Bs.CKI Nguyễn Khôi

I. Định nghĩa

Thông khí cao tần (HFV: High Frequency Ventilation) là một dạng thông khí cơ học, trong đó sự thông khí với lượng nhỏ dung tích sống đôi khi nhỏ hơn khoảng chết và đặc biệt là tần số hô hấp cực nhanh (2-20Hz hay 120-1200 l/p).

Những điểm lợi của kiểu thông khí này hơn kiểu trợ giúp thông khí thông thường(CMV: Conventional Mechanical Ventilation) ở khả năng giải quyết đầy đủ sự trao đổi oxygen và sự thông khí khi chỉ cung cấp dung tích sống với thể tích rất nhỏ đồng thời vẫn bảo tồn cấu trúc phổi bình thường bằng cách duy trì một áp lực trung bình của đường thở cao. HFV còn có khả năng tạo ra sự thông khí và trao đổi oxygen đầy đủ ở những trẻ sinh non với phổi yếu ớt mà áp lực tạo ra trên đường thở của HFV còn thấp hơn kiểu hỗ trợ hô hấp thông thường, cũng như khả năng khôi phục phế nang bị xẹp tốt hơn. Chính vì lý do đó, HFV đã hạn chế tối đa những tổn thương lên phổi, cải thiện sự trao đổi khí trong hội chứng tràn khí, và giảm nhu cầu sử dụng oxygen.

II. Sơ lược lịch sử

Kỹ thuật này lần đầu tiên được mô tả vào những năm 1970, khi Lunkenheimer và cộng sự  lần đầu việc báo cáo việc sử dụng HFV cho những con chó bị ngưng thở. Sau đó, ứng dụng trên lâm sàng, lần lượt Sjöstrand đã sử dụng thông khí áp lực dương với tần số cao ở người lớn bị suy hô hấp và Carlon cũng đã sử dụng HFV cho những người bị dò khí phế quản màng phổi. Vào 1983, hai tác giả Frantz, Pokora đã có hai báo cáo lần đầu tiên sử dụng HFV ở trẻ sơ sinh. Tiếp theo những báo cáo này có rất nhiều tác giả nghiên cứu HFV ở cả trẻ non tháng, đủ tháng có bệnh lý phổi.

III. Phân loại HFV

Hiện có 3 kiểu máy HFV được cho phép sử dụng trên trẻ sơ sinh tại Hoa Kỳ:

+ Máy thông khí cao tần áp lực dương (HFPPV - High Frequency Positive Pressure Ventilators)

Cũng có nơi gọi với tên HFFI (High Frequency Flow Interrupter) do chúng xuất phát từ máy thở thông thường với tần số thở cài đặt cao nhưng lại không có cả piston gây rung thực sự hay bộ phận nén khí. Chúng hoạt động với tần số từ 60 đến 150 lần/phút. Do đó, những máy thở thông thường cho trẻ sơ sinh có cài đặt nhịp thở lên đến 150 l/p đều có thể tạo ra kiểu thở này.

+ Máy thông khí cao tần dạng nén khí (HFJV - High Frequency Jet Ventilators)

Dạng máy này cung cấp khí bị nén với xung động ngắn trực tiếp vào đường thở qua một canula hay một vòi phun. HFJV có khả năng giữ vững sự thông khí cho mọi kích cỡ đường thở và độ chun giãn phổi. Hệ thống này tạo ra một thể tích khí nén rất nhỏ và hoạt động ở tần số từ 150 – 600 lần/phút (2,5 – 10 Hz), thường nhất là 240 – 420 l/p, ít hơn kiểu thở HFOV. Thở ra trong HFJV là do sự chùng lại thụ động của phổi sau thì hít vào. Dung tích sống trong HFJV khá khó xác định, dường như bằng hay lớn khoảng chết một ít. HFJV được xem là kiểu máy hiệu quả nhất trong những trường hợp rối loạn phổi không đồng nhất có ứ khí CO₂, chẳng hạn như khí thủng mô kẽ phổi. Nó cũng an toàn và hiệu quả khi trẻ cần phải chuyển viện hay dùng khí NO.

+Máy thở dao động cao tần (HFOV - High Frequency Oscillatory Ventilators)

Đây là một dạng của HFV nhưng có sử dụng piston bơm hay rung cơ hoành, hoạt động ở tần số 180 đến 2400 l/p (3-40 Hz) để tạo ra rung động do khí trong và ngoài phổi. Máy tạo rung trong HFO tạo ra khí cung cấp hơi đặc, chúng làm dao động một dòng khí lệch pha để tạo ra sự tăng giảm cả áp lực dương lẫn áp lực âm, hay còn gọi là biên độ dao động. Dung tích sống được cung cấp cho phổi là rất nhỏ kèm với một áp suất trung bình đường thở hằng định. Nhờ đó tránh được áp lực đường thở quá cao như trong máy thông khí thông thường cũng như nó giữ được sự phục hồi của phổi khi áp lực thấp. Loại máy này không có nhiều thông số để điều chỉnh, chỉ có áp lực trung bình đường thở (MAP - Mean Airway Pressure), tần số, và biên độ. Tần số thường cố định cho từng nhóm bệnh nhân cụ thể. Ở trẻ non tháng thường được cài đặt khoảng từ 10 – 15 Hz, ở trẻ đủ tháng 8 – 10 Hz. Tại Nhật, các bác sĩ thường sử dụng khoảng 15 Hz cho trẻ non tháng, và 10 Hz cho trẻ đủ tháng, còn tại Hồng Kông, thông số 12 Hz được áp dụng cho trẻ non tháng và 8 Hz cho trẻ đủ tháng.

IV. Cơ chế hoạt động HFV

Trong nỗ lực làm sáng tỏ cơ chế giúp giữ vững trao đổi khí của phổi khi mà dung tích sống được cung cấp lại nhỏ hơn thể tích khoảng chết, tác giả Chang vào năm 1984 đã mô tả những kiểu vận chuyển khí xảy ra trong HFV như sau:

1. Thông khí trực tiếp của những phế nang đoạn  gần nhất bằng đối lưu đặc

2. Hiệu ứng Pendalluft: dòng khí thiếu đồng bộ giữa các phế nang vì kháng lực của dòng khí khi đi vào phế nang không có tính đối xứng. Điều này gây ra tái lưu thông khí giữa các phế nang và cải thiện sự trao đổi khí

3. Sự hỗn loạn trong những đường dẫn khí lớn tạo ra sự gia tăng trộn lẫn khí

4. Dòng khí hỗn loạn với sự trộn lẫn đối lưu

5. Sự phân tán Taylor: dòng khí xếp lớp với sự vận chuyển bên bằng khuyết tán

6. Sự thông khí song song xuyên qua những phế nang cạnh bên

7. Vận tốc không đối xứng: vận tốc không đối xứng giữa hít vào và thở ra ở điểm phân chia của đường thở làm gia tăng sự vận chuyển khí đối lưu

V. Những hiệu ứng của HFV

Thông khí

Thông khí trong CMV được tính từ nhịp thở và dung tích sống. Ngược lại trong HFV  được tính theo công thức: f^a × V_T^b. Trong đó, a: 0,75 – 1,24; b: 1,5 – 2,2. Trong ứng dụng lâm sàng, để đơn giản, công thức được rút gọn: f × V_T². Do đó, sự thải CO₂ bị ảnh hưởng lớn bởi sự thay đổi Vt hơn là sự thay đổi f. Điều này giải thích tại sao chỉ cần một sự thay đổi rất nhỏ của Vt tạo ra một ảnh hưởng lớn đến thông khí. Hơn nữa, do những đặc điểm của HFV mà dung tích sống được cung cấp là tỉ lệ nghịch với tần số. Để tránh những thay đổi lớn trong thể tích dung tích sống được cung cấp, tần số rung nhìn chung được giữ hằng định trong ứng dụng lâm sàng. Tuy nhiên, bất kỳ  nguyên do nào gây giảm đường kính nội khí quản cũng có thể làm giảm đáng kể thể tích dung tích sống được cung cấp và gây ra một hiệu ứng lớn lên sự thải CO₂ trong HFV. Vì lý do này mà việc chăm sóc ống nội khí quản của bệnh nhân là vấn đề vô cùng quan trọng.

Sự trao đổi oxygen

Cà CMV và HFV đều có chung chiến lược trong trao đổi oxygen. Sự trao đổi này được xác định bằng dung tích phổi (ảnh hưởng bởi MAP) và FiO₂. Điều quan trọng trong cả hai sự thông khí là duy trì đủ dung tích phổi để tránh xẹp phổi và bảo tồn chức năng surfactant để đạt được sự trao đổi oxygen đầy đủ nhất. Không như trong CMV, trong HFV dung tích phổi được duy trì ở mức tương đối hằng định. Sự tương xứng giữa thông khí và tưới máu được cải thiện khi phế nang phục hồi, và khi dung tích phổi gia tăng. Dung tích phổi gần như hằng định trong HFV dẫn đến sự phân phối khí tốt hơn giúp tránh xẹp phổi và đưa đến tỉ lệ thông khí - tưới máu tốt hơn.

Dung tích sống

Dimitriou và cộng sự đã nghiên cứu 2 loại máy HFV thường dùng SensorMedics 3100A và SLE 2000 nhằm xác định thể tích khí cung cấp trong HFV. Thể tích này được đo bởi hệ thống đồng hồ hơi nước. Tác giả nhận thấy thể tích cung cấp trung bình là 2,4 ml/kg, lớn hơn thể tích khoảng chết (2,2 ml/kg). do đó, tác giả chấp nhận rằng thực sự có sự thông khí phế nang trực tiếp trong HFV, nhưng chỉ bằng 50% so với thông khí  bằng CMV. Điều này giải thích tại sao vẫn có tổn thương phổi xảy ra trong HFV.

VI. Ứng dụng lâm sàng

Chỉ định HFV ở sơ sinh

1. Hội chứng dò khí: khí thủng mô kẽ phổi, tràn khí màng phổi, tràn khí trung thất, dò phế quản màng phổi. Điều trị giai đoạn đầu cho hội chứng suy hô hấp

2. Điều trị khi thở CMV thất bại: tăng áp động mạch phổi kéo dài ở sơ sinh, viêm phổi …

3. Gia tăng áp lực ổ bụng như trong viêm ruột hoại tử

Hiện không có tiêu chuẩn thống nhất chung cho việc xác định thất bại trong thông khí bằng CMV nhằm  chỉ định thông khí HFV. Khi trẻ thở bằng HFV, cần phải theo dõi liên tục sự trao đổi khí và thông khí của trẻ. Trẻ có thể cần cho thêm dịch truyền để bồi hoàn thể tích bị mất do sự tái phân phối của dòng máu. Thuốc dãn cơ là cần thiết nhưng có thể ngưng nếu trẻ không chống lại sự hỗ trợ hô hấp của HFV vì nhịp thở tự nhiên có thể hỗ trợ trong suốt quá trình thông khí.

Điều chỉnh cài đặt trong HFV

PaO₂ bị ảnh hưởng chính do sự điều chỉnh của FiO₂ và MAP. Giảm PaCO₂ thường do gia tăng biên độ dao động trong HFV. Tuy nhiên, sự thay đổi tần số HFV có thể ảnh hưởng không thể đoán trước được lên PaCO₂. Như đã nói, gia tăng tần số HFV có thể dẫn đến giảm dung tích sống và gây ra gia tăng PaCO₂. Các bác sĩ chuyên khoa sơ sinh cần nhận thức rằng sự căng phồng phế nang quá mức là nguyên nhân quan trọng dẫn đến thất bại trong thông khí, mặt khác, sự giảm MAP có thể dẫn đến việc cải thiện tiến trình thải CO₂ gây ra do phổi căng phồng. Những đánh giá thường xuyên cả lâm sàng lẫn Xquang là rất quan trọng trong HFV. Khi sử dụng MAP quá mức sẽ thấy trẻ có lồng ngực hình thùng, Xquang có hình ảnh phế trường phổi dãn quá mức như cơ hoành phẳng, bóng tim bị thu nhỏ. Ngoài việc ứ CO₂, những tác hại của bẫy khí cũng làm giảm cung lượng tim và ảnh hưởng đến trao đổi oxygen. Do đó, điều cực kỳ quan trọng là phải loại trừ sự thông khí quá mức trước khi tăng MAP hay biên độ dao động.

VII. Một số biến chứng cùa HFV

1. Bẫy khí gây ra căng phồng phổi quá mức

2. Khí thủng mô kẽ phổi

3. Xuất huyết não và bệnh lý não (nhuyễn chất trắng quanh não thất)

4. Tổn thương khí quản

VIII. Kết luận

HFV đã được sử dụng an toàn và có thể thay thế cho CMV. HFV có thể giúp cứu sống trẻ khi CMV đã thất bại. Nó tốt hơn CMV vì gây ra ít thương tổn cho phổi và cũng được chấp nhận như một chọn lựa hàng đầu đối với trẻ non tháng suy hô hấp. Tuy nhiên, đây cũng chỉ là một thiết bị nên không thể tránh khỏi một số  biến chứng. Do đó, kinh nghiệm là vấn đề tối quan trọng trong vận hành hiệu quả và an toàn đặc biệt cho trẻ sơ sinh non tháng.

Tài liệu tham khảo

1. Andrea L. Lampland, MD; Mark C. Mammel, MD: Assisted Ventilation of the Neonate: High Frequency Ventilation; copyright 2011 by Elsevier Saunder inc. P. 200

2. Andrea L. Lampland, MD; Mark C. Mammel, MD: the role of high frequency ventilation in neonates: Evidence – Based recommendations. Clin Perinatol 34 (2007), P.129-144

3. W Wong, TF Fok, PC Ng, KL Cheung: high frequency ventilation in neonates, HK J peadiatr (new series) 2003; 8; P.113-120.