Tương tác não-phổi trên bệnh nhân tổn thương não có thở máy

Tương tác não-phổi trên bệnh nhân tổn thương não có thở máy

Brain–lung interactions and mechanical ventilation in patients with isolated brain injury

Mairi Ziaka & Aristomenis Exadaktylos.

Critical Care volume 25, Article number: 358 (2021)

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

Tóm tắt

Trong thập kỷ qua, các nghiên cứu thực nghiệm và lâm sàng đã chứng minh rằng chấn thương não cấp tính (ABI, acute brain injury) đơn lẻ có thể gây rối loạn chức năng nghiêm trọng của các cơ quan và hệ thống ngoại vi. Trong tất cả các cơ quan và hệ thống đích tiềm năng, phổi dường như là nơi dễ bị tổn thương nhất sau chấn thương sọ não (BI, brain injury). Sinh lý bệnh của những tương tác não - phổi này rất phức tạp và liên quan đến phù phổi do thần kinh, viêm, thoái hóa thần kinh, dẫn truyền thần kinh, ức chế miễn dịch và rối loạn chức năng của hệ thống tự trị. Tác động toàn thân của chất trung gian gây viêm ở bệnh nhân BI tạo ra một môi trường viêm toàn thân làm cho các cơ quan ngoại sọ dễ bị tổn thương do các thủ thuật thứ cấp làm tăng phản ứng viêm, chẳng hạn như thở máy (MV, mechanical ventilation), phẫu thuật và nhiễm trùng. Thật vậy, các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khi có môi trường viêm toàn thân, các biện pháp can thiệp chăm sóc thần kinh cụ thể - chẳng hạn như MV - có thể góp phần đáng kể vào sự phát triển của tổn thương phổi, bất kể cơ chế cơ bản nào. Mặc dù kiến thức hiện tại hỗ trợ thông khí bảo vệ ở bệnh nhân BI, nhưng cần lưu ý rằng tổn thương phổi liên quan đến ABI có các cơ chế riêng biệt liên quan đến các tương tác phức tạp giữa não và phổi. Trong bối cảnh này, vai trò của sinh lý bệnh ngoài sọ, đặc biệt là ở phổi, thường bị bỏ qua, vì hầu hết các bác sĩ tập trung vào chấn thương nội sọ và rối loạn chức năng não. Tổng quan hiện tại nhằm mục đích lấp đầy khoảng trống này bằng cách mô tả sinh lý bệnh của các biến chứng do tổn thương phổi ở những bệnh nhân có ABI đơn lẻ,

Giới thiệu

ABI, chẳng hạn như chấn thương sọ não (TBI, traumatic brain injury), xuất huyết trong não, xuất huyết dưới nhện (SAH, subarachnoid haemorrhage), và đột quỵ do thiếu máu cục bộ cấp tính, là một vấn đề sức khỏe cộng đồng nghiêm trọng; tỷ lệ mắc bệnh và tử vong cao và những người sống sót thường bị khuyết tật thần kinh rộng rãi [1, 2]. Nó đã được chứng minh rằng BI không chỉ giới hạn trong hệ thống thần kinh trung ương [3], nhưng có thể mở rộng đến các cơ quan và hệ thống ở xa, và cuối cùng có thể dẫn đến các biến chứng ngoại sọ, bao gồm tổn thương hô hấp, tim, thận, bạch huyết và gan [2, 4, 5] (Hình  1). Sinh lý bệnh của tương tác não-phổi rất phức tạp và liên quan đến phù phổi do thần kinh (NPO, neurologic pulmonary edema), phản ứng miễn dịch, viêm, thoái hóa thần kinh, dẫn truyền thần kinh và rối loạn chức năng của hệ thống thần kinh tự trị [1, 6].

Trong tất cả các cơ quan và hệ thống đích tiềm năng, phổi dường như dễ bị tổn thương nhất sau BI [2, 7]. Biến chứng lồng ngực rất phổ biến ở bệnh nhân ABI [8]. BI gây ra những thay đổi về cơ học của hệ hô hấp, chẳng hạn như tăng tính đàn hồi và sức cản đường thở [9], và dẫn đến viêm toàn thân và phổi, cũng như tăng áp lực thủy tĩnh phổi và tính thấm nội mô [8].

Mặt khác, ảnh hưởng của tình trạng viêm toàn thân và phổi ở bệnh nhân BI tạo ra một môi trường viêm toàn thân làm cho phổi dễ bị tổn thương hơn do các quy trình chăm sóc thần kinh thứ phát làm tăng phản ứng viêm, chẳng hạn như MV [7]. Thật vậy, MV ở bệnh nhân BI đưa ra một số thách thức riêng. Cài đặt máy thở phải được định hướng đến các tác dụng phụ có thể xảy ra đối với mạch máu não, tương tác của thông khí với tuần hoàn nội sọ, dự trữ tuần hoàn não và độ giãn nở của não, để tránh tăng áp lực nội sọ và giảm lưu lượng máu não (CBF) [10]. Thật không may, chiến lược thông khí tối ưu ở bệnh nhân BI có và không có tổn thương hô hấp vẫn chưa rõ ràng. Mặc dù thông khí bảo vệ không thể dễ dàng áp dụng ở bệnh nhân BI, nhưng kiến thức hiện tại cho thấy rằng nó làm tăng khả năng bảo vệ sinh lý thần kinh và có vẻ thích hợp hơn ở những bệnh nhân bị bệnh nặng với BI [11, 12].

Hình 1 Các biến chứng chính ngoài sọ ở bệnh nhân chấn thương sọ não cấp tính đơn lẻ. ALI, Tổn thương phổi cấp tính; ARDS, Hội chứng nguy kịch hô hấp cấp tính

Mục đích của tổng quan hiện tại gồm hai phần: thứ nhất, mô tả sinh lý bệnh của các biến chứng do tổn thương phổi ở những bệnh nhân có ABI đơn lẻ, và thứ hai, để thảo luận về tác động có thể có của MV ở những bệnh nhân chăm sóc thần kinh có phổi bình thường.

Tổn thương phổi trong tổn thương não cấp tính

Các biến chứng phổi thường gặp nhất và nguyên nhân chính của suy hô hấp cấp ở bệnh nhân sau BI bao gồm viêm phổi liên quan đến việc hít sặc hoặc sử dụng máy thở, phù phổi do thần kinh và hội chứng nguy kịch hô hấp cấp tính (ARDS) [13].

Viêm phổi liên quan đến thở máy

Tỷ lệ viêm phổi liên quan đến thở máy (VAP, ventilator-associated pneumonia) ở bệnh nhân ABI thay đổi từ 21 đến 60% [14, 15, 16], với tỷ lệ gộp chung là 36% [17].

Mặc dù VAP là một biến chứng thường gặp ở bệnh nhân ICU nói chung, nhưng bệnh nhân mắc BI nghiêm trọng có nguy cơ mắc VAP cao hơn [18, 19]. Cơ chế chính xác của việc tăng tần suất VAP ở bệnh nhân ABI vẫn chưa được làm rõ. Sự thay đổi mức độ ý thức và hít sặc hoặc vi hít sặc là những yếu tố nguy cơ được biết đến nhiều [20]. Hơn nữa, BI nặng hơn khi nhập viện (Thang điểm hôn mê Glasgow, GCS <9) có liên quan đến tỷ lệ mắc VAP cao hơn, có lẽ là do nhu cầu MV và an thần kéo dài [21]. Ngoài ra, chứng khó nuốt liên quan đến BI có liên quan đến tỷ lệ mắc bệnh viêm phổi cao hơn [22]. Hơn nữa, phản ứng viêm toàn thân ở bệnh nhân BI nặng có thể dẫn đến việc phát triển bệnh viêm phổi bệnh viện [21]. Thực tế đã phát hiện ra rằng ức chế miễn dịch do ABI gây ra và tương tác não - phổi có thể dẫn đến viêm hệ thống, tổn thương phổi và nhiễm trùng [5]. Điều tương tự cũng xảy ra đối với ảnh hưởng của chúng đối với khả năng thực bào bị giảm của đại thực bào phế nang [23]. Ngoài ra, các nghiên cứu trên bệnh nhân BI và mô hình động vật của ABI chỉ ra rằng có sự sản xuất lớn trong nội sọ của các cytokine gây viêm.

Khi hàng rào máu não (BBB, blood–brain barrier) bị suy giảm, việc giải phóng các cytokine này vào hệ tuần hoàn được tăng cường, kích hoạt các thác viêm [24, 25], với sự ức chế miễn dịch và nhiễm trùng sau đó [6]. Ngoài ra, các phân nhóm cụ thể của ABI chẳng hạn như bệnh nhân TBI, bị suy thượng thận thứ phát cấp tính [26], dẫn đến việc tiếp xúc nhiều hơn với tình trạng viêm hệ thống và ức chế chưa phát triển, với tỷ lệ nhiễm trùng bệnh viện tăng cao sau đó, và đặc biệt là VAP [27, 28].

Các yếu tố nguy cơ khác đối với VAP bao gồm tuổi trẻ, lạm dụng rượu và ma túy, truyền barbiturat, hút thuốc, mở khí quản, truyền máu khi nhập viện, hạ thân nhiệt trị liệu và hít sặc dịch dạ dày trước khi đặt nội khí quản [16, 20]. Hơn nữa, các yếu tố như chấn thương lồng ngực, bỏ qua tư thế đầu cao trong khi MV, và ít sử dụng kháng sinh dự phòng làm tăng nguy cơ VAP [4, 5, 29]. Bệnh phổi mãn tính, biến đổi xuất huyết và mức độ nghiêm trọng của đột quỵ khi nhập viện là các yếu tố nguy cơ bổ sung của VAP [30].

Phù phổi do thần kinh

NPO đã được định nghĩa là sự thoát mạch của chất lỏng giàu protein vào khoảng kẽ và phế nang của phổi sau các bệnh lý khác nhau của hệ thần kinh trung ương (ví dụ như đột quỵ, SAH, xuất huyết dưới màng cứng, tình trạng động kinh, nhiễm trùng hệ thần kinh trung ương và TBI ) [31, 32, 33, 34]. Chẩn đoán NPO dựa trên sự hiện diện của suy hô hấp, giảm oxy máu, thâm nhiễm phế nang hai bên với thâm nhiễm lan tỏa ở cả hai phổi, và thiếu bằng chứng của suy tim trái nếu không có các nguyên nhân khác của ARDS [35, 36].

Mặc dù có nhiều nghiên cứu đang được tiến hành, sinh lý bệnh của NPO vẫn còn đang được tranh luận và một số lý thuyết đã được đưa ra [7, 37]. Tuy nhiên, lý thuyết phổ biến nhất cho rằng sự gia tăng đột ngột ICP dẫn đến quá kích giao cảm và giải phóng ồ ạt catecholamine vào hệ tuần hoàn, dẫn đến co mạch toàn thân sau đó [35, 38, 39]. Sự co mạch toàn thân và sức cản toàn thân tăng cao chuyển máu từ hệ thống đến tuần hoàn phổi. Sự gia tăng áp suất thủy tĩnh sau đó trong mao mạch phổi tạo ra sự phát triển của phù phổi dịch thấm và làm tổn thương hàng rào mao mạch phế nang. Sự phá hủy cấu trúc của nội mô mao mạch dẫn đến rò rỉ dịch giàu protein vào khoảng kẽ và phế nang [37, 38, 39].

Nó đã được chứng minh rằng ở hầu hết bệnh nhân (tức là, 71%) sự khởi đầu của các triệu chứng là cấp tính (<4 giờ, 30–60 phút sau chấn thương thần kinh cấp tính), mặc dù NPO cũng có thể bị trì hoãn (12-72 giờ sau khi bị tổn thương thần kinh cấp tính) [33, 40]. Các yếu tố nguy cơ đối với sự xuất hiện của NPO bao gồm tuổi già, BI nặng hơn, điều trị chậm trễ và phẫu thuật động mạch đốt sống [41, 42].

Bất chấp những tiến bộ gần đây trong việc hiểu sinh lý bệnh của NPO, các lựa chọn điều trị còn hạn chế và chủ yếu là hỗ trợ. Tiên lượng nói chung là xấu, với tỷ lệ tử vong từ 60 đến 100% [43].

Hội chứng nguy kịch hô hấp cấp tính

ARDS là một dạng suy hô hấp cấp tính gây nguy hiểm đến tính mạng, đặc trưng bởi sự kết hợp của giảm oxy máu kháng trị và phổi cứng sau tổn thương ban đầu [44, 45]. Theo định nghĩa của Berlin năm 2012, ARDS được định nghĩa là tình trạng giảm oxy máu nghiêm trọng khởi phát cấp tính - được thiết lập trong vòng một tuần sau khi bị tổn thương lâm sàng đã biết hoặc các triệu chứng hô hấp tồi tệ hơn mà không giải thích được đầy đủ do phù phổi, với thâm nhiễm phổi hai bên khi chụp X-quang phổi hoặc CT [46].

Tổn thương phổi cấp (ALI)/ARDS thường gặp ở bệnh nhân BI [31, 47], với tỷ lệ được báo cáo là từ 5 đến 30%, tùy thuộc vào loại BI cụ thể và tiêu chí đưa vào được các nghiên cứu khác nhau áp dụng [7]. Một nghiên cứu tiền cứu thu nhận 192 bệnh nhân với một loạt các rối loạn thần kinh và báo cáo tỷ lệ mắc ALI/ARDS là 35% [48]. Đối với những bệnh nhân có GCS dưới 9, tỷ lệ mắc được báo cáo là từ 20 đến 30% [13, 49, 50, 51]. ALI và ARDS đã được báo cáo ở 15–40% bệnh nhân bị SAH [52], trong khi tỷ lệ mắc bệnh TBI đơn lẻ tương đương được phát hiện là khoảng 20–25% [31, 47].

Các quá trình sinh lý bệnh của ARDS liên quan đến ABI rất phức tạp và được thảo luận chi tiết trong Phần Sinh lý bệnh. Tuy nhiên, các nghiên cứu thực nghiệm và lâm sàng cho thấy rằng có sự khác biệt về con đường gây viêm giữa ARDS có nguồn gốc thần kinh và ARDS không phải do thần kinh [31, 47]. Như đã thảo luận trước đây, ABI gây ra phản ứng viêm toàn thân, với sự thâm nhập vào phổi của bạch cầu đa nhân trung tính, giải phóng cytokine và ức chế miễn dịch, do đó làm tăng nguy cơ nhiễm trùng, và đặc biệt là viêm phổi [5, 21, 22, 23, 53]. Hơn nữa, cường giao cảm gây ra sự phóng thích tối đa của catecholamine vào hệ tuần hoàn dẫn đến NPO [37, 38, 39], một thực thể khác biệt với ARDS [10]. Ngoài ra, bằng chứng thực nghiệm cho thấy rằng tăng áp nội sọ làm tăng mức nước phổi ngoài mạch ở những vùng phổi kém thông khí và có thể trực tiếp làm tăng tình trạng viêm phổi [54]. Tất cả các cơ chế này góp phần vào sự phát triển ALI/ARDS ở bệnh nhân ABI và phổi khỏe mạnh trước đó, và cần được xem xét khi áp dụng các can thiệp chăm sóc thần kinh như MV, có thể gây ra phản ứng viêm [10].

Sự phát triển ALI ở bệnh nhân ABI có liên quan đến tỷ lệ tử vong tăng gấp ba lần và rối loạn chức năng thần kinh tồn dư nghiêm trọng [13]. Ở bệnh nhân ABI, mức độ nghiêm trọng của một biến cố thần kinh có thể được đặc trưng bởi GCS ban đầu và những bất thường trong chụp cắt lớp vi tính não ban đầu và đã được xác định là một yếu tố nguy cơ cho sự phát triển của ALI/ARDS [49, 50]. Hơn nữa, việc sử dụng các chất vận mạch, tiền sử lạm dụng thuốc và tăng huyết áp đã được mô tả là các thông số nguy cơ bổ sung cho sự phát triển của suy hô hấp cấp tính [7, 47]. Cuối cùng, các yếu tố dự báo sự phát triển của ALI bao gồm tuổi già, ngừng tim, suy tim, bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính, rối loạn chức năng tim mạch, thận hoặc huyết học [55], nhiễm trùng huyết, sốc, truyền máu và viêm phổi [52].

ALI ở bệnh nhân BI đã được báo cáo là có hai đỉnh, đỉnh sớm vào ngày 2-3 sau khi bắt đầu MV, và đỉnh thứ hai vào ngày 7-8 [56].

Sinh lý bệnh của chấn thương phổi ở bệnh nhân có bệnh lý não đơn lẻ

Sự phát triển của các biến chứng phổi ngay sau khi bắt đầu sử dụng BI đã được tìm thấy trong một số nghiên cứu lâm sàng và thực nghiệm và được công nhận rõ ràng. Mặc dù hầu hết các dữ liệu thực nghiệm và lâm sàng đều ủng hộ sự tồn tại của tương tác mạnh giữa não và phổi [57], sinh lý bệnh của tổn thương phổi ở bệnh nhân BI vẫn còn đang được thảo luận. Các cơ chế khác nhau đã được mô tả, bao gồm viêm thần kinh, tổn thương qua trung gian dẫn truyền thần kinh, NPO, và các tác dụng phụ bất lợi của việc quản lý điều trị [58, 59] (Hình  2).

Kích hoạt giao cảm và lý thuyết vụ nổ (blast theory)

ABI là một quá trình cơ học - sinh học cấp tính phát triển theo thời gian. Trong giai đoạn đầu, hoạt động giao cảm tăng lên do tăng ICP dẫn đến giải phóng catecholamine lớn và có thể là sự phát triển của NPO [38, 60]. Cơn bão catecholamine này dẫn đến sự truyền máu nhanh chóng và ồ ạt từ hệ thống tuần hoàn đến phổi, dẫn đến sự thoát mạch của dịch trong phế nang và khoảng kẽ do áp suất thủy tĩnh [60].

Lý thuyết "chấn thương do vụ nổ" được chấp nhận rộng rãi nhất trong số một số lý thuyết đã được đề xuất để giải thích sinh lý bệnh của NPO [60]. Thuyết “chấn thương do vụ nổ” cho rằng có sự gia tăng thoáng qua áp lực nội mạch do cơn bão catecholamine theo sau ABI. Sự gia tăng áp lực nội mạch này làm hư hỏng màng phế nang-mao mạch, do đó dẫn đến NPO [60]. Giả thuyết này phù hợp với tỷ lệ phổi/protein thấp [61]. Tuy nhiên, một nghiên cứu thực nghiệm về tăng áp nội sọ đã phát hiện ra rằng có sự tích tụ của protein ngoài mạch máu phổi và chỉ ra rằng tính thấm cao [62]. Vai trò quan trọng của phóng điện giao cảm trong cơ chế bệnh sinh của NPO được hỗ trợ thêm bởi một nghiên cứu thực nghiệm phát hiện ra rằng những thay đổi huyết động là nguyên nhân gây ra những hiện tượng này. Hơn nữa, việc loại bỏ đáp ứng tăng huyết áp ở chuột bị tổn thương não bằng cách điều trị trước với thuốc đối kháng α-adrenergic đã bảo toàn tính toàn vẹn của màng mao mạchphế nang [63]. Ngoài ra, kiến thức hiện tại cho thấy rằng việc sử dụng sớm thuốc chẹn beta ở bệnh nhân TBI nặng làm giảm tỷ lệ tử vong khi nhập viện và cải thiện kết quả chức năng lên đến 6 tháng sau chấn thương [64]. Mặc dù sự kết hợp của lực thủy tĩnh và tính thấm suy giảm đóng một vai trò trong cơ chế bệnh sinh của NPO, nó không thể giải thích sự thoát mạch của hồng cầu trong dịch rửa phế quản phế nang [31, 47]. Có ý kiến cho rằng tăng huyết áp mao mạch dường như có liên quan đến sinh lý bệnh phức tạp của NPO [65].

Hình 2 Sinh lý bệnh của tổn thương phổi trên bệnh nhân chấn thương sọ não cấp tính biệt lập. ALI, Tổn thương phổi cấp tính; ARDS, Hội chứng suy hô hấp cấp tính

Ngược lại, một số báo cáo trường hợp đã báo cáo rằng NPO phát triển ở bệnh nhân BI mà không có bất ổn về huyết động, và điều này cho thấy yếu tố khởi phát có thể là co mạch phổi đơn lẻ, được điều chỉnh bởi cơn bão catecholamine ngay sau BI [66]. Điều này được hỗ trợ thêm bởi một số nghiên cứu thực nghiệm sử dụng chất đối kháng thụ thể α-adrenergic, vì những nghiên cứu này chỉ ra rằng việc bất hoạt các thụ thể αadrenergic của mạch phổi có thể ngăn cản sự phát triển của NPO [67]. Hơn nữa, Peterson et al. [68] đã tiến hành một nghiên cứu trên cừu gây mê với ICP tăng dần sau khi điều trị bằng thuốc đối kháng α-adrenergic. Các tác giả báo cáo rằng NPO đã được ngăn chặn, mà không có ảnh hưởng nghiêm trọng đến huyết động toàn thân, cũng như phù hợp với hoạt hóa adrenergic ở phổi đơn lẻ [68].

Lý thuyết cú đánh kép

Ngoài các lý thuyết về “lý thuyết vụ nổ” và lý thuyết “quá mẫn cảm adrenergic của tiểu tĩnh mạch phổi”, phản ứng viêm hệ thống dường như đóng một vai trò không thể thiếu trong cơ chế bệnh sinh của tổn thương phổi ở bệnh nhân ALI [67]. Các nghiên cứu lâm sàng và thực nghiệm trên bệnh nhân BI và mô hình động vật của ABI chỉ ra rằng có một dòng thác sinh hóa tế bào khổng lồ, với sự sản xuất nội sọ của các cytokine tiền viêm. Do BBB bị suy giảm, việc giải phóng các cytokine này vào hệ tuần hoàn được tăng cường, dẫn đến việc kích hoạt các tầng viêm [24, 69]. Tế bào tiểu thần kinh đệm (microglia) và tế bào hình sao (astrocytes) có thể tham gia vào quá trình sản xuất nội sọ của các cytokine gây viêm [1]. Microglia, đại thực bào não thường trú, được kích hoạt về mặt hình thái và chức năng ngay sau BI [70, 71] và tạo ra nhiều loại phân tử tiền viêm, bao gồm interleukin (IL)-1, IL-6, IL-8, và yếu tố hoại tử khối u (TNF-α) [24]. Ngoài ra, hoạt hóa tế bào vi mô đóng một vai trò quan trọng trong việc thay đổi BBB - bằng cách cho phép giải phóng các chất trung gian vào tuần hoàn hệ thống và thâm nhập của các bạch cầu đã lưu thông vào não [72, 73]. Do đó, những hiện tượng này có thể giải thích cho các rối loạn chức năng của cơ quan ngoại sọ được thấy ở những bệnh nhân bị BI đơn lẻ [74]. Đề xuất này phù hợp với nghiên cứu của Fisher et al. (1999), người đã báo cáo nồng độ cytokine tăng cao trong dịch rửa phế quản phế nang ở bệnh nhân BI nặng [75]. Để hỗ trợ cho những phát hiện này, một nghiên cứu được công bố sau đó đã báo cáo rằng phổi của người hiến tặng có nồng độ IL-8 cao lấy từ bệnh nhân chết não có liên quan đến rối loạn chức năng ghép, tử vong sớm của người nhận và tiên lượng xấu sau ghép phổi [76].

Những phát hiện này được hỗ trợ thêm bởi một số nghiên cứu thử nghiệm. Kalsotra và cộng sự. đã báo cáo sự di chuyển rõ rệt của các tế bào viêm vào đường thở và khoảng phế nang trong 24 giờ sau khi bắt đầu BI trên mô hình động vật. Điều này đi kèm với việc tăng cường sản xuất leukotriene B₄ ở phổi [77]. Trong một nghiên cứu thử nghiệm, Campbell et al. cho thấy rằng việc sử dụng IL-1β nội sọ làm tăng sản xuất chemokine ở gan, sau đó là sự gia tăng nồng độ bạch cầu trung tính trong não, gan và máu [78]. Một nghiên cứu bổ sung trên động vật bị xuất huyết trong não gây ra bằng thực nghiệm đã ủng hộ giả thuyết rằng ABI có liên quan đến chứng viêm thần kinh đáng kể, với biểu hiện rõ rệt của phân tử kết dính nội bào (ICAM)-1 và yếu tố mô ở cả não và phổi. Wu và cộng sự lưu ý rằng biểu hiện ở phổi của các chất trung gian này có liên quan đến sự thay đổi hình thái ở phổi [79]. Theo cách tương tự, trong một mô hình SAH thực nghiệm, phổi có biểu hiện đáng kể của ICAM-1, phân tử kết dính tế bào mạch máu (VCAM)-1, và E-selectin [80].

Do đó, một số nghiên cứu lâm sàng và thực nghiệm trên bệnh nhân đột quỵ và mô hình động vật ủng hộ giả thuyết về sự ức chế miễn dịch do đột quỵ [4, 5]. Sự hoạt hóa của hệ thống miễn dịch trong đột quỵ cũng được đặc trưng bởi hai đỉnh. Đỉnh đầu tiên là kích hoạt thoáng qua sớm [81, 82], tiếp theo là đỉnh thứ hai muộn hơn do ức chế miễn dịch toàn thân [82]; những đáp ứng miễn dịch này bao gồm giảm nhanh tế bào lympho máu ngoại vi và vô hiệu hóa chức năng của bạch cầu đơn nhân [83]. Nó cũng đã được báo cáo rằng cơn bão catecholamine liên quan đến ABI có thể tương quan với chứng giảm bạch huyết [84]. Cơ chế di truyền bệnh này cũng được hỗ trợ bởi một nghiên cứu thử nghiệm trên chuột sau đột quỵ, cho thấy rằng chất đối kháng ß làm giảm tỷ lệ biến chứng do vi khuẩn, đây có thể là bằng chứng cho thấy catecholamine có vai trò không thể thiếu trong quá trình sinh bệnh của ức chế miễn dịch [84]. Nghiên cứu tương tự cũng chỉ ra rằng việc sản xuất interferon (IFN)-bị tổn hại và phản ứng của tế bào T và chất diệt tự nhiên bị giảm - dẫn đến thất bại trong việc bảo vệ kháng khuẩn và dẫn đến nhiễm trùng do vi khuẩn [84].

Kết luận, tác động toàn thân của các chất trung gian gây viêm ở bệnh nhân BI tạo ra một môi trường viêm toàn thân và “cú đánh đầu tiên” làm cho các cơ quan ngoại sọ dễ bị tổn thương bởi các thủ thuật thứ cấp làm tăng viêm, chẳng hạn như MV, phẫu thuật và nhiễm trùng, tức là “cú đánh thứ hai”[7].

Các chiến lược thở máy trong chấn thương sọ não cấp tính: Điều gì khác biệt?

MV là một công cụ cứu cánh trong quản lý điều trị, và thường được thực hiện ở bệnh nhân BI [4, 5]. Mặc dù có tác dụng cứu người, MV có thể làm trầm trọng thêm tình trạng viêm phổi và hệ thống, do đó dẫn đến ALI [1]. Hơn nữa, người ta đã chứng minh rằng MV truyền thống với thể tích khí lưu thông (V_T) cao là một yếu tố nguy cơ độc lập đối với ALI ở những bệnh nhân BI bị bệnh nặng [85]. Do đó, MV có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự xuất hiện của suy hô hấp cấp ở bệnh nhân BI [10].

Các cơ chế bệnh sinh bao gồm căng quá mức, xẹp phế nang lặp đi lặp lại và tái giãn nở trong mỗi nhịp thở [86]. Hơn nữa, tổn thương phổi liên quan đến máy thở có thể được kích hoạt bởi sự chuyển đổi các kích thích cơ học sang sinh học trong phổi [87]. Kết quả là gây ra một đợt viêm có hại, có liên quan đến tổn thương mô cục bộ và khả năng lây lan đến các cơ quan và hệ thống ngoài phổi, một quá trình thường liên quan đến suy đa cơ quan [88].

Mặt khác và như đã đề cập ở trên, suy hô hấp là một biến chứng thường gặp ở những bệnh nhân BI bị bệnh nặng. Mặc dù thiếu bằng chứng về việc quản lý bệnh nhân ABI và suy hô hấp, nhưng rõ ràng là chiến lược thở máy nên bảo vệ gấp đôi phổi và não.

Tình trạng thiếu oxy thường gặp ở bệnh nhân chăm sóc thần kinh, và có cơ sở rõ ràng rằng áp lực một phần oxy trong động mạch 58 mmHg hoặc SpO₂ dưới 90% trong vài giờ đầu sau khi bắt đầu BI có liên quan đến nguy cơ tử vong gấp đôi [89]. Ngoài ra, mức độ giảm oxy máu như vậy có thể dẫn đến giảm cung cấp oxy qua não, cuối cùng có thể gây tăng áp lực nội sọ do giãn mạch qua trung gian giảm oxy máu [90].

Các hướng dẫn gần đây của Hiệp hội Y học Chăm sóc Đặc biệt Châu Âu [12] về MV cho bệnh nhân ABI đề xuất rằng khoảng mục tiêu tối ưu của PaO₂ phải là từ 80 đến 120 mmHg [91].

Thể tích khí lưu thông

Mặc dù đã có tài liệu chứng minh rằng MV bảo vệ — với V_T thấp và áp lực dương cuối thì thở ra (PEEP) — làm giảm tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân ARDS, vẫn chưa rõ liệu chiến lược thở máy này có nên được mở rộng cho tất cả bệnh nhân nặng hay không [92], và cần lưu ý rằng chiến lược thở máy bảo vệ có thể dẫn đến tự gây tổn thương phổi [92] và tăng CO₂ máu [85]. Đặc biệt ở bệnh nhân BI, PaCO₂ tăng khiêm tốn có liên quan đến giãn mạch não, dẫn đến tăng áp lực nội sọ và thể tích máu não cao hơn [10, 85]. Mặt khác, bệnh nhân BI được thông khí truyền thống với V_T cao, trên cơ sở nhận xét rằng giảm CO₂ máu làm giảm ICP, và để duy trì ICP bình thường [10]. Tuy nhiên, tình trạng tăng thông khí và dẫn đến giảm CO₂ máu có thể gây bất lợi cho bệnh nhân BI, đặc biệt là trong 24 giờ đầu tiên sau khi bắt đầu biến cố, khi cân bằng nội môi của não bị suy giảm nghiêm trọng [93, 94]. Như đã thảo luận trước đây, MV có V_T cao có thể gây thêm chấn thương não và phổi (tức là "cú đánh thứ hai") và suy các cơ quan ngoại sọ [7]. Thật không may là - do các cơ chế sinh lý bệnh khác nhau của ALI và các vấn đề an toàn - hầu hết các thử nghiệm quan trọng về thông khí bảo vệ phổi đều loại trừ bệnh nhân ABI. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã báo cáo rằng thông khí với V_T thấp giúp bảo vệ sinh lý thần kinh tốt hơn và điều này có liên quan đến tỷ lệ ALI thấp hơn ở những bệnh nhân thần kinh nặng [13, 95, 96], mặc dù vẫn còn tranh luận về việc liệu chiến lược thông khí bảo vệ có nên được không ngoại suy cho môi trường trước khi nhập viện và cấp cứu trong giai đoạn hồi sức cấp tính (12–24 giờ) [97]. Mặc dù thiếu bằng chứng chắc chắn, các khuyến nghị gần đây của Hiệp hội ICM Châu Âu cho thấy có sự đồng thuận rằng khoảng PaCO₂ tối ưu nằm trong khoảng 35–45 mmHg [91]. MV bảo vệ với V_T 6–8 ml/kg có thể giúp tránh ALI [4, 5, 10, 91].

PEEP

PEEP là một phần của chiến lược thông khí bảo vệ để cải thiện khả năng cung cấp oxy và dộ giãn nở của phổi. PEEP không chỉ có thể ngăn ngừa sự xẹp phế nang mà còn có thể huy động những phế nang bị xẹp. Điều này sau đó cải thiện vi tuần hoàn não, và cuối cùng làm giảm xẹp phổi [1, 4, 5, 88, 98]. Tuy nhiên, ở bệnh nhân BI, PEEP cũng có thể làm thay đổi CBF, giảm sự trở lại của tĩnh mạch não và tăng ICP [85, 99, 100]. Cơ chế của tăng ICP bằng PEEP rất phức tạp và liên quan đến nhiều yếu tố, bao gồm độ giãn nở nội sọ và lồng ngực, các thông số huyết động toàn thân, sự hiện diện của giảm thể tích tuần hoàn và tự điều hòa não [1,4, 5, 10]. Các nghiên cứu quan sát đã chứng minh rằng PEEP cao ở bệnh nhân BI dẫn đến giảm áp lực tưới máu não (CPP) và CBF - do suy giảm các thông số huyết động của tuần hoàn hệ thống và đặc biệt là áp lực động mạch trung bình (MAP) [101, 102]. Tuy nhiên, có ý kiến cho rằng việc áp dụng PEEP chỉ liên quan đến việc tăng ICP khi PEEP gây ra siêu bơm phồng phế nang. Ngược lại, khi PEEP xác định sự tuyển dụng phế nang với giảm hoặc không thay đổi PaCO₂, thì không có ảnh hưởng đến tưới máu não hoặc ICP [7]. Mặt khác, ngay cả khi PEEP vẫn ổn định, nó có thể gây tăng áp lực trong lồng ngực, và do đó làm giảm MAP, trở lại tĩnh mạch và ICP [103]. Duy trì thể tích tuần hoàn, đặc biệt bằng cách sử dụng dung dịch ưu trương, có thể giảm thiểu tác động của PEEP lên CPP và MAP [100].

Do các tương tác sinh lý bệnh phức tạp giữa phổi và não ở những bệnh nhân bị bệnh nặng có chấn thương thần kinh, nên theo dõi nâng cao bao gồm các phép đo ICP xâm lấn, độ bão hòa oxy và phân áp oxy riêng phần của mô não được khuyến nghị để tối ưu hóa chiến lược thông khí và cung cấp oxy não ở bệnh nhân ABI [104].

Mặc dù các nguyên nhân khác nhau của BI dường như kết hợp với nhau trong các cơ chế sinh bệnh chung [22], các khuyến nghị và bằng chứng cụ thể nên được xem xét cho từng nhóm dân số cụ thể, để giảm thiểu nguy cơ biến chứng phổi và rối loạn chức năng não [11]. Sự đồng thuận hiện nay là những bệnh nhân nặng về thần kinh không bị tổn thương phổi có thể được hưởng lợi từ chiến lược thông khí bảo vệ cho phổi, sử dụng V_T thấp hơn và mức PEEP vừa phải. Tuy nhiên, theo dõi đa phương thức chuyên sâu có ý nghĩa quan trọng, nhằm đảm bảo huyết động toàn thân và não.

Thở máy tự phát trong chấn thương sọ não cấp tính

Bệnh nhân bị BI nặng thường được đưa vào ICU để theo dõi thần kinh và MV [105]. Thuốc an thần và giảm đau thường là bắt buộc và có vai trò cụ thể sau ABI [106]. Chúng được sử dụng vì một số lý do: để kiểm soát lo lắng và bất ổn vận động, đau và kích động, tránh các bất thường hệ thần kinh tự chủ, kiểm soát ICP, giảm chuyển hóa não và tối ưu hóa MV [106, 107]. Ở bệnh nhân ICU người lớn và trẻ em, khuyến cáo sử dụng thuốc an thần nhẹ thay vì sâu cho bệnh nhân thở máy, để rút ngắn thời gian điều trị bằng MV và thời gian nằm viện [108, 109]. Thật không may, có rất ít bằng chứng cho bệnh nhân chăm sóc thần kinh, bởi vì bệnh nhân BI thường bị loại trừ trong các nghiên cứu này [110, 111]. Mặt khác, việc ngừng sử dụng thuốc an thần trong thời gian ngắn để kiểm tra đánh thức hàng ngày có thể có lợi cho bệnh nhân BI bị bệnh nặng, bằng cách cho phép theo dõi thần kinh lâm sàng, phát hiện các dấu hiệu thần kinh cảnh báo sớm và xác định vị trí điển hình thần kinh của bệnh lý, và bằng cách giúp hướng dẫn liệu pháp thích hợp [112, 113]. Đánh giá thần kinh hàng ngày có thể làm giảm thời gian của MV và nhu cầu mở khí quản [114]. Tuy nhiên, việc ngừng sử dụng thuốc an thần có thể dẫn đến việc kích hoạt đáng kể hệ thống tự trị giao cảm, làm giảm huyết động não [113], do đó lợi ích của việc đánh giá thần kinh hàng ngày phải được cân nhắc với những rủi ro liên quan.

Ngược lại với bệnh nhân chăm sóc không chuyên khoa thần kinh, bệnh nhân BI thường không có chỉ định hô hấp chính để hỗ trợ thở máy [115, 116]. Hơn nữa, bệnh nhân BI có thể kéo dài MV và rút nội khí quản chậm [87, 117], mặc dù thực tế là họ thường có thể tự thở [115, 116].

Tuy nhiên, trong khi sự quan tâm đến việc sử dụng các chế độ thở được hỗ trợ một phần ngày càng tăng [118, 119], vai trò của thở tự phát [120] thông khí ở bệnh nhân ABI ít được xác định rõ ràng hơn [121]. Nỗ lực hô hấp tự phát đã được chứng minh là có lợi bằng cách cải thiện trao đổi khí và oxygen hóa, huyết động và chức năng cơ quan ngoài phổi [10, 106, 122, 123, 124]. Hơn nữa, thở tự phát (SB, spontaneous breathing) có liên quan đến việc giảm an thần [125], do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc đánh giá thần kinh hàng ngày. Ngoài ra, SB dường như ngăn ngừa rối loạn chức năng cơ hoành bằng cách cho phép co cơ hoành [126], cải thiện sự kết hợp thông khí-tưới máu, huy động phổi [123] và giảm khoảng chết [127]. Do đó, nhiều bác sĩ chăm sóc thần kinh cho phép sử dụng thuốc an thần nhẹ nếu bệnh nhân chấp nhận được điều này.

Mặt khác, có nhiều bằng chứng cho thấy SB có thể gây ra hoặc thậm chí làm trầm trọng thêm ALI [123]. SB làm tăng áp lực xuyên phổi, do đó dẫn đến tăng V_T theo tỷ lệ [123]. Hơn nữa, SB gắng sức cũng có thể làm tăng áp lực phổi xuyên mạch, do đó dẫn đến phù phổi và VILI [123, 128]. Hơn nữa, hiện tượng “lệch trục” trong SB-MV có thể góp phần vào ALI do giãn nở quá mức các vùng phổi phụ thuộc [122]. Cuối cùng, sự không đồng bộ giữa bệnh nhân và máy thở có thể làm trầm trọng thêm ALI và có liên quan đến MV kéo dài và tăng tỷ lệ tử vong [14, 129]. “Kích hoạt kép” là một trong những hình thức phổ biến nhất của sự không đồng bộ giữa gắng sức của bệnh nhân và máy thở [129, 130] và có thể dẫn đến V_T lớn với các tác động gây tổn thương [129, 131].

Tóm lại, mặc dù không có nghiên cứu lâm sàng nào ở bệnh nhân ABI, nhưng dữ liệu thực nghiệm, kết quả sơ bộ của một nghiên cứu lâm sàng và kết quả quan sát ở bệnh nhân ALI/ARDS cho thấy rằng thông khí SB có thể được sử dụng mà không gây hại quá mức [122]. Do việc sử dụng V_T như một dấu hiệu đại diện cho căng phồng phổi và gắng sức hít vào có những hạn chế, nên cấp bách phải tìm ra các phương pháp mới để thiết lập sự an toàn của thông khí SB [132]. Đánh giá đáng tin cậy về trung khu điều hòa hô hấp và nỗ lực hít vào là cần thiết để ước tính sự cân bằng giữa hậu quả có lợi và có hại của SB trong quá trình MV của bệnh nhân BI [122, 128, 132].

Kết luận

Trong thập kỷ qua, người ta đã chứng minh bằng các nghiên cứu thực nghiệm và lâm sàng rằng ABI có thể gây rối loạn chức năng nghiêm trọng của các cơ quan và hệ thống ngoại vi. Mục đích của đánh giá hiện tại là tập trung vào ALI xảy ra ngay sau BI. Như chúng tôi đã trình bày, BI nghiêm trọng gây ra rối loạn chức năng tự trị và phản ứng viêm toàn thân nghiêm trọng, do đó phổi của bệnh nhân dễ bị tổn thương bởi các kích thích viêm thứ phát. Một chiến lược cho MV có thể giúp điều chỉnh các hiện tượng viêm và do đó làm giảm tổn thương thêm cho não và phổi. Các nghiên cứu sâu hơn là cần thiết về các tương tác sinh lý bệnh phức tạp giữa não và phổi ở những bệnh nhân bị BI đơn lẻ.