Tương tác bệnh nhân-máy thở: tối ưu hóa các chế độ thông khí thông thường

Patient-Ventilator Interactions: Optimizing Conventional Ventilation Modes

Neil R MacIntyre

Respiratory Care January 2011, 56 (1) 73-84; DOI: https://doi.org/10.4187/respcare.00953

Dịch bài: BS. Đặng Thanh Tuấn – BV Nhi Đồng 1

Tóm tắt       

Thở có hỗ trợ (tương tác) thường được ưu tiên hơn là thở có kiểm soát ở bệnh nhân thở máy. Thở hỗ trợ cho phép sử dụng các cơ hô hấp của bệnh nhân và có thể ngăn ngừa chứng teo cơ hô hấp. Hơn nữa, trung khu hô hấp của bệnh nhân không cần phải bị ức chế mạnh. Tuy nhiên, nhịp thở tương tác cần phải được đồng bộ với nỗ lực của bệnh nhân trong quá trình kích hoạt, cung cấp lưu lượng và các chu kỳ thở. Sự không đồng bộ trong bất kỳ thời gian nào trong số này có thể tạo ra một tải không thể chịu nổi được lên các cơ hô hấp, dẫn đến mệt mỏi và cần phải sử dụng một lượng thuốc an thần cao hoặc thậm chí là thuốc giãn cơ. Các chế độ thông khí hiện tại có một số tính năng có thể theo dõi và tăng cường tính đồng bộ, bao gồm điều chỉnh biến số kích hoạt, sử dụng nhịp thở nhắm mục tiêu áp lực so với mục tiêu lưu lượng cố định và thao tác với biến số chu kỳ. Các bác sĩ lâm sàng cần biết cách sử dụng các chế độ thông khí này và theo dõi chúng đúng cách, đặc biệt là hiểu rõ về áp lực đường thở và lưu lượng. Thách thức lâm sàng là đồng bộ hóa việc cung cấp khí thở máy với nỗ lực của bệnh nhân.

Giới thiệu

Nhịp thở được cung cấp bởi máy thở cơ học có thể được coi là được kiểm soát (controlled) hoặc được hỗ trợ (assisted).¹ Nhịp thở được kiểm soát có nghĩa là máy xác định tần số, thời gian hít vào và thể tích khí lưu thông (V_T), vì vậy bệnh nhân không tự thở. Với nhịp thở được kiểm soát, thuốc an thần và thuốc liệt cơ có thể cần thiết để ngăn chặn nhịp tự thở của bệnh nhân có thể cản trở quá trình cung cấp nhịp thở. Điều này cũng có nguy cơ làm tổn thương và teo cấu trúc cơ hoành (còn gọi là rối loạn chức năng cơ hoành do máy thở, ventilator-induced diaphragmatic dysfunction).^2,3 Ngược lại, trong một nhịp thở hỗ trợ, bệnh nhân tương tác theo một cách nào đó với máy thở, do đó công thở được chia sẻ giữa máy thở và người bệnh.

Với nhịp thở hỗ trợ, nhu cầu an thần có thể ít hơn và chức năng cơ hô hấp của bệnh nhân có thể phục hồi nhanh hơn,^5,6 nhưng điều này đòi hỏi lưu lượng và áp lực của máy thở phải đồng bộ với nỗ lực của bệnh nhân trong cả 3 giai đoạn thở: bắt đầu, cung cấp và kết thúc. Việc gây ra sự chậm trễ kích hoạt, cung cấp lưu lượng không đầy đủ hoặc không khớp giữa thời điểm kết thúc hít vào và thời điểm bắt đầu thở ra có thể tạo ra một tải trọng đáng kể lên bệnh nhân ^5-7 và dẫn đến mệt mỏi cơ bắp, khó chịu và ngày càng có nhu cầu sử dụng thuốc an thần hoặc thậm chí là liệt cơ. Tầm quan trọng của sự không đồng bộ của máy thở ở bệnh nhân đã được chỉ ra trong một số nghiên cứu.^8–11 Trong một nghiên cứu, sự không đồng bộ đáng kể có liên quan đến thời gian thở máy lâu hơn nhiều và thậm chí có xu hướng dẫn đến tử vong nhiều hơn.⁸ Thách thức lâm sàng là cung cấp hỗ trợ thở máy phù hợp với sự nỗ lực của bệnh nhân: đây là khái niệm chỉ sự đồng bộ giữa thở máy với trung khu hô hấp của bệnh nhân.

Các tính năng khả dụng trên các chế độ thông thường giúp tăng cường tính đồng bộ

Tính năng thiết kế chế độ và nhịp thở

Như đã nói ở trên, nhịp thở của máy thở có thể được mô tả bằng cái gì bắt đầu nhịp thở, cái gì chi phối lưu lượng khí trong suốt nhịp thở và cái gì kết thúc nhịp thở [tương ứng là các biến số kích hoạt (trigger), mục tiêu (target) và chu kỳ (cycle)]. Máy thở thông thường ngày nay cung cấp 5 kiểu thở cơ bản (Bảng 1 và Hình 1):

Nhịp thở kiểm soát thể tích (volume-control breath) được kích hoạt theo thời gian, mục tiêu theo lưu lượng và theo chu kỳ thể tích.

Nhịp thở trợ giúp thể tích (volume-assist breath) được kích hoạt bằng nỗ lực, mục tiêu theo lưu lượng và theo chu kỳ thể tích.

Nhịp thở kiểm soát áp lực (pressure-control breath) được kích hoạt theo thời gian, mục tiêu áp lực và theo chu kỳ thời gian.

Nhịp thở trợ giúp áp lực (pressure-assist breath) được kích hoạt bằng nỗ lực, mục tiêu áp lực và theo chu kỳ thời gian.

Nhịp thở hỗ trợ áp lực (pressure-support breath) được kích hoạt bằng nỗ lực, có mục tiêu áp lực và theo chu kỳ của lưu lượng.

Bảng 1. Tiêu chí về kích hoạt, mục tiêu và chu kỳ của 5 loại nhịp thở cơ bản

Hình 1. Các biểu đồ về áp lực, lưu lượng và thể tích đường thở minh họa 5 kiểu thở cơ bản trong Bảng 1. Các đường liền nét cho biết các thông số do bác sĩ lâm sàng cài đặt. Các đường chấm chỉ ra các tác động khác nhau được xác định bởi cơ học và nỗ lực của hệ thống hô hấp. T_I = thời gian hít vào. (Được điều chỉnh từ Tài liệu tham khảo 1, với sự cho phép.)

Bảng 2. Các chế độ thông khí và 5 kiểu thở cơ bản và nhịp thở tự phát không được hỗ trợ

Ba trong số các loại nhịp thở này có thể được coi là nhịp thở hỗ trợ hoặc tương tác: trợ giúp thể tích, trợ giúp áp lực và hỗ trợ áp lực.

Các chế độ thở máy là cách thức mà 5 nhịp thở cơ bản này có thể được cung cấp cho bệnh nhân (Bảng 2). Chế độ trợ giúp/kiểm soát thể tích cung cấp nhịp thở kiểm soát thể tích và trợ giúp thể tích. Nếu tần số thở của máy được đặt rất cao, chế độ này hầu như chỉ trở thành kiểm soát thể tích; ngược lại, nếu nhịp thở bắt buộc được đặt rất thấp và bệnh nhân kích hoạt hầu hết các nhịp thở này, chế độ này về cơ bản trở thành một chế độ trợ giúp thể tích thuần túy. Tương tự, chế độ trợ giúp/kiểm soát áp lực có sự kết hợp giữa nhịp thở kiểm soát áp lực và trợ giúp áp lực. Một lần nữa, tùy thuộc vào tốc độ máy đã đặt, nhịp thở có thể chủ yếu là kiểm soát áp lực hoặc chủ yếu là trợ giúp áp lực. Chế độ thông khí bắt buộc ngắt quãng đồng bộ (SIMV) kết hợp (1) nhịp thở trợ giúp và kiểm soát thể tích với nhịp thở hỗ trợ áp lực hoặc tự phát, hoặc (2) nhịp thở trợ giúp áp lực và kiểm soát áp lực xen kẽ với hỗ trợ áp lực và/hoặc nhịp thở tự phát. Cuối cùng, thông khí hỗ trợ áp lực (PSV) có thể là một chế độ độc lập, trong đó chỉ thực hiện thở hỗ trợ áp lực. Lưu ý thêm, thông khí giải phóng áp lực đường thở, một chế độ mới (APRV) thực sự là một dạng SIMV trong đó APRV về cơ bản cung cấp nhịp thở trợ giúp/kiểm soát áp lực với thời gian hít vào rất dài và cho phép thở tự phát trong cả giai đoạn hít vào và thở ra.

Khi áp dụng các chế độ thông khí thông thường này, một số đặc điểm thiết kế có thể được sử dụng để cải thiện sự đồng bộ giữa máy thở với bệnh nhân. Để kích hoạt nhịp thở, bác sĩ lâm sàng có thể chọn kích hoạt áp lực hoặc kích hoạt lưu lượng, và có thể đặt kích hoạt càng nhạy càng tốt. Khi quá trình kích hoạt nhịp thở bị cản trở bởi PEEP nội tại, bác sĩ lâm sàng cũng có thể thêm PEEP ngoài hoặc PEEP của bộ dây máy thở để khắc phục trở kháng đó. Trong quá trình cung cấp lưu lượng, bác sĩ lâm sàng có thể chọn nhắm mục tiêu theo lưu lượng hoặc áp lực. Với việc nhắm mục tiêu theo lưu lượng, lưu lượng là cố định. Với nhắm mục tiêu áp lực, lưu lượng sẽ điều chỉnh để duy trì áp lực mục tiêu. Nhịp thở nhắm mục tiêu áp lực cũng có các tính năng bổ sung kiểm soát tốc độ tăng áp lực (tức là rise time) và các thuật toán có thể điều chỉnh mục tiêu áp lực để bù trừ cho ống nội khí quản (tức là tube resistance compensation). Đối với chu kỳ nhịp thở, bác sĩ lâm sàng có thể đặt thể tích (trong nhịp thở kiểm soát thể tích và nhịp thở trợ giúp thể tích), thời gian hít vào (trong nhịp thở kiểm soát áp lực và trợ giúp áp lực) hoặc điểm cắt lưu lượng hít vào (trong nhịp thở hỗ trợ áp lực) để tối ưu hóa tính đồng bộ chu kỳ. Cuối cùng, sự phân bố các kiểu thở khác nhau ở các chế độ khác nhau (tức là số nhịp thở kiểm soát so với trợ giúp và số nhịp thở được trợ giúp so với được hỗ trợ và không được hỗ trợ tự phát) cũng có thể được bác sĩ lựa chọn dựa trên các mục tiêu lâm sàng khác nhau. Cách sử dụng các tính năng này để tối ưu hóa tính đồng bộ được mô tả chi tiết hơn bên dưới.

Kỹ thuật giám sát đồng bộ

Có một số cách để theo dõi tương tác giữa máy thở của bệnh nhân trên các mẫu máy thở cơ học hiện tại.^11–15 Điều quan trọng là, quan sát lâm sàng phải luôn được đặt lên hàng đầu trong quá trình theo dõi. Điều này không chỉ bao gồm việc theo dõi các dấu hiệu sinh tồn mà còn đánh giá mức độ thoải mái của bệnh nhân. Mặc dù có thể khó xác định sự thoải mái, nhưng sự khó chịu được đặc trưng bởi lo lắng, vã mồ hôi, thở phập phồng cánh mũi và “trông thật khổ sở”. Một kỹ thuật hữu ích là đặt tay lên ngực để cảm nhận nỗ lực của bệnh nhân và sau đó quan sát hành vi của máy thở, đặc biệt tìm kiếm sự chậm trễ kích hoạt (triggering delays), nỗ lực bị bỏ lỡ (missed efforts), tình trạng đói lưu lượng (flow starvation) và sự không khớp giữa nỗ lực và chu kỳ thở. Theo dõi lâm sàng cũng liên quan đến việc đánh giá tình trạng chuyển hóa của bệnh nhân (đặc biệt là trao đổi khí và cân bằng toan kiềm), và đảm bảo rằng cơn đau được kiểm soát đầy đủ.

Trên chính máy thở, hiểu biết về biểu đồ áp lực đường thở và lưu lượng là rất quan trọng.^11–13 Các dấu hiệu cổ điển của sự không đồng bộ là đồ thị áp lực đường thở bị lõm xuống rõ rệt trong quá trình kích hoạt, áp lực âm rõ rệt trong quá trình cung cấp lưu lượng, và cả đường biểu diễn áp lực đường thở dương và âm mô tả sự lệch hướng trong quá trình chu kỳ.^5,6,11–13 Thật vậy, khi diện tích dưới đồ thị áp lực đường thở trong một nhịp thở trợ giúp được so sánh với một nhịp thở kiểm soát, người ta có thể tính toán khối lượng công thở bệnh nhân đang thực hiện hoặc công thở bệnh nhân phải chịu trong cả 3 giai đoạn của nhịp thở tương tác.¹² Áp lực thực quản và cơ hoành cũng có thể được sử dụng cho cùng một mục đích.

Biểu đồ lưu lượng cũng có thể cung cấp manh mối cho các vấn đề với sự không đồng bộ của máy thở với bệnh nhân. ^5,6,11–13 Lưu lượng nhọn đột ngột hoặc chậm lại thường cho thấy rằng lưu lượng không đồng bộ với nỗ lực của bệnh nhân. Lưu lượng thở ra cũng rất quan trọng để đánh giá. Sự đảo ngược của lưu lượng trong thời gian thở ra có thể báo hiệu nỗ lực hít vào của bệnh nhân trong thời gian thở ra. Lưu lượng thở ra không trở về mức cơ bản trước khi thực hiện nhịp thở tiếp theo có thể phản ánh sự phát triển của PEEP nội tại.¹¹

Sử dụng các tính năng thông thường này ở đầu giường để cải thiện sự tương tác giữa bệnh nhân và máy thở

Như đã nói ở trên, bác sĩ lâm sàng có một số công cụ để cải thiện sự đồng bộ của máy thở với bệnh nhân. Điều quan trọng là, khi sự đồng bộ được cải thiện ở một khía cạnh của quá trình cung cấp nhịp thở (ví dụ: kích hoạt), tình trạng bệnh nhân khó thở và điều hòa trung khu hô hấp có thể giảm xuống, làm cho các khía cạnh khác của quá trình thở được đồng bộ hóa dễ dàng hơn.^16–18 Tương tự như vậy, khi tình trạng không đồng bộ trở nên tồi tệ hơn ở một khía cạnh của quá trình cung cấp nhịp thở, tình trạng khó thở và điều hòa trung khu hô hấp có thể tăng lên, làm cho các khía cạnh khác của quá trình thở trở nên khó đồng bộ hơn. Một ví dụ khác là không đồng bộ chu kỳ làm xấu đi tình trạng bẫy khí và do đó không đồng bộ kích hoạt. Nói một cách đơn giản: “synchrony mang đến sự đồng bộ và asynchrony mang đến sự không đồng bộ.”

Tối ưu hóa kích hoạt nhịp thở

Bác sĩ lâm sàng nên chọn loại cảm biến kích hoạt (lưu lượng và áp lực) nhạy nhất và đáp ứng với nỗ lực của bệnh nhân.¹⁹ Quan trọng là một số máy thở có cả hai loại cảm biến với sự nỗ lực và sẽ đáp ứng với bất kỳ tín hiệu nào được phát hiện trước. Với một trong hai loại cảm biến, bác sĩ lâm sàng nên điều chỉnh độ nhạy kích hoạt (triggering sensitivity) sao cho nhạy nhất có thể mà không gây ra hiện tượng tự động kích hoạt (auto-triggering). Đánh giá đồ thị áp lực đường thở hoặc áp lực thực quản trước khi lưu lượng máy thở đạt đến giá trị mục tiêu cho phép định lượng tải trọng kích hoạt trên bệnh nhân.¹⁹ Kích hoạt càng không nhạy và không phản ứng, hình dạng sóng áp lực-thời gian sẽ càng âm. Thật vậy, tải kích hoạt có thể được định lượng dưới dạng công thở hoặc tích số áp lực-thời gian (pressure-time product) thông qua phân tích các đường cong này.

Nếu PEEP nội tại (intrinsic PEEP) đang tạo ra một tải trọng kích hoạt (một vấn đề thường thấy ở những bệnh nhân bị tắc nghẽn dòng khí đáng kể), quan sát lâm sàng sẽ cho thấy sự chậm trễ rõ rệt giữa việc bắt đầu nỗ lực của bệnh nhân và khi bắt đầu cung cấp lưu lượng, và có thể có những nỗ lực bị bỏ lỡ.^{20– 22} Về mặt hình ảnh, có thể có sự giảm thoáng qua lưu lượng thở ra do những nỗ lực không kích hoạt được nhịp thở. Tuy nhiên, đồ thị áp lực đường thở thường không có gì nổi bật vì những nỗ lực của bệnh nhân không đủ để vượt qua PEEP nội tại và do đó không được phát hiện trong bộ dây máy thở. Ngược lại, theo dõi áp lực thực quản sẽ cho thấy rõ áp lực trong lồng ngực tăng lên từ PEEP nội tại và những nỗ lực không hiệu quả của bệnh nhân để vượt qua áp lực đó.

Cách đầu tiên để giải quyết vấn đề này là cố gắng giảm PEEP nội tại càng nhiều càng tốt bằng cách giảm thông khí phút (ví dụ: giảm thông khí kiểm soát, giảm nhu cầu thông khí được điều khiển bởi nỗ lực của bệnh nhân), kéo dài thời gian thở ra hoặc cải thiện cơ học đường thở.²³ Ngoài ra, tải kích hoạt từ PEEP nội tại có thể được giảm bớt bằng cách áp dụng một lượng PEEP trong bộ dây hợp lý, nhằm thu hẹp sự khác biệt giữa PEEP bộ dây và nội tại. ^{20–22,24,25} Điều này có thể được hướng dẫn bằng cách dò tìm áp lực thực quản, với mục tiêu cung cấp khoảng 70–80% PEEP nội tại đo được dưới dạng PEEP bộ dây.²⁵ Nếu không có bóng thực quản, một phương pháp thay thế là chuẩn độ PEEP theo kinh nghiệm và theo dõi phản ứng của bệnh nhân. Nếu việc áp dụng PEEP mang lại lợi ích cho bệnh nhân, thời gian trì hoãn giữa nỗ lực và kích hoạt máy thở sẽ rút ngắn và bệnh nhân sẽ được quan sát thấy thoải mái hơn. Trớ trêu thay, tần số thở thực sự có thể tăng lên bởi vì nhiều lần thở hơn mà trước đây bị bỏ lỡ nay lại được kích hoạt. Một dấu hiệu quan trọng cần tìm là lượng áp lực cần thiết cho V_T. Miễn là PEEP được áp dụng nhỏ hơn PEEP nội tại, mối quan hệ giữa áp lực hít vào/V_T này sẽ không thay đổi. Tuy nhiên, PEEP quá mức (trên PEEP nội tại) sẽ làm tăng áp lực cuối thì hít vào (trong thông khí mục tiêu thể tích) hoặc giảm V_T (trong thông khí mục tiêu áp lực).

Tối ưu hóa cung cấp lưu lượng

Ở nhịp thở được kích hoạt, bác sĩ lâm sàng có thể chọn kiểu cung cấp lưu lượng khí cố định hoặc kiểu cung cấp lưu lượng khí thay đổi, như đã mô tả ở trên. Nhịp thở lưu lượng cố định cho phép bác sĩ lâm sàng kiểm soát kích cỡ của V_T, nhưng vì lưu lượng hơi cố định nên bệnh nhân thường có rất ít cơ hội để thay đổi lưu lượng đó. Kết quả là, một số nghiên cứu trong 20 năm qua đã gợi ý rằng sự không đồng bộ của lưu lượng là phổ biến với nhịp thở có trợ giúp thể tích.^26–28 Dấu hiệu lâm sàng cổ điển của sự không đồng bộ về lưu lượng là đồ thị áp lực đường thở theo nghĩa đen bị “hút xuống” trong quá trình nhịp thở trợ giúp, so với nhịp thở kiểm soát (Hình 2) .^26,27,29 Nếu có đường cong áp lực thực quản, thì sự lệch hướng âm rõ rệt nổi bật trong suốt quá trình cung cấp khí.

Tuy nhiên, có những điều bác sĩ lâm sàng có thể làm để cải thiện sự đồng bộ với nhịp thở có lưu lượng cố định. Vì kích thước của V_T có thể tác động lên sự đồng bộ, nên bản thân V_T có thể được điều chỉnh.³⁰ Thật vậy, trong thử nghiệm của Mạng ARDS cho thấy sự vượt trội của V_T là 6 mL/kg so với 12 mL/kg, đã có điều khoản để tăng V_T lên 8 mL/kg (với điều kiện áp lực bình nguyên duy trì dưới 30 cm H₂O) để cải thiện tính đồng bộ.³¹ Ngoài V_T, độ lớn và hình dạng (hình sin so với hình vuông so với giảm tốc) của lưu lượng có thể được điều chỉnh để tăng cường tính đồng bộ.^{16–18, 32} Điều chỉnh thời gian hít vào cũng có thể được thực hiện với việc áp dụng tạm dừng hít vào (mặc dù điều này có thể gây bẫy khí ở bệnh nhân bị tắc nghẽn đường thở). Các thao tác này thường được áp dụng với phương pháp thử-và-sai trong khi liên tục theo dõi đồ thị áp lực đường thở và sự thoải mái của bệnh nhân.

Hình 2. Ví dụ về 3 mức độ không đồng bộ lưu lượng bệnh nhân-máy thở trong các đường cong áp lực-thời gian, lưu lượng-thời gian và thể tích-thời gian trong quá trình nhịp thở trợ giúp (đường liền nét). Các đường áp lực có dấu chấm biểu thị nhịp thở kiểm soát. Ở cột bên trái, không đồng bộ lưu lượng bệnh nhân-máy thở ở mức độ nhẹ: áp lực hít vào của nhịp thở trợ giúp thấp hơn rõ ràng so với áp lực hít vào của nhịp thở kiểm soát, nhưng không bao giờ nhỏ hơn 50% của nó. Ở cột giữa, không đồng bộ lưu lượng bệnh nhân-máy thở ở mức trung bình: áp lực nhịp thở trợ giúp tại một thời điểm nào đó giảm xuống dưới 50% áp lực hít vào kiểm soát, nhưng không bao giờ thấp hơn áp lực cơ bản (thở ra). Ở cột bên phải, không đồng bộ lưu lượng bệnh nhân-máy thở là nghiêm trọng: tại một số điểm, áp lực hít vào của nhịp thở trợ giúp đi xuống dưới áp lực cơ bản (thở ra). (Được điều chỉnh từ Tài liệu tham khảo 29, với sự cho phép.)

Một phương pháp thay thế cho nhịp thở nhắm vào lưu lượng là nhịp thở nhắm vào áp lực. Như đã nói ở trên, nhịp thở có mục tiêu áp lực có lưu lượng thay đổi, và điều này có thể phù hợp hơn với nỗ lực của bệnh nhân trong nhiều trường hợp (Hình 3). Nhịp thở nhắm vào áp lực cũng có một số tính năng có thể tăng cường tính đồng bộ. Một là điều chỉnh tốc độ tăng áp lực đến mục tiêu.^33–36 Cài đặt này có nhiều tên gọi, bao gồm thời gian tăng, độ dốc áp lực và phần trăm hít vào, và về cơ bản là sự điều chỉnh các đặc tính lưu lượng ban đầu của nhịp thở được nhắm mục tiêu áp lực và tốc độ máy thở cố gắng đạt được mục tiêu áp lực. Ở những bệnh nhân có trung khu hô hấp rất mạnh, lưu lượng ban đầu rất nhanh có thể đồng bộ hóa dễ dàng hơn; ngược lại, ở những bệnh nhân có trung khu hô hấp rất yếu, có thể cần tăng áp lực chậm hơn nhiều để tăng cường tính đồng bộ. Một cách để chuẩn độ điều chỉnh này chỉ đơn giản là nhìn vào đồ thị áp lực đường thở và cố gắng tạo ra một làn sóng áp lực vuông mềm mại.³⁵ Một cách tiếp cận khác chỉ đơn giản là xem kích thước của V_T như một dấu hiệu của thời điểm bệnh nhân đồng bộ hóa với thiết lập độ dốc áp lực tốt nhất: V_T càng lớn, bệnh nhân có lẽ đang làm việc nhiều hơn với việc cung cấp lưu lượng của máy thở  (Hình 4).³⁵

Hình 3. Tăng cường sự đồng bộ của lưu lượng với nhịp thở có mục tiêu áp lực, lưu lượng thay đổi. Ở cột bên trái, nhịp thở được nhắm mục tiêu lưu lượng được đưa ra nhưng lưu lượng không đủ cho nhu cầu của bệnh nhân và sự không đồng bộ được biểu hiện bằng vết lõm áp lực đường thở sâu (mũi tên liền nét). Ngược lại, nhịp thở nhắm mục tiêu áp lực (cột bên phải) được thiết lập để cung cấp một V_T tương tự, nhưng lưu lượng thay đổi của nhịp thở nhắm mục tiêu áp lực (mũi tên đứt nét) đồng bộ hóa tốt hơn với nỗ lực của bệnh nhân, cung cấp kiểu áp lực đường thở dương hơn, hằng định hơn. (Được điều chỉnh từ Tài liệu tham khảo 29, với sự cho phép.) 

Hình 4. Ví dụ về điều chỉnh thời gian tăng áp lực khác nhau trong 3 nhịp thở hỗ trợ áp lực. Trong cột A, thời gian tăng được đặt rất thấp, do đó lưu lượng ban đầu và sự gia tăng đến mục tiêu áp lực là chậm. Trong cột B thời gian tăng được thiết lập nhanh hơn, do đó lưu lượng ban đầu và tăng đến mục tiêu áp lực nhanh hơn. Trong cột C, thời gian tăng được thiết lập rất nhanh, và theo dõi áp lực đường thở cho thấy “rung chuông” từ lưu lượng có thể là quá mức đối với nhu cầu của bệnh nhân. Hơn nữa, theo dõi áp lực thực quản cho thấy bệnh nhân sớm nỗ lực thở ra để chấm dứt nhịp thở. Trong số 3 cài đặt thời gian tăng này, cài đặt trong cột B có vẻ là tối ưu.

Một tính năng khác của nhịp thở nhắm mục tiêu áp lực là khả năng bù trừ cho đường kính của ống nội khí quản. ^37,38 Được gọi bằng một số tên riêng, tính năng này điều chỉnh cấu hình áp lực trên đường thở để tạo ra cấu hình áp lực mục tiêu ở cuối ống nội khí quản. Điều này dẫn đến mục tiêu áp lực cao hơn mục tiêu đặt trong bộ dây nhưng dẫn đến sóng áp lực vuông mong muốn hoặc nhất quán hơn với ứng dụng CPAP trong khí quản (Hình 5).

Hình 5. Ảnh hưởng của hệ thống bù trừ ống nội khí quản tự động đối với nhịp thở hỗ trợ áp lực. Cột A hiển thị nhịp thở hỗ trợ áp lực điển hình. Lưu ý rằng đường cong áp lực của đường thở (bộ dây) có dạng sóng vuông mong muốn, nhưng điều này bị biến dạng do sức cản của ống nội khí quản đối với một mặt cắt áp lực tăng dần trong khí quản. Ngược lại, với hệ thống bù trừ ống nội khí quản tự động (hỗ trợ áp lực cộng với bù ống tự động, cột B), áp lực đường thở (bộ dây) được điều chỉnh tự động để tạo ra áp lực sóng vuông mong muốn trong khí quản.

Điều quan trọng là, mức độ hỗ trợ do nhắm mục tiêu áp lực cung cấp cũng sẽ ảnh hưởng đến tính đồng bộ theo một số cách. Đầu tiên, với sự xuất hiện của bẫy khí, giảm hỗ trợ thông khí có thể làm giảm bẫy khí và do đó cải thiện khả năng kích hoạt.

Mặt khác, ở những bệnh nhân không có bẫy khí, khi mức độ hỗ trợ giảm (tức là giảm áp lực hít vào), động lực hô hấp của bệnh nhân có thể tăng lên và khả năng không đồng bộ lưu lượng có thể tăng lên.³⁹ Giảm áp lực hít vào là thường được thực hiện như một phần của nỗ lực cai máy khi bệnh nhân hồi phục sau suy hô hấp. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải chỉ ra rằng các đánh giá dựa trên bằng chứng về quá trình cai máy, được thực hiện trong 20 năm qua, chưa bao giờ cho thấy lợi thế từ việc giảm dần sự hỗ trợ, thay vì chỉ cung cấp hỗ trợ ổn định và thực hiện các thử nghiệm thở tự phát hàng ngày.⁴⁰ Vì vậy, khái niệm về việc so sánh giữa giảm áp lực hít vào theo phác đồ hoặc tự động với các thử nghiệm thở tự phát phải được thách thức như một chiến lược mong muốn. Có thể là, nếu một người thực hiện các thử nghiệm thở tự phát hàng ngày, mức độ hỗ trợ giữa các thử nghiệm là không liên quan, vì vậy các chiến lược giảm áp lực tích cực có thể chỉ làm tăng nhu cầu an thần do không đồng bộ.

Một câu hỏi quan trọng là liệu các nghiên cứu lâm sàng có ủng hộ quan điểm rằng nhắm mục tiêu theo áp lực cung cấp tính đồng bộ tốt hơn nhắm mục tiêu theo lưu lượng hay không. Trọng lượng của bằng chứng cho thấy rằng điều này thực sự đúng, vì hầu hết các nghiên cứu đã cho thấy lợi ích hoặc ít nhất là khả năng so sánh. Ví dụ, ở cài đặt áp lực rất thấp, sự hỗ trợ của bệnh nhân là tối thiểu, do đó, công việc của bệnh nhân có thể cao hơn so với trong quá trình thở nhắm vào lưu lượng.⁴⁵ Tuy nhiên, đây thường là sự giảm áp lực có chủ ý nhằm mục đích cai máy.

Ngoài ra còn có nguy cơ áp lực quá cao có thể gây ra chứng ngưng thở trung ương khi ngủ.^46,47 Một mối quan tâm khác về hỗ trợ áp lực là ở những bệnh nhân mắc bệnh phổi tắc nghẽn, trong đó lưu lượng ban đầu thấp do sức cản của đường thở cao và tiêu chí về chu kỳ lưu lượng thấp với việc hỗ trợ áp lực dẫn đến thời gian hít vào quá lâu và hậu quả là bị bẫy khí.⁴⁸ Một số nghiên cứu cũng chỉ ra rằng lợi ích của việc nhắm mục tiêu theo áp lực dường như ít hơn khi chiến lược nhắm mục tiêu theo lưu lượng sử dụng lưu lượng hít vào rất cao.^32,49

Một mối quan tâm về việc nhắm mục tiêu theo áp lực là mất kiểm soát V_T.⁵⁰ Một cách để giải quyết vấn đề này là sử dụng chế độ phản hồi cho phép bác sĩ lâm sàng đặt V_T mục tiêu và sau đó tự động điều chỉnh thuật toán nhắm mục tiêu theo áp lực của máy thở. Mặc dù điều này có sức hấp dẫn về mặt lý thuyết, nhưng có thể một bệnh nhân lo lắng hoặc đau khi thở có thể tạo ra một V_T lớn, sau đó dẫn đến giảm áp lực hít vào không phù hợp.⁵¹ Điều này phổ biến hơn với kiểm soát thể tích được điều chỉnh bằng áp lực (pressure-regulated volume-control) và chế độ hỗ trợ thể tích (volume support) hơn là với thông khí hỗ trợ thích ứng (adaptive support ventilation), trong đó cơ chế kiểm soát phản hồi cũng bao gồm V_T và tỷ lệ hít vào – thở ra tối ưu.⁵²

Tối ưu hóa chu kỳ nhịp thở

Có một số công cụ để cải thiện tính đồng bộ chu kỳ. Như đã lưu ý ở trên, kích thước của V_T trong thông khí theo chu kỳ thể tích có thể ảnh hưởng đến tính đồng bộ, thường với V_T lớn hơn đáp ứng nhu cầu của trung khu hô hấp của bệnh nhân.³⁰ Với nhắm mục tiêu áp lực, bác sĩ lâm sàng có thể lựa chọn sử dụng thời gian hít vào đã định với hơi thở trợ giúp áp lực, hoặc, trên hầu hết các máy thở hiện đại, để điều chỉnh các tiêu chí chu kỳ lưu lượng trong hỗ trợ áp lực.³³ Các tính năng này, như đã nói ở trên, có thể đặc biệt quan trọng ở bệnh nhân bị bệnh phổi tắc nghẽn đang sử dụng chế độ nhắm mục tiêu áp lực.

Sự phân bố của nhịp thở máy thở có thể ảnh hưởng đến sự đồng bộ

Hình thức hỗ trợ cũng có thể quan trọng trong việc tăng cường tính đồng bộ. Cụ thể, khi có nhiều hơn một kiểu nhịp thở, bộ kiểm soát hô hấp ở thân não của bệnh nhân không thể dự đoán được nhịp thở tiếp theo sẽ như thế nào và khả năng mắc chứng không đồng bộ có thể tăng lên. Về bản chất, tải trọng mà thân não cảm nhận được trong một kiểu thở có thể sẽ làm thay đổi phản ứng của mô hình nỗ lực cho nhịp thở tiếp theo. Điều này đã được ghi nhận rõ ràng trong SIMV mục tiêu thể tích,⁵³ trong đó, khi càng nhiều nhịp thở tự phát mà không có sự trợ giúp của máy thở được cho phép, thì điều hòa trung khu hô hấp sẽ tăng lên, sau đó chuyển thành ít đồng bộ hơn trong các nhịp thở trợ giúp thể tích mục tiêu lưu lượng. Sử dụng hỗ trợ áp lực trong những nhịp thở tự phát này có thể làm giảm một số tác dụng này. Tuy nhiên, có vẻ như chiến lược lâm sàng tốt nhất là cung cấp kiểu thở nhất quán nhất có thể (nghĩa là tránh SIMV và cung cấp ít nhịp thở dự phòng có kiểm soát nhất có thể với các chế độ kiểm soát hỗ trợ). Đây là cách tiếp cận trực tiếp nhất để ổn định trung khu hô hấp, về mặt khái niệm, giúp đồng bộ máy thở và bệnh nhân dễ dàng hơn.

Tóm   lược  

Các chế độ thông khí thông thường có các tính năng có thể theo dõi và tăng cường tính đồng bộ, bao gồm điều chỉnh biến số kích hoạt, lựa chọn nhịp thở nhắm mục tiêu áp lực so với mục tiêu lưu lượng và thao tác với biến số chu kỳ. Bác sĩ lâm sàng cần biết cách sử dụng các chế độ này và theo dõi chúng đúng cách, đặc biệt là hiểu về áp lực đường thở và đồ thị lưu lượng. Các phương thức và chiến lược thông khí mới hơn, đã được thảo luận trong các đóng góp khác cho Hội nghị Tạp chí này, liên quan đến các chiến lược tương tác lưu lượng phức tạp hơn và các cơ chế cảm nhận mới lạ như tín hiệu thần kinh cơ, hứa hẹn cải thiện sự đồng bộ trong tương lai, ở những bệnh nhân có trung khu hô hấp rất tích cực.

References 

Murray J, Nadel J, Mason R, Boushey HMacIntyre NR. Principles of mechanical ventilation. In: Murray J, Nadel J, Mason R, Boushey H editors. Textbook of respiratory medicine, 3rd edition. Philadelphia: WB Saunders; 2004

Petrof BJ, Jaber S, Matecki S. Ventilator-induced diaphragmatic dysfunction. Current Opin Crit Care 2010;16(1):19–25.

Sassoon CS, Zhu E, Caiozzo VJ. Assist-control mechanical ventilation attenuates ventilator-induced diaphragmatic dysfunction. Am J Respir Crit Care Med 2004;170(6):626–632.

Banner MJ, Kirby RR, MacIntyre NR. Patient and ventilator work of breathing and ventilatory muscle loads at different levels of pressure support ventilation. Chest 1991;100(2):531–533.

Prinianakis G, Kondili E, Georgopoulos D. Patient ventilator interaction: an overview. Respir Care Clin N Am 2005;11(2):201–224.

MacIntyre NR, Branson RDTom L, Sassoon CSH. Patient ventilator interactions. In: MacIntyre NR, Branson RD editors. Mechanical ventilation. St. Louis: Saunders Elsevier; 2009:182–197.

Tobin MJ, Jubran A, Laghi F. Patient-ventilator interaction. Am J Respir Crit Care Med 2001;163(5):1059–1063.

Thille AW, Rodriguez P, Cabello B, Lellouche F, Brochard L. Patient-ventilator asynchrony during assisted mechanical ventilation. Intensive Care Med 2006;32(10):1515–1522.

 

Dasta JF, McLaughlin TP, Mody SH, Piech CT. Daily cost of an intensive care unit day: the contribution of mechanical ventilation. Crit Care Med 2005;33(6):1266–1271.

Zilberberg MD, Luippold RS, Sulsky S, Shorr AF. Prolonged acute mechanical ventilation, hospital resource utilization, and mortality in the United States. Crit Care Med 2008;36(3):724–730.

Unroe M, MacIntyre NR. Evolving approaches to assessing and monitoring patient ventilator interactions. Curr Opin Crit Care 2010;16(3):261–268.

Nilsestuen JO, Hargett KD. Using ventilator graphics to identify patient-ventilator asynchrony. Respir Care 2005;50(2):202–234.

Georgopoulos D, Prinianakis G, Kondili E. Bedside waveforms interpretation as a tool to identify patient-ventilator asynchronies. Intensive Care Med 2006;32(1):34–47.

Tobin MJ. Mechanical ventilation. N Engl J Med 1994;330(15):1056–1061.

Dhand R. Ventilator graphics and respiratory mechanics in the patient with obstructive lung disease. Respir Care 2005;50(2):246–261.

Corne S, Gillespie D, Roberts D, Younes M. Effect of inspiratory flow rate on respiratory rate in intubated ventilated patients. Am J Respir Crit Care Med 1997;156(1):304–308.

Fernandez R, Mendez M, Younes M. Effect of ventilator flow rate on respiratory timing in normal humans. Am J Respir Crit Care Med 1999;159(3):710–719.

Manning HL, Molinary EJ, Leiter JC. Effect of inspiratory flow rate on respiratory sensation and pattern of breathing. Am J Respir Crit Care Med 1995;151(3 Pt 1):751–757.

Sassoon CS, Gruer SE. Characteristics of the ventilator pressure- and flow-trigger variables. Intensive Care Med 1995;21(2):159–68.

Chen CW, Lin WC, Hsu CH, Cheng KS, Lo CS. Detecting ineffective triggering in the expiratory phase in mechanically ventilated patients based on airway flow and pressure deflection: feasibility of using a computer algorithm. Crit Care Med 2008;36(2):455–461.

Milic-Emili J. Dynamic pulmonary hyperinflation and intrinsic PEEP: consequences and management in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Recent Prog Med 1990;81(11):733–737.

MacIntyre NR, McConnell R, Cheng KC. Applied PEEP reduces the inspiratory load of intrinsic PEEP during pressure support. Chest 1997;111(1):188–193.

Marini JJ, Crooke PS 3rd.. A general mathematical model for respiratory dynamics relevant to the clinical setting. Am Rev Respir Dis 1993;147(1):14–24.

Nava S, Bruschi C, Rubini F, Palo A, Iotti G, Braschi A. Respiratory response and inspiratory effort during pressure support ventilation in COPD patients. Int Care Med 1995;21(11):871–879.

Reissmann HK, Ranieri VM, Goldberg P, Gottfried SB. Continuous positive airway pressure facilitates spontaneous breathing in weaning chronic obstructive pulmonary disease patients by improving breathing pattern and gas exchange. Int Care Med 2000;26(12):1764–1772.

Marini JJ, Rodriguez RM, Lamb V. The inspiratory workload of patient-initiated mechanical ventilation. Am Rev Respir Dis 1986;134(5):902–909.

Marini JJ, Capps JS, Culver BH. The inspiratory work of breathing during assisted mechanical ventilation. Chest 1985;87(5):612–618.

Flick GR, Bellamy PE, Simmons DH. Diaphragmatic contraction during assisted mechanical ventilation. Chest 1989;96(1):130–135.

Yang LY, Huang YC, MacIntyre NR. Patient-ventilator synchrony during pressure-targeted versus flow-targeted small tidal volume assisted ventilation. J Crit Care 2007;22(3):252–257.

Manning HL, Shea SA, Schwartzstein RM, Lansing RW, Brown R, Banzett RB. Reduced tidal volume increases ‘air hunger’ at fixed PCO2 in ventilated quadriplegics. Respir Physiol 1992;90(1):19–30.

The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2000;342(18):1301–1308.

Chiumello D, Pelosi P, Calvi E, Bigatello LM, Gattinoni L. Different modes of assisted ventilation in patients with acute respiratory failure. Eur Respir J 2002;20(4):925–933.

Chiumello D, Pelosi P, Taccone P, Slutsky A, Gattinoni L. Effect of different inspiratory rise time and cycling off criteria during pressure support ventilation in patients recovering from acute lung injury. Crit Care Med 2003;31(11):2604–2610.

Chiumello D, Pelosi P, Croci M, Gattinoni L. The effects of pressurization rate on breathing pattern, work of breathing, gas exchange and patient comfort in pressure support ventilation. Eur Respir J 2001;18(1):107–114.

Ho LI, MacIntyre NR. Pressure supported breaths: ventilatory effects of breath initiation and breath termination design characteristics. Crit Care Med 1989;17:526.

Bonmarchand G, Chevron V, Ménard JF, Girault C, Moritz-Berthelot F, Leroy J. Effects of pressure ramp slope values on the work of breathing during pressure support ventilation in restrictive patients. Crit Care Med 1999;27(4):715– 722. Erratum in: Crit Care Med 1999;27(7):1404.

Fabry B, Zappe D, Guttman J, Kuhlen R, Stocker R. Breathing pattern and additional work of breathing in spontaneously breathing patients with different ventilatory demand during inspiratory pressure support and automatic tube compensation. Int Care Med 1997;23(5):545–552.

Haberthür C, Mehlig A, Stover JF, Schumann S, Möller K, Priebe HJ, Guttmann J. Expiratory automatic endotracheal tube compensation reduces dynamic hyperinflation in a physical lung model. Crit Care 2009;13(1):R4.

Leung P, Jubran A, Tobin MJ. Comparison of assisted ventilator modes on triggering, patients’ effort, and dyspnea. Am J Respir Crit Care Med 1997;155(6):1940–1948.

ACCP/SCCM/AARC Task Force. Evidence based guidelines for weaning and discontinuing mechanical ventilation. Chest 2001;120(6 Suppl):375S–395S.

Kallet RH, Campbell AR, Dicker RA, Katz JA, Mackersie RC. Effects of tidal volume on work of breathing during lung-protective ventilation in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. Crit Care Med 2006;34(1):8–14.

MacIntyre NR, McConnell R, Cheng KC, Sane A. Patient-ventilator flow dyssynchrony: flow-limited versus pressurelimited breaths. Crit Care Med 1997;25(10):1671–1677.

Cinnella G, Conti G, Lofaso F, Lorino H, Harf A, Lemaire F, Brochard L. Effects of assisted ventilation on the work of breathing: volume- controlled versus pressure-controlled ventilation. Am J Respir Crit Care Med 1996;153(3):1025– 1033.

Kallet RH, Campbell AR, Alonso JA, Morabito DJ, Mackersie RC. The effects of pressure control versus volume control assisted ventilation on patient work of breathing in acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. Respir Care 2000;45(9):1085–1096. Erratum in: Respir Care 2000;45(11):1416.

Kreit JW, Capper MW, Eschenbacher WL. Patient work of breathing during pressure support and volume-cycled mechanical ventilation. Am J Respir Crit Care Med 1994;149(5):1085–1091.

Parthasarathy S, Tobin MJ. Effect of ventilator mode on sleep quality in critically ill patients. Am J Respir Crit Care Med 2002;166(11):1423–1429.

Toublanc B, Rose D, Glerant JC, Francois G, et al. Assist-control ventilation vs. low levels of pressure support ventilation on sleep quality in intubated ICU patients. Int Care Med 2007;33(7):1148–1154.

Jubran A, Van de Graaff WB, Tobin MJ. Variability of patient-ventilator interaction with pressure support ventilation in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 1995;152(1):129–136.

Kallet RH, Campbell AR, Dicker RA, Katz JA, Mackersie RC. Work of breathing during lung-protective ventilation in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome: a comparison between volume and pressureregulated breathing modes. Respir Care 2005;50(12):1623–1631.

Jaber S, Delay JM, Matecki S, Sebbane M, Eledjam JJ, Brochard L. Volume-guaranteed pressure-support ventilation facing acute changes in ventilatory demand. Intensive Care Med 2005;31(9):1181–1188.

Jaber S, Sebbane M, Verzilli D, Matecki S, Wysocki M,. Adaptive support and pressure support ventilation behavior in response to increased ventilatory demand. Anesthesiology 2009;110(3):620–627.

Imsand C, Feihl F, Perret C, Fitting JW. Regulation of inspiratory neuromuscular output during synchronized intermittent mechanical ventilation. Anesthesiology 1994;80(1):13–22.

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 1988;138(5):1169–1179.