Đánh giá nỗ lực hô hấp trong thở máy: sinh lý và ý nghĩa lâm sàng (P1)

TÓM TẮT

Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra cả tác dụng có lợi và có hại của nỗ lực hô hấp của bệnh nhân trong thở máy. Định lượng nỗ lực hô hấp có thể cho phép bác sĩ lâm sàng chuẩn độ hỗ trợ máy thở đến mức sinh lý của hoạt động cơ hô hấp. Trong bài tổng quan này, chúng tôi sẽ mô tả nền tảng sinh lý và các vấn đề của các phương pháp được sử dụng thường xuyên nhất để định lượng nỗ lực hô hấp, bao gồm đo áp lực thực quản, công thở, tích số áp lực thời gian, điện cơ và siêu âm. Chúng tôi cũng sẽ thảo luận về mức độ nỗ lực hô hấp có thể được coi là tối ưu khi thở máy ở các giai đoạn khác nhau của bệnh nặng.

GIỚI THIỆU

Trong thập kỷ qua, nhiều nghiên cứu quan trọng đã nhấn mạnh rằng việc duy trì nỗ lực hô hấp của bệnh nhân khi thở máy là con dao hai lưỡi (1-5). Tác động tích cực của nỗ lực hô hấp của bệnh nhân có thể bao gồm cải thiện việc huy động vùng đáy phổi và oxy hóa được cải thiện (5,6). Hơn nữa, bảo tồn nỗ lực hô hấp của bệnh nhân có thể bảo vệ chống lại sự phát triển của teo cơ hoành và rối loạn chức năng co thắt do không sử dụng (2). Mặt khác, bệnh nhân có trung khu kiểm soát hô hấp cao có thể tạo ra một thể tích khí lưu thông cao không phù hợp với thông khí bảo vệ phổi, một hiện tượng gọi là tổn thương phổi tự gây ra cho bệnh nhân (P-SILI, patient self-inflicted lung injury) (7). Ngoài ra, các nghiên cứu trong giai đoạn đầu của hội chứng suy hô hấp cấp tính (ARDS) đã chứng minh rằng việc truyền liên tục thuốc ức chế thần kinh cơ cisatracurium giúp cải thiện khả năng sống sót, có thể bằng cách hủy bỏ nỗ lực hô hấp (4). Tạo sự cân bằng giữa các tác động có lợi và có hại của nỗ lực hô hấp là một trong những thách thức hiện đại trong quản lý thở máy (8). Người ta đã đề xuất rằng hỗ trợ máy thở nên được chuẩn độ theo từng tình trạng cá nhân cụ thể của bệnh nhân, dựa trên trung khu kiểm soát hô hấp, áp lực của cơ hô hấp và cơ học phổi (5,810).

Tuy nhiên, rất khó để đánh giá hoạt động của bơm cơ hô hấp trong quá trình thở máy mà không có kỹ thuật chẩn đoán cụ thể (11). Các thông số tiêu chuẩn vàng là công thở (WOB, work of breathing) và tích số áp lực-thời gian (PTP, pressure-time product), dựa trên các phép đo áp lực (12). Các phép đo này có thể khó có được và giải thích. Do đó, PTP và WOB hiếm khi được sử dụng trong chăm sóc lâm sàng và hầu hết được coi là một công cụ nghiên cứu (13). Gần đây, điện cơ hoành (9) và siêu âm (14) đã trở nên ngày càng phổ biến để đánh giá nỗ lực hô hấp trong nghiên cứu và chăm sóc lâm sàng. Mục đích của tổng quan này là để mô tả cơ sở sinh lý của đánh giá nỗ lực hô hấp. Chúng tôi sẽ thảo luận về cách áp lực thực quản (Pes), áp lực dạ dày (Pga), PTP, WOB, siêu âm và điện cơ có thể được sử dụng để định lượng nỗ lực hô hấp trong khi thở máy và làm nổi bật các vấn đề kỹ thuật liên quan đến các phép đo này. Hơn nữa, chúng tôi sẽ thảo luận về mức độ nỗ lực hô hấp nào có thể được coi là mong muốn trong khi thở máy ở các giai đoạn khác nhau của bệnh nặng.

SINH LÝ

Định nghĩa của nỗ lực hô hấp

Mặc dù thuật ngữ nỗ lực hô hấp cảm thấy trực quan không có định nghĩa rõ ràng, và nhiều tác giả và sách giáo khoa định nghĩa nó khác nhau. Trong tổng quan này, chúng tôi đã xác định nỗ lực hô hấp là bất kỳ hoạt động tiêu tốn năng lượng nào của cơ hô hấp nhằm mục đích điều khiển hô hấp.

Chức năng của bơm cơ hô hấp

Bơm cơ hô hấp bao gồm nhiều cơ xương hoạt động theo kiểu phối hợp để duy trì thông khí phế nang theo các nhu cầu trao đổi chất khác nhau. Nỗ lực hô hấp được kiểm soát chặt chẽ để phù hợp với nhu cầu hô hấp của cơ thể. Sự mất cân bằng giữa nỗ lực hô hấp và nhu cầu hô hấp của cơ thể sẽ dẫn đến suy hô hấp. Thông khí cơ học là biện pháp cứu sống bệnh nhân suy hô hấp bằng cách tiếp quản WOB bệnh nhân, khôi phục lại sự cân bằng giữa tải trọng hô hấp và khả năng. Trong quá trình thông khí được hỗ trợ một phần, WOB được chia sẻ bởi bệnh nhân và máy thở. Để đánh giá bệnh nhân đóng góp tương đối vào thông khí, rất hữu ích khi tách bơm cơ hít vào và thở ra. Xem Hình 1 và Bảng 1 để thể hiện sơ đồ của hệ hô hấp, áp lực cơ và độ chênh áp lực.

Bơm cơ hít vào

Hít vào chủ yếu được thúc đẩy bởi cơ hoành ở những người khỏe mạnh trong quá trình thở khí lưu thông (15). Cơ hoành là một cơ hình vòm mỏng (± 2.0 mm) tạo thành ranh giới giữa ngực và bụng (16). Các sợi cơ được chia thành hai phần chính: phần màng cứng (crural portion) bám vào ba đốt sống thắt lưng đầu tiên, và phần xương sườn (costal portion) bám vào xương sườn và mũi xương ức. Các sợi cơ của cơ hoành bám trực tiếp vào khung xương sườn dưới tạo thành vùng định vị (zone of apposition) (16-18). Ở dạng đơn giản, cơ hoành hoạt động giống như một pít-tông trong một cái thùng. Việc rút ngắn các sợi cơ trong vùng định vị đi xuống vòm của cơ hoành, làm tăng kích thước của khoang ngực và ép khoang bụng. Do đó, áp lực trong màng phổi (Ppl, intrapleural pressure) giảm và áp lực ổ bụng (Pab, abdominal pressure) tăng lên, tạo ra một độ chênh áp lực gọi là áp lực xuyên cơ hoành (Pdi, transdiaphragmatic pressure) (19,20).

Pdi (cmH₂O) = Pab (cmH₂O) - Ppl (cmH₂O) [1] Việc giảm áp lực màng phổi sẽ tạo ra một áp lực trên phổi, gọi là áp lực xuyên phổi (P_L, transpulmonary pressure), có thể được tính bằng cách trừ Ppl khỏi áp lực mở đường thở (Pao):

P_L (cmH₂O) = Pao (cmH₂O) - Ppl (cmH₂O) [2]

Các chu kỳ tăng và giảm trong P_L cuối cùng điều khiển thông khí phế nang.

Trên lâm sàng, Ppl và Pab thường được ước tính bằng Pes và Pga. Việc đánh giá Ppl và Pab yêu cầu đặt bóng thực quản và/hoặc bóng dạ dày (Hình 1), có thể được coi là quá xâm lấn đối với một số bệnh nhân. Ngày nay, ống thông bóng có sẵn cũng có thể được sử dụng để nuôi ăn dạ dày và do đó đánh giá Pes và/hoặc Pga không xâm lấn hơn so với chăm sóc lâm sàng thông thường (13). Điều quan trọng cần lưu ý là ống thông bóng thực quản cung cấp ước tính áp lực màng phổi, nhưng áp lực thực tế trong khoang màng phổi khác nhau giữa các vùng do trọng lực và sự khác biệt trong cơ học hô hấp khộng gian (21). Tuy nhiên, các phép đo Pes cung cấp một ước tính hữu ích về áp lực màng phổi trung bình tại các vùng phổi phụ thuộc (21,22). Những ưu điểm, hạn chế và khía cạnh kỹ thuật của các phép đo Pes và Pga ở bệnh nhân bị bệnh nặng đã được thảo luận trong hai bài viết đánh giá xuất sắc (23,24).

Các nhóm cơ bổ sung được huy động khi tải hô hấp tăng cao. Các cơ hô hấp phụ quan trọng nhất là cơ ức chũm, cơ cạnh ức, cơ thang và cơ liên sườn (25). Giống như cơ hoành, sự co thắt của các cơ hô hấp phụ làm mở rộng lồng ngực và làm giảm Ppl, thúc đẩy sự gia tăng P_L và bơm phồng phổi sau đó. Co thắt các cơ hô hấp phụ không tạo ra một độ chênh áp lực giữa bụng và khoang ngực nếu cơ hoành được thư giãn (12). Bất cứ lúc nào, Ppl phụ thuộc vào áp lực được tạo ra bởi tất cả các cơ hô hấp (Pmus) và độ chênh áp lực trên thành ngực (Pcw):

Ppl (cmH₂O) = Pmus (cmH₂O) + Pcw (cmH₂O) [3]

Theo đó,

Pmus (cmH₂O) = Ppl (cmH₂O) - Pcw (cmH₂O) [4]

Pmus cung cấp một đánh giá toàn cục về tất cả các cơ hô hấp, trong khi Pdi là đặc trưng cho cơ hoành (12,26). Pcw thường được tính bằng cách chia thể tích hít vào cho độ giãn nở lý thuyết của thành ngực (Ccw), ước tính là 4% dung tích sống. Theo đó, dung tích sống (dự đoán) là 4.000 mL sẽ cho Ccw ước tính là 160 mL/cmH₂O (12). Giá trị tham chiếu cho Ccw nằm trong khoảng từ 150 đến 200 mL/cmH₂O (12). Tuy nhiên, những giá trị này thu được ở những đối tượng khỏe mạnh và có thể không chính xác trong người bệnh nặng. Ccw thực tế của một bệnh nhân có thể được xác định bằng cách xây dựng một đường cong thể tích-áp lực cho Pes trong quá trình bơm phồng thụ động; Pmus bằng 0 trong quá trình bơm phồng thụ động và thuốc liệt cơ, có nghĩa là chỉ số quan sát được xác định hoàn toàn bởi Pcw {Eq. [3]} (26).

Bơm cơ thở ra

Thở ra là một quá trình thụ động trong khi thở yên tĩnh (19,26,27). Khi các cơ hít vào thư giãn, năng lượng đàn hồi tích tụ trong các cấu trúc của hệ hô hấp dẫn đến phổi xẹp xuống. Các cơ thở ra được huy động để hỗ trợ thở ra khi tải trọng đặt lên các cơ hít vào được tăng lên (28). Ngoài ra, các cơ thở ra được huy động khi thở ra thụ động bị cản trở do giảm độ đàn hồi của phổi (ví dụ, khí phế thũng) hoặc tăng sức cản hô hấp [ví dụ, cơn cấp bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD)] (29). Các cơ thành bụng là cơ chính thở ra. Các cơ liên liên sườn trong và cơ tam giác sterni là cơ thở ra phụ (25). Co thắt các cơ thành bụng chèn ép khoang bụng, tăng Pab. Nếu cơ hoành được nới lỏng, tăng Pab sẽ được truyền đến ngực và tăng Ppl, tạo điều kiện cho phổi nhanh xẹp. Co thắt các cơ thở ra phụ trực tiếp làm tăng Ppl bằng cách ép ngực. Đáng chú ý, các cơ thở ra cũng có thể tạo điều kiện cho hít vào. Bằng cách co thắt trong giai đoạn thở ra, thể tích phổi giảm xuống dưới dung tích cặn chức năng và cơ hoành được chuyển sang vị trí tối ưu hơn (30,31). Khi các cơ thở ra thư giãn trong hít vào tiếp theo, cơ hoành sẽ hạ xuống và Ppl sẽ giảm, tạo điều kiện cho bơm phồng phổi (30). Trong hoạt động trung khu hô hấp cao, cơ hô hấp có thể tạo ra nhiều áp lực hơn lên cơ hoành (32). Do đó, đánh giá nỗ lực hô hấp ở mức tải cao cũng nên tính đến các cơ thở ra.

ĐỊNH LƯỢNG NỖ LỰC HÔ HẤP

Khám lâm sàng và kiểm tra dạng sóng máy thở

Các bác sĩ có thể dựa vào khám lâm sàng để đánh giá nỗ lực hô hấp trong thực hành lâm sàng. Ví dụ, huy động các cơ hô hấp phụ là một dấu hiệu của công hô hấp tăng (32).

Chuyển động của bụng vào bên trong khi hít vào (thở bụng nghịch chiều) có nghĩa là các cơ hô hấp phụ tác dụng lực mạnh hơn cơ hoành, thường được hiểu là dấu hiệu của mỏi cơ hoành (33). Hầu hết bệnh nhân phát triển kiểu thở đặc trưng bởi thể tích khí lưu thông thấp và tần số hô hấp cao trong thời gian mệt mỏi cơ kéo dài (34). Tuy nhiên, những kiểu thở này cho thấy công tăng lên và mệt mỏi sắp xảy ra, nhưng không cho phép đánh giá định lượng về nỗ lực hô hấp (35). Các dạng sóng áp lực và lưu lượng hiển thị trên máy thở cũng không đủ để đánh giá nỗ lực hô hấp trong khi thở được hỗ trợ một phần, vì chúng không thể phân biệt giữa nỗ lực hô hấp của bệnh nhân và công của máy thở (11).

Định lượng dựa trên áp lực của nỗ lực hô hấp

Bởi vì các cơ hô hấp phát huy chức năng của chúng bằng cách tạo ra áp lực, nỗ lực hô hấp có thể được đánh giá bằng cách phân tích các áp lực này. Các yêu cầu và giá trị tham chiếu của đánh giá dựa trên áp lực của nỗ lực hô hấp được tóm tắt trong Bảng 2.

Bảng 2. Kỹ thuật đánh giá nỗ lực hô hấp