Lung recruitment

Lung recruitment

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

Theo thuật ngữ sinh lý, huy động phổi là “sự gia tăng thể tích đối với cùng một áp lực” [1]. Về mặt lâm sàng, trường hợp viêm phổi do vi khuẩn có thể giúp giải thích thế nào là huy động phổi. Nhiễm trùng ở thùy phổi tạo ra một hỗn hợp đông đặc của vi khuẩn và tế bào viêm. Phần này của phổi sẽ không thể tiếp cận được với dòng khí, và sẽ không thể huy động được. Tuy nhiên, phần còn lại của phổi có thể bị viêm nhanh chóng nhưng vẫn có thể tiếp cận được với dòng khí. Tác động của trọng lực lên phần sau này, sự không hoạt động của cơ hô hấp ở bệnh nhân an thần và tải trọng do thành ngực gây ra ở bệnh nhân béo phì sẽ tạo ra xẹp phổi phụ thuộc chủ yếu - nhưng cũng có thể tồn tại sự không đồng nhất lớn bên trong phổi. Phần này tạo thành phổi có thể huy động được, có thể được mở lại và giữ nó mở bằng các phương pháp tiếp cận khác nhau (thao tác huy động, tư thế nằm sấp, áp lực dương cuối thì thở ra (PEEP) cao hơn) [1]. Hình thái học của phổi [2] chứ không phải là nguyên nhân của bệnh phổi (ngoài phổi hoặc ngoài phổi) [3] có thể giải thích sự khác biệt đáng kể về khả năng huy động giữa các bệnh nhân.

Việc huy động có thể được đo lường như thế nào?

Phương pháp gián tiếp: oxy hóa, độ giãn nở và chỉ số căng thẳng

Về mặt sinh lý học, phổi được kỳ vọng sẽ giúp cải thiện quá trình trao đổi khí và cơ học hô hấp vì nhiều phế nang hơn tham gia vào quá trình thông khí thông thường. Vấn đề quan trọng trong việc đo lường huy động “chức năng” là những thay đổi trong trao đổi khí và cơ học hô hấp không chỉ phản ánh sự huy động duy nhất. Việc cải thiện oxygen hóa cũng có thể do giảm cung lượng tim, dẫn đến giảm shunt trong phổi. Thật vậy, sự oxygen hóa chỉ liên quan yếu đến quá trình huy động khi được đo bằng chụp cắt lớp vi tính (CT) [4, 5], và shunt cũng có thể được giải thích bởi các tác động trong tim hoặc mạch máu [6].

Cải thiện độ giãn nở ở áp lực cao hơn có thể đại diện cho cả đặc tính cơ học được cải thiện của các đơn vị phổi đã mở cũng như huy động các phế nang đã xẹp trước đó [7]. Độ giãn nở cũng có thể giảm ở mức PEEP cao hơn ngay cả ở những người huy động [8] do đồng thời xảy ra tình trạng quá căng [1, 8, 9].

Huy động phổi theo chu kỳ thở có thể được ước tính bằng chỉ số căng thẳng (stress index - SI), một tham số thu được bằng cách lắp đường cong toán học và đại diện cho hình dạng của đường cong áp lực-thời gian trong một nhịp bơm phồng với lưu lượng không đổi [10]. SI bằng 1 (tức là tăng áp lực tuyến tính) gợi ý nhịp bơm phồng phổi theo chu kỳ thở của các phế nang được thông khí bình thường mà không có căng phế nang quá mức. Huy động theo chu kỳ thở được đề xuất với SI <1 (đường cong lồi, tức là, độ giãn nở tăng lên trong thời kỳ bơm phồng theo chu kỳ thở), trong khi SI > 1 cho thấy sự căng phế nang quá mức (đường cong lõm, tức là độ giãn nở giảm trong thời kỳ bơm phồng theo chu kỳ thở). Những thay đổi liên quan đến PEEP trong chỉ số căng thẳng cho biết liệu bơm phồng theo chu kỳ thở ở một mức PEEP nhất định có gây ra huy động theo chu kỳ thở hay siêu bơm phồng theo chu kỳ thở hay không. Do đó PEEP có nguồn gốc từ SI không tương tự như khả năng huy động của CT scan [11].

Phương pháp trực tiếp

Các kỹ thuật tham khảo: Chụp CT và đường cong áp lực - thể tích

Phương pháp chụp CT dựa trên phân tích voxel-by-voxel. Tùy thuộc vào ngưỡng mật độ được sử dụng cho một voxel có sục khí (ví dụ, – 100 hoặc –200 đơn vị Hounsfield), việc huy động mô được định lượng bằng số lượng mô không được sục khí ở một áp lực nhất định sẽ tái bơm phồng ở áp lực cao hơn; nó thường được biểu thị bằng gam mô trong đó quá trình thông khí được phục hồi, hoặc là tỷ lệ phần tái bơm phồng của tổng trọng lượng phổi [4, 5]. Lượng phổi có thể huy động được với phương pháp này rất khác nhau trong hội chứng suy hô hấp cấp tính từ trung bình đến nặng (ARDS) (trung bình 13 ± 11% tổng trọng lượng phổi) khi tăng áp lực đường thở từ 5 đến 45 cmH₂O, và có mối tương quan cao với mức độ tổn thương phổi [5]. Các phương pháp dựa trên CT không khả thi cho việc sử dụng lâm sàng thông thường vì chúng tốn nhiều thời gian và khiến bệnh nhân phải vận chuyển và nhiễm bức xạ; sau đó sẽ được giảm bớt bằng các giao thức scan.

Khi hợp nhất hai hoặc nhiều đường cong áp lực-thể tích (PV) bắt đầu ở các thể tích phổi cuối kỳ thở ra hoặc mức PEEP khác nhau, sự dịch chuyển theo chiều dọc của đường cong PV với PEEP cao hơn ngụ ý sự huy động [7, 12, 13]. Điều này dựa trên một hành vi giống như trễ

(hysteresis) của phổi (Hình 1). Đường cong PV có thể thu được bằng kỹ thuật bơm phồng chậm liên tục [14] và cần dùng thuốc an thần có hoặc không kèm theo thuốc liệt cơ. Điều thú vị là phương pháp đường cong PV không tương quan với việc huy động dựa trên CT [4]: Chụp CT đo lường sự huy động của mô (giải phẫu) trong khi đường cong PV phát hiện khí được huy động. Nó có tương quan với một cách tiếp cận CT khác có tính đến vùng thông khí kém [15]. Trong trường hợp không có huy động mô trên CT scan, vẫn có thể xuất hiện sự huy động khí (do sự khác biệt về đặc tính mô phổi ở các thể tích khác nhau), nhưng không phải ngược lại [16].

Chụp cắt lớp trở kháng điện

Chụp cắt lớp trở kháng điện (EIT) đang trở nên phổ biến như một kỹ thuật chụp phổi không xâm lấn tại giường [17]. Quan trọng là, EIT không cung cấp hình ảnh về thông khí phổi như chụp CT, nhưng cung cấp thông tin động về thông khí, tức là những thay đổi toàn cục và khu vực về thể tích phổi do những thay đổi trong cài đặt máy thở. Có thể ước tính phần trăm xẹp phế nang có thể huy động được bằng cách đo lường những thay đổi tương đối trong độ giãn nở pixel. Điều này yêu cầu giá trị “tham chiếu” ở PEEP cao và thử nghiệm PEEP giảm dần trên một phạm vi rộng của PEEP (thường từ 24 đến 6 cmH₂O): giảm độ độ giãn nở của pixel khi giảm PEEP là dấu hiệu của sự sụp đổ, trong khi giảm độ độ giãn nở pixel trong khi tăng PEEP là gợi ý quá căng phế nang [18]. Các phương pháp để định lượng việc huy động với EIT bao gồm cả những thay đổi về độ giãn nở pixel và ước tính khối lượng huy động đang được phát triển (NCT04460859).

Hình 1. Hành vi giống như trễ (hysteresis) của phổi động vật có vú. Các đường cong áp lực - thể tích phổi thu được từ một phổi mèo cô lập trong quá trình bơm phồng và xẹp xuống của không khí.1 Trong thời gian bơm phồng, điểm uốn dưới được theo sau bởi một đoạn gần như tuyến tính. Độ trễ áp dụng cho khu vực giữa đường cong bơm phồng và xẹp xuống là do đặc tính sức căng bề mặt và sự huy động và mất huy động của phế nang. Ở một áp lực nhất định, thể tích phổi khi thở ra cao hơn thể tích trong lúc hít vào.1 Nghiên cứu dựa trên: Radford EP (1957) Các nghiên cứu gần đây về các đặc tính cơ học của phổi động vật có vú. Trong: Fenn WO, Rahn H, eds. Sổ tay sinh lý học. Washington, DC: Am Physiol Society, 1964

Siêu âm

Siêu âm phổi (LUS) là một phương thức chẩn đoán hình ảnh tại giường không xâm lấn phổ biến khác [19]. Điểm đánh giá tái sục khí của LUS tương quan với việc huy động phổi do PEEP được định lượng bằng các đường cong PV [20].

Tỷ lệ R/I

Tỷ lệ huy động trên bơm phồng (R/I) thu được với một động tác thở một lần đơn giản có thể được thực hiện với bất kỳ máy thở cơ học nào [8]. Trước tiên cần kiểm tra sự hiện diện của sự đóng đường thở với áp lực mở đường thở tương ứng. Sau đó, thể tích thở ra đo được khi PEEP giảm đột ngột (thường được đánh giá từ 15 đến 5 cmH₂O) bao gồm thể tích khí lưu thông thở ra ở PEEP cao, thể tích bơm phồng dự kiến do PEEP gây ra (tức là, ∆PEEP × độ giãn nở ở PEEP thấp), và thể tích huy động. Khả năng huy động được định nghĩa là tỷ lệ giữa mức độ độ giãn nở của phổi được huy động so với mức độ độ giãn nở của “phổi em bé” (ở PEEP thấp). Trong quá trình vận động, nên giảm nhịp hô hấp xuống 6-8/phút để làm trống đủ các đơn vị phổi mở đã được huy động trước đó. Tỷ lệ R/I tương quan với oxygen hóa (đáp ứng), khoảng chết phế nang, và đáp ứng huyết động [8] và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu để phân biệt người huy động và người không huy động. Việc sử dụng tỷ lệ R/I để thiết lập PEEP cao hơn hoặc thấp hơn đang được nghiên cứu (NCT03963622).

Biết được khả năng huy động của phổi là rất quan trọng để tối ưu hóa việc quản lý thông khí. Cho đến gần đây, không có phương pháp phổ cập thỏa mãn nào sẵn tại giường, điều này có thể giải thích tại sao không có thử nghiệm nào chứng minh tác dụng nhất quán của PEEP. Hy vọng rằng các phương pháp được giới thiệu gần đây sẽ thông báo tốt hơn cho bác sĩ lâm sàng về tác dụng có lợi và có hại của PEEP và cho phép cân nhắc giữa rủi ro và lợi ích của PEEP đối với từng bệnh nhân. Vẫn chưa rõ liệu có cần đạt được và duy trì sự huy động tối đa của phế nang để giảm thiểu tổn thương phổi và tạo điều kiện cho việc chữa lành phổi hay không.

Tài liệu tham khảo

Del Sorbo L, Tonetti T, Ranieri VM (2019) Alveolar recruitment in acute respiratory distress syndrome: should we open the lung (no matter what) or may accept (part of) the lung closed? Intensive Care Med 45:1436–1439. https://doi.org/10.1007/s00134-019-05734-7

Puybasset L, Gusman P, Muller J-C et al (2000) Regional distribution of gas and tissue in acute respiratory distress syndrome. III. Consequences for the effects of positive end-expiratory pressure. Intensive Care Med 26:1215–1227. https://doi.org/10.1007/s001340051340

Thille AW, Richard J-CM, Maggiore S et al (2007) Alveolar recruitment in pulmonary and extrapulmonary acute respiratory distress syndrome: comparison using pressure–volume curve or static compliance. Anesthesiology 106:212–217. https://doi.org/10.1016/S1073-5437(08)70911-2

Chiumello D, Marino A, Brioni M et al (2016) Lung recruitment assessed by respiratory mechanics and computed tomography in patients with acute respiratory distress syndrome. What is the relationship? Am J Respir Crit Care Med 193:1254–1263. https://doi.org/10.1164/rccm.201507-1413OC

Gattinoni L, Caironi P, Cressoni M et al (2006) Lung recruitment in patients with the acute respiratory distress syndrome. New England J Med 12:1775–1786

Mekontso Dessap A, Boissier F, Leon R et al (2010) Prevalence and prognosis of shunting across patent foramen ovale during acute respiratory distress syndrome. Crit Care Med 38:1786–1792. https://doi.org/10.1097/CCM.0b013e3181eaa9c8

Jonson B, Richard J-C, Straus C et al (1999) Pressure–volume curves and compliance in acute lung injury:

evidence of recruitment above the lower inflection point. Am J Respir Crit Care Med 159:1172–1178. https://doi.org/10.1164/ajrccm.159.4.9801088

Chen L, Del Sorbo L, Grieco DL et al (2020) Potential for lung recruitment estimated by the recruitment-toinflation ratio in acute respiratory distress syndrome. A clinical trial. Am J Respir Crit Care Med 201:178–187. https://doi.org/10.1164/rccm.201902-0334OC

Grasso S, Stripoli T, Sacchi M et al (2009) Inhomogeneity of lung parenchyma during the open lung strategy: a computed tomography scan study. Am J Respir Crit Care Med 180:415–423. https://doi.org/10.1164/rccm.200901-0156OC

Terragni PP, Filippini C, Slutsky AS et al (2013) Accuracy of plateau pressure and stress index to identify injurious ventilation in patients with acute respiratory distress syndrome. Anesthesiology 119:880–889. https://doi.org/10.1097/ALN.0b013e3182a05bb8

Chiumello D, Cressoni M, Carlesso E et al (2014) Bedside selection of positive end-expiratory pressure in mild, moderate, and severe acute respiratory distress syndrome. Crit Care Med 42:252–264. https://doi.org/10.1097/CCM.0b013e3182a6384f

Ranieri VM, Eissa NT, Corbeil C et al (1991) Effects of positive end-expiratory pressure on alveolar recruitment and gas exchange in patients with the adult respiratory distress syndrome. Am Rev Respir Dis 144:544–551. https://doi.org/10.1164/ajrccm/144.3_Pt_1.544

Ranieri VM, Giuliani R, Fiore T et al (1994) Volume–pressure curve of the respiratory system predicts effects of PEEP in ARDS: “occlusion” versus “constant flow” technique. Am J Respir Crit Care Med 149:19–27. https://doi.org/10.1164/ajrccm.149.1.8111581

Blanch L, López-Aguilar J, Villagrá A (2007) Bedside evaluation of pressure–volume curves in patients with acute respiratory distress syndrome: current opinion in critical care. Curr Opin Crit Care 13:332–337. https://doi.org/10.1097/MCC.0b013e32811e14f2

Lu Q, Constantin J-M, Nieszkowska A et al (2006) Measurement of alveolar derecruitment in patients with acute lung injury: computerized tomography versus pressure volume curve. Crit Care 10:R95. https://doi.org/10.1186/cc4956

Amato M, De Santis Santiago RR (2016) The recruitability paradox. Am J Respir Crit Care Med 193:1192–1194

Frerichs I, Amato MBP, van Kaam AH et al (2017) Chest electrical impedance tomography examination, data analysis, terminology, clinical use and recommendations: consensus statement of the TRanslational EIT developmeNt stuDy group. Thorax 72:83–93. https://doi.org/10.1136/thoraxjnl-2016-208357

Costa ELV, Borges JB, Melo A et al (2009) Bedside estimation of recruitable alveolar collapse and hyperdistension by electrical impedance tomography. Intensive Care Med 35:1132–1137. https://doi.org/10.1007/s00134-009-1447-y

Mayo PH, Copetti R, Feller-Kopman D et al (2019) Thoracic ultrasonography: a narrative review. Intensive Care Med 45:1200–1211. https://doi.org/10.1007/s00134-019-05725-8

Bouhemad B, Brisson H, Le-Guen M et al (2011) Bedside ultrasound assessment of positive end-expiratory pressure–induced lung recruitment. Am J Respir Crit Care Med 183:341–347. https://doi.org/10.1164/rccm.201003-0369OC