áp ở bệnh nhân bị giảm thể tích máu, có thể làm giảm hậu tải thất trái và có thể làm căng quá mức các phần của phổi, do đó gây ra thương tổn phổi liên quan đến máy thở (VALI). Ngược lại, nếu PEEP quá thấp, nó có thể dẫn đến việc mở và đóng phế nang theo chu kỳ, điều này cũng có thể làm VALI do lực biến dạng lặp đi lặp lại. Do đường cong áp lực-thể tích thay đổi ở các vùng khác nhau của phổi, nên đối với một PEEP nhất định, mức tăng thể tích ở các vùng phụ thuộc sẽ thấp hơn so với các vùng không phụ thuộc của phổi.

Công cụ tính toán lâm sàng

Cân nặng lý tưởng của cơ thể

Thông khí cơ học thường được thực hiện với bệnh nhân ở tư thế nằm ngửa đầu cao. Tuy nhiên, ở những bệnh nhân ARDS, việc nằm sấp có thể dẫn đến sự oxy hóa tốt hơn chủ yếu bằng cách tạo ra sự thông khí đồng đều hơn. Thông khí đồng đều làm giảm lượng phổi không được thông khí (tức là lượng shunt), thường lớn nhất ở vùng phổi lưng và đuôi, trong khi có ảnh hưởng không đáng kể đến sự phân bố tưới máu (10).

Mặc dù nhiều nhà nghiên cứu ủng hộ thông khí nằm sấp ở những bệnh nhân ARDS đòi hỏi mức PEEP cao (ví dụ, > 12 cm H2O) và FiO2 (ví dụ, > 0,6), cho đến gần đây các thử nghiệm không cho thấy bất kỳ giảm tỷ lệ tử vong với chiến lược này (tuy nhiên, những thử nghiệm này không đủ mạnh và có các vấn đề thiết kế nghiên cứu khác). Một thử nghiệm tiến cứu, đa trung tâm, lớn tiếp theo (11) đã đánh giá những bệnh nhân mắc ARDS nặng vừa phải (PaO2:FIO2 < 150 mm Hg trên FIO2 ≥ 0,6, PEEP > 5 cm H2O) và những người có thể tích khí lưu thông khoảng 6 mL/kg. Những bệnh nhân này được phân nhóm ngẫu nhiên để nằm sấp ≥ 16 tiếng hoặc được để ở tư thế nằm ngửa trong quá trình thông khí. Nghiên cứu bao gồm tổng cộng 466 bệnh nhân, đã xác định tỷ lệ tử vong trong 28 ngày và 90 ngày thấp hơn ở những bệnh nhân trong nhóm nằm sấp mà không có tỷ lệ biến chứng liên quan đáng kể. Những cải tiến trong việc lựa chọn bệnh nhân và phác đồ xử trí được cho là mang lại kết quả tốt hơn so với các nghiên cứu trước đó (12).

Tư thế nằm sấp ở những bệnh nhân mắc COVID-19 và tỉnh táo, thở tự nhiên, bị thiếu oxy và đang sử dụng oxy qua ống thông mũi lưu lượng cao đã làm giảm tình trạng thiếu oxy và trong một thử nghiệm lâm sàng lớn, đã giảm nguy cơ thất bại điều trị được xác định là cần đặt nội khí quản hoặc tử vong trong vòng 28 ngày (13).

Nằm sấp là chống chỉ định ở những bệnh nhân có bất thường cột sống hoặc tăng áp lực nội sọ. Tư thế này cũng cần được nhân viên của khoa hồi sức tích cực chú ý cẩn thận để tránh các biến chứng, như xoắn gập ống nội khí quản hoặc các catheter mạch máu.

1. 1. Marini JJ, Smith TC, Lamb VJ: External work output and force generation during synchronized intermittent mechanical ventilation. Effect of machine assistance on breathing effort. Am Rev Respir Dis 138(5):1169–1179, 1988. doi:10.1164/ajrccm/138.5.1169

2. 2. Esteban A, Frutos F, Tobin MJ, et al: A comparison of four methods of weaning patients from mechanical ventilation. Spanish Lung Failure Collaborative Group. N Engl J Med 1995;332(6):345–350, 1995. doi:10.1056/NEJM199502093320601

3. 3. Rittayamai N, Katsios CM, Beloncle F, Friedrich JO, Mancebo J, Brochard L. Pressure-Controlled vs Volume-Controlled Ventilation in Acute Respiratory Failure: A Physiology-Based Narrative and Systematic Review. Chest148(2):340–355, 2015. doi:10.1378/chest.14-3169

4. 4. Subirà C, Hernández G, Vázquez A, et al: Effect of Pressure Support vs T-Piece Ventilation Strategies During Spontaneous Breathing Trials on Successful Extubation Among Patients Receiving Mechanical Ventilation: A Randomized Clinical Trial [published correction appears in JAMA 2019 Aug 20;322(7):696]. JAMA 321(22):2175–2182, 2019. doi:10.1001/jama.2019.7234

5. 5. Serpa Neto A, Cardoso SO, Manetta JA, et al: Association between use of lung-protective ventilation with lower tidal volumes and clinical outcomes among patients without acute respiratory distress syndrome: A meta-analysis. JAMA 308:1651–1659, 2012. doi: 10.1001/jama.2012.13730

6. 6. Guay J, Ochroch EA, Kopp S: Intraoperative use of low volume ventilation to decrease postoperative mortality, mechanical ventilation, lengths of stay and lung injury in adults without acute lung injury. Cochrane Database Syst Rev Jul; 2018(7): CD011151, 2018. doi: 10.1002/14651858.CD011151.pub3

7. 7. Neto AS, Simonis FD, Barbas CS, et al: Lung-protective ventilation with low tidal volumes and the occurrence of pulmonary complications in patients without acute respiratory distress syndrome: A systematic review and individual patient data analysis. Crit Care Med 43:2155–2163, 2015. doi: 10.1097/CCM.0000000000001189

8. 8. Futier E, Constantin JM, Paugam-Burtz C, et al: A trial of intraoperative low-tidal-volume ventilation in abdominal surgery. N Engl J Med 369:428–437, 2013. doi: 10.1056/NEJMoa1301082

9. 9. Yang M, Ahn HJ, Kim K, et al: Does a protective ventilation strategy reduce the risk of pulmonary complications after lung cancer surgery? A randomized controlled trial. Chest 139:530–537, 2011. doi: 10.1378/chest.09-2293

10. 10. Richter T, Bellani G, Scott Harris R, et al: Effect of prone position on regional shunt, aeration, and perfusion in experimental acute lung injury. Am J Respir Crit Care Med 172(4):480–487, 2005. doi:10.1164/rccm.200501-004OC

11. 11. Guérin C, Reignier J, Richard JC, et al: Prone positioning in severe acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 368(23):2159–2168, 2013. doi: 10.1056/NEJMoa1214103.

12. 12. Scholten EL, Beitler JR, Prisk GK, et al: Treatment of ARDS with prone positioning. Chest 151:215–224, 2017. doi: 10.1016/j.chest.2016.06.032. Epub 2016 Jul 8

13. 13. Ehrmann S, Li J, Ibarra-Estrada M, et al: Awake prone positioning for COVID-19 acute hypoxaemic respiratory failure: a randomised, controlled, multinational, open-label meta-trial. Lancet Respir Med 9(12):1387–1395, 2021. doi: 10.1016/S2213-2600(21)00356-8

1. 1.  Kollef MH, Levy NT, Ahrens TS, Schaiff R, Prentice D, Sherman G: The use of continuous i.v. sedation is associated with prolongation of mechanical ventilation. Chest 114(2):541–548, 1998. doi: 10.1378/chest.114.2.541

2. 2. Papazian L, Forel JM, Gacouin A, et al: Neuromuscular blockers in early acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 363:1107–1116, 2010. doi: 10.1056/NEJMoa1005372

3. 3. National Heart, Lung, and Blood Institute PETAL Clinical Trials Network, Moss M, Huang DT, Brower RG, et al: Early neuromuscular blockade in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 380(21):1997–2008, 2019. doi:10.1056/NEJMoa1901686

Có ống nội khí quản gây ra nguy cơ viêm xoang (tình trạng này hiếm khi có ý nghĩa lâm sàng), viêm phổi liên quan đến máy thở, hẹp khí quản, chấn thương dây thanh âm và rất hiếm gặp rò khí quản-thực quản hoặc rò khí quản-mạch máu.

Hút khí quản có mủ ở bệnh nhân sốt có số lượng bạch cầu tăng cao > 48 tiếng sau khi bắt đầu thông khí gợi ý viêm phổi liên quan đến máy thở.

Các biến chứng của chính việc thở máy liên tục bao gồm

• Tràn khí màng phổi và túi khí

• Huyết áp thấp

• Ngộ độc oxy

• Tổn thương phổi liên quan đến máy thở

Tràn khí màng phổi, bao gồm tràn khí màng phổi áp lực và túi khí là một nguy cơ, đặc biệt là thông khí ở áp lực cao. Nếu hạ huyết áp cấp tính phát triển ở bệnh nhân đang thở máy, đặc biệt là khi đi kèm với nhịp tim nhanh và/hoặc tăng đột ngột áp lực hít vào đỉnh, phải luôn nghĩ đến tràn khí màng phổi áp lực; bệnh nhân có những dấu hiệu như vậy cần phải được khám ngực và chụp X-quang ngực ngay lập tức (hoặc điều trị ngay lập tức nếu có xác nhận khi khám).

Tuy nhiên, thông thường, hạ huyết áp là kết quả của mất trương lực giao cảm gây ra bởi thuốc an thần hoặc thuốc opioid được sử dụng để đặt nội khí quản và thông khí. Hạ huyết áp cũng có thể là do sự giảm trở về của tĩnh mạch do tăng cao áp lực trong lồng ngực ở bệnh nhân có PEEP cao hoặc ở những bệnh nhân có PEEP nội sinh cao do hen hoặc COPD. Nếu không có dấu hiệu thực thể nào gợi ý tràn khí màng phổi áp lực và nếu có thể có nguyên nhân gây hạ huyết áp liên quan đến thông khí, trong khi chờ chụp X-quang ngực di động, bệnh nhân có thể bị ngắt kết nối khỏi máy thở và được bóp bóng nhẹ nhàng bằng tay ở tốc độ 2 đến 3 nhịp thở/phút với 100% oxy trong khi truyền dịch (ví dụ: 500 đến 1000 mL nước muối sinh lý 0,9% ở người lớn, 20 mL/kg ở trẻ em). Có cải thiện ngay lập tức gợi ý nguyên nhân liên quan đến thông khí và cần điều chỉnh cài đặt máy thở cho phù hợp.

Ngộ độc oxy đề cập đến những thay đổi viêm, thâm nhiễm phế nang, và cuối cùng, xơ hóa phổi có thể phát triển sau khi tiếp xúc lâu dài với FIO2 cao (ví dụ, > 0,6). Độc tính vừa phụ thuộc vào nồng độ vừa phụ thuộc vào thời gian. Nên tránh FIO2 > 0,6 trừ khi cần để duy trì sự sống. FIO2 < 0,6 được dung nạp tốt trong thời gian dài.

Tổn thương phổi liên quan đến máy thở (VALI), đôi khi được gọi là tổn thương phổi do máy thở, là tổn thương phế nang và/hoặc đường thở nhỏ liên quan đến thông khí cơ học. Các cơ chế có thể bao gồm sự căng phồng của phế nang (tức là chấn thương thể tích) và các lực tạo ra bởi sự mở và xẹp lại của phế nang (tức là xẹp phổi chấn thương), dẫn đến việc giải phóng các chất trung gian gây viêm, tích tụ dịch, giảm surfactant. Những chất trung gian gây viêm này có thể dẫn đến tổn thương phổi và cơ quan đầu xa (chấn thương sinh học).

Bất động tương đối làm tăng nguy cơ bị bệnh thuyên tắc huyết khối tĩnh mạch (ví dụ, huyết khối tĩnh mạch sâu, thuyên tắc mạch phổi), tổn thương da và xẹp phổi. Ngoài ra, bất động có thể góp phần gây tàn tật kéo dài sau khi thở máy.

Hầu hết các bệnh viện đều có các phác đồ chuẩn để giảm các biến chứng. Nâng đầu giường đến 30° làm giảm nguy cơ viêm phổi liên quan đến thở máy, và việc lăn trở thường xuyên của bệnh nhân mỗi 2 giờ làm giảm nguy cơ tổn thương da (xem phòng chống loét do tì đè).

Tất cả các bệnh nhân được thở máy cần phải được điều trị dự phòng huyết khối tĩnh mạch sâu, hoặc heparin 5000 đơn vị tiêm dưới da 2 lần đến 3 lần mỗi ngày hoặc heparin trọng lượng phân tử thấp hoặc, nếu chống chỉ định heparin, thiết bị tạo áp lực tuần tự hoặc fondaparinux.

Để ngăn ngừa xuất huyết tiêu hóa, bệnh nhân nên dùng thuốc chẹn H2 (ví dụ, famotidine 20 mg uống hoặc tiêm tĩnh mạch 2 lần/ngày) hoặc sucralfate (1 g uống trong bữa 4 lần một ngày). Thuốc ức chế bơm proton nên được dành riêng cho những bệnh nhân có chỉ định từ trước hoặc chảy máu đang hoạt động.

Đánh giá dinh dưỡng định kỳ là bắt buộc và nên bắt đầu cho ăn bằng ống thông đường ruột nếu dự kiến phải thở máy liên tục.

Cách hiệu quả nhất để giảm các biến chứng của thông khí cơ học là để hạn chế thời gian thở máy. Hàng ngày "dừng an thần" và các thử nghiệm thở tự nhiên giúp xác định thời điểm sớm nhất bệnh nhân có thể được giải phóng khỏi máy thở.