Cung cấp và tiêu thụ oxy - SÁCH VỀ MÁY THỞ - THE VENTILATOR BOOK
Chương 5: Cung cấp và tiêu thụ oxy
Nhiều sách giáo khoa về y học hô hấp
và chăm sóc tích cực bắt đầu với khẩu hiệu như, “Oxy là thành phần cơ bản và
cần thiết nhất cấu thành sự sống”. Trong giảng dạy lâm sàng, áp dụng sớm oxy
lưu lượng cao được dạy là biện pháp cứu sống trong cấp cứu. Ở khoa cấp cứu (ED)
và đơn vị chăm sóc tích cực (ICU), điều quan trọng được giao là giữ oxy xung
mạch trên 90% (và thường trên 95%); giống như vậy, buộc phải giữ PaO2
trong giới hạn bình thường 90-100mmHg.
Thoạt nhìn, không có gì sai sót với
cách tiếp cận này. Oxy thực sự cần thiết cho sự sống, và tránh tình trạng hạ oxy
máu là một phần cốt lõi của hồi sức. Tuy nhiên, khi điều trị bệnh nhân suy hô
hấp nặng, việc đạt được PaO2 bình thường có thể là không thể, hoặc
chỉ có thể đạt được bằng cách áp dụng áp lực có hại cho đường thở. Do đó, cần
thiết phải hiểu đầy đủ hơn việc cung cấp và tiêu thụ oxy.
Mỗi gam hemoglobin có thể mang 1.34ml
oxy khi độ bão hòa đầy đủ. Một lượng nhỏ oxy cũng được vận chuyển trong huyết
tương ở dạng hòa tan. Điều này được đại diện bởi PaO2. Hệ số hòa tan
oxy trong huyết tương là 0.003. Kết hợp tất cả những điều này lại với nhau sẽ
thu được phương trình hàm lượng
oxy:
Với nồng độ hemoglobin bình thường là
15 g/dL, SaO2 là 100%, và PaO2 là 100 mmHg, hàm lượng oxy
trong máu động mạch là 20.4 mL O2/dL. Điều quan trọng cần lưu ý là sự đóng góp
của oxy hòa tan (PaO2 x 0.003) là rất nhỏ - 0.3 mL O2/dL.
Hemoglobin gắn với 98.5% hàm lượng oxy. Tỷ lệ đóng góp bởi oxy hòa tan là không
đáng kể. Nếu FiO2 trên máy thở được tăng lên để đưa PaO2
lên đến 500mmHg (giữ SaO2 ở mức 100%), thì chỉ 1.2 mL O2/dL
sẽ được thêm vào hàm lượng oxy.
Việc giữ PaO2 cao hơn mức
cần thiết để bão hòa đầy đủ hemoglobin không chắc là do hậu quả ngoại trừ các
trường hợp thiếu máu trầm trọng (Hgb < 5g/dL) hoặc tình trạng cao áp
(hyperbaric). Thực tế, PaO2 có thể thường bị bỏ qua khi tính hàm
lượng oxy và cung cấp oxy để làm cho phép toán dễn dàng hơn. Điều này dẫn chúng
ta đến quy luật đầu tiên của oxy: SaO2 mới là điều quan trọng,
không phải là PaO2.
Một khi máu động mạch được nạp oxy,
nó được phân phối đến các mô để sử dụng cho chuyển hóa. Lượng máu lưu thông
trong mỗi phút là cung lượng tim, được biểu thị bằng lít máu mỗi phút. Vì CaO2
được đo bằng decilit, nên các đơn vị được chuyển đổi bằng cách nhân với 10.
Điều này tạo ra phương trình oxy cung cấp:
Nếu cung lượng tim bình thường là 5
L/phút, DO2 là 1020 mL O2/phút. Để so sánh giữa các bệnh
nhân với chiều cao và cân nặng khác nhau, điều này có thể được chỉ số hóa bằng
cách chia DO2 cho diện tích bề mặt cơ thể (diện tích da). Diện tích
bề mặt cơ thể điển hinhg là 1.7 m2, do đó DO2I điển hình
sẽ là 1020/1.7, hoặc 600 mL O2/phút/m2.
|
Diện tích
bề mặt cơ thể (BSA): 1) BSA (m2) = căn bậc
hai ((chiều cao
cm x cân
nặng kg)/3600) Hoặc 2) BSA
(m2) = (4P + 7) / (P+90) với P là cân nặng Kg |
Cung lượng tim ảnh hưởng lớn nhất đến
cung cấp oxy. Ngay cả khi trong khoảng thời gian hạ oxy máu động mạch, tăng
cung lượng tim có thể đủ để cung cấp một lượng oxy cần thiết đến mô. Bảng dưới
cho thấy tác động của tăng cung lượng tim trên cung cấp oxy, thậm chí với thiếu
máu hoặc hạ oxy máu đáng kể. Nó cũng cho thấy rằng thiếu máu có ảnh hưởng rõ
rệt lên cung cấp oxy hơn hạ oxy máu. Với mục đích đơn giản hóa sự tính toán,
PaO2 đã được bỏ qua. Điều này đưa chúng ta đến quy tắc thứ hai của
oxy: Tăng cung lượng tim có thể bù lại tình trạng hạ oxy máu.
Ảnh hưởng của các biến số khác nhau
lên cung cấp oxy (DO)
|
CO (L/phút) |
Hgb (g/dL) |
SaO2 (%) |
DO2 |
|
5 |
15 |
100 |
1005 |
|
8 |
7 |
100 |
750 |
|
8 |
15 |
75 |
1206 |
|
3 |
15 |
100 |
602 |
Oxy tiêu thụ
Trong thời gian nghỉ ngơi, mức tiêu
thụ oxy của cơ thể (VO2) là khoảng 200- 250 mL O2/phút.
Chỉ số theo diện tích bề mặt cơ thể, VO2I khi nghỉ ngơi là 120- 150
mL O2/phút/m2. Bình thường một số đối tượng có thể tăng VO2
của họ trong khi luyện tập tối đa có thể gấp 10 lần, và các vận động viên ưu tú
có thể đạt đến VO2 tối đa gấp 20-25 lần mức tiêu thụ của họ khi nghỉ
ngơi. Trong các bệnh nghiêm trọng như sốc nhiễm khuẩn, chấn thương đa cơ quan,
hoặc chấn thương bỏng, VO2 tăng khoảng 30-50% so với ban đầu.
Mức tiêu thụ oxy bởi các mô thay đổi
khác nhau tùy theo từng cơ quan. Não và tim tiêu thụ lượng oxy được cung cấp
nhiều nhất, trong khi, tóc, xương, và móng tay tiêu thụ một lượng không đáng
kể. Điều này có thể phức tạp hơn nữa bởi thực tế là các hệ thống cơ quan khác
nhay nhận lượng cung lượng tim khác nhau. Ví dụ, não tiêu thụ nhiều oxy nhất,
nhưng cũng nhận được 15% tổng lưu lượng máu. Mặt khác, tuần hoàn mạch vành chỉ
chiếm 5% tổng cung lượng tim nên phần trăm lượng oxy cung cấp được tiêu thụ lớn
hơn nhiều. May mắn thay cho các bác sĩ lâm sàng, điều này không quan tringj vì
vì việc theo dõi cung cấp và tiêu thụ oxy theo vùng chỉ thực tế ở động vật thí
nghiệm. Mặt khác, phép đo tổng VO2 cơ thể có thể được thực hiện khá dễ dàng với
catheter động mạch phổi (chính xác hơn) hoặc bằng cách sử dụng kết hợp theo dõi
cung lượng tim không xâm lấn cùng với phép đo độ bão hòa oxy tĩnh mạch trung
tâm (kém chính xác hơn). Mặc dù điều này không chính xác bằng việc đo trực tiếp
hàm lượng oxy trong khí thở ra, nhưng nó là một giá trị gần đúng đủ để sử dụng
trong lâm sàng.
Bằng cách đo độ bão hòa oxy tĩnh mạch
trộn ở động mạch phổi, hàm lượng oxy tĩnh mạch có thể được tính:
Như với phương trình hàm lượng oxy
trong động mạch, có thể bỏ qua phần đóng góp nhỏ của oxy hòa tan (trong trường
hợp này là PvO2). Như vậy, với hemoglobin là 15 g/dL và SvO2
bình thường là 75%, hàm lượng oxy tĩnh mạch là mL O2/dL. Sự khác
biệt giữa hàm lượng oxy động mạch và tĩnh mạch bình thường là khoảng 3-5 mL O2/dL.
Sắp xếp lại (và đơn giản hơn):
Trong trường hợp, với cung lượng tim
là 5 L/phút, DO2 là 250 mL O2/phút. Chỉ số với diện tích
bề mặt cơ thể điển hình là 1.7 m2, DO2I laf 147 mL O2/phút/m2.
Biết DO2 và VO2
riêng biệt không đặc biệt hữu ích. Câu hỏi lâm sàng là việc
Cung cấp oxy có đủ để đáp ứng các yêu
cầu tiêu thụ oxy của cơ thể hay không. Để trả lời câu hỏi này, tỷ lệ DO2:VO2
là hữu ích. Trong khoảng thời gian cả nghỉ ngơi và luyện tập, tỷ lệ DO2:VO2
được duy trì khoảng 4:1 đến 5:1 bởi những thay đổi trong cung lượng tim. Điều
này cung cấp một sự dự trữ (lượng oxy cung cấp nhiều hơn lượng tiêu thụ)– xét
cho đến cùng, nó sẽ không hữu ích lắm từ quan điểm sinh tồn nếu chỉ cung cấp
lượng oxy mà cơ thể hoàn toàn cần tại bất kỳ thời điểm nào. Việc thiếu nguồn dự
trữ sinh lý này có nghĩa là một người sẽ không có khả năng chịu đựng sự thay
đổi đột ngột trong các trường hợp như phải chạy nhanh khỏi một kẻ tấn công,
hoặc đối phó với một cơn sốt cao hoặc thuyên tắc phổi.
Như được thấy trong hình sau, DO2
có thể thay đổi nhiều khi VO2 vẫn hằng định. Điều này phản ánh mức
dự trữ sinh lý nói trên. Tuy nhiên, khi DO2 giảm, nó có thể đạt đến một
điểm mà tại đó lượng oxy cung cấp giảm thêm nữa gây ra sự sụt giảm lượng oxy
tiêu thụ. Điểm này được biết trong sinh lý học như ngưỡng hạ oxy mô, hoặc ky
khí. Đó là thời điểm mà nguồn dự trữ cạn kiệt, và việc tiêu thụ trở nên phụ
thuộc nguồn cung cấp. Một bệnh nhân ở tại thời điểm này hoặc thấp hơn, bất kỳ ở
chừng mực nào sự kéo dài thời gian sẽ trở nên nhiễm toan nghiêm trọng và, trong
hầu hết các ca, sẽ không qua khỏi.
Có nghĩa là ngưỡng kỵ khí sẽ xảy ra
khi DO2 bằng VO2. Tuy nhiên, bằng thực nghiệm, người ta
đã chỉ ra rằng, ngưỡng này gần với mốc 2:1 hơn và được giải thích là do mức
tiêu thụ oxy khác nhau của các hệ thống cơ quan khác nhau. Cung lượng tim cung
cấp cho tóc, răng, và xương không đóng góp nhiều vào việc đáp ứng nhu cầu của
các hệ cơ quan quan trọng hơn.
Về mặt toán học, tỷ lệ DO2:VO2 như sau:
Xóa bỏ các biến phổ biến, thu được
phương trình đơn giản hơn:
Nếu SaO2 được giả định là
100%, thì SvO2 tương quan với tỷ lệ DO2:VO2:
|
DO2 : VO2 |
SvO2 |
|
5
: 1 |
80% |
|
4
: 1 |
75% |
|
3
: 1 |
67% |
|
2
: 1 |
50% |
Mối tương quan này làm cho việc ước
lượng lâm sàng mối quan hệ DO2:VO2 dễ dàng hơn nhiều, vì
SvO2 có thể được đo trực tiếp và liên tục qua catheter động mạch
phổi. Nếu không có catheter động mạch phổi, độ bão hòa oxy tĩnh mạch trung tâm
(ScvO2) có thể được được đo bằng cách làm khí máu tĩnh mạch lấy từ
catheter tĩnh mạch trung tâm được đặt ở tĩnh mạch cảnh trong hoặc tĩnh mạch
dưới đòn. ScvO2 thường cao hơn SvO2 khoảng 5-8%. Mặc dù
không chính xác như độ bão hòa oxy tĩnh mạch trộn thực sự thu được từ catheter
động mạch phổi, ScvO2 có thể được sử dụng để ước đoán mối quan hệ DO2:VO2.
SvO2, như một đại diện cho
mối quan hệ DO2: VO2, có thể được sử dụng để xác định khi
bệnh nhân cung cấp oxy không đủ để đáp ứng yêu cầu tiêu thụ. SvO2
cũng có ưu điểm là không yêu cầu tính toán liên tục DO2 và VO2
- bất kỳ thay đổi nào trong mối quan hệ giữa cung cấp và tiêu thụ sẽ được phản
ánh trong SvO2. SvO2 giảm xuống khi lượng oxy cung cấp
giảm xuống so với mức tiêu thụ. SvO2 dưới 70% nên cần đảm bảo đánh
giá, và SvO2 dưới 60% chắc chắn là điều đáng quan tâm - có nghĩa là bệnh nhân
đang tiến đến ngưỡng yếm khí.
Nhìn lại phương trình DO2,
giảm oxy cung cấp luôn do cung lượng tim thấp, thiếu máu, hoặc hạ oxy máu. Điều
chỉnh những điều này sẽ làm tăng DO2, dẫn đến tăng SvO2. Hãy nhớ
rằng, cung lượng tim ảnh hưởng đáng kể nhất lên DO2, và các tình
trạng như suy tim sung huyết, giảm thể tích, sốc mất máu, và chèn ép tim đều sẽ
làm giảm cung lượng tim. Điều này đưa chúng ta đến quy tắc thứ ba của oxy: SvO2
thấp trong trạng thái lưu lượng thấp.
Bệnh nhân suy hô hấp nặng có thể có hạ oxy máu không thể điều chỉnh được. Giảm SaO2, tương ứng sẽ dẫn đến giảm SvO2 nếu tỷ lệ DO2:VO2 vẫn hằng định. Tính toán tỷ lệ chiết xuất oxy là một cách nhanh để ước đoán cân bằng giữa cung cấp và tiêu thụ oxy ngay cả khi SaO2 giảm rõ rệt:
Với SaO2 bình thường là 100% và SvO2 là 75%, O2ER là: (1.0 - 0.75)/1.0 = 0.25/1.0 = 0.25, hoặc 25%. Điều này có nghĩa rằng với một lượng oxy cung cấp, 25% được chiết xuất và được các mô tiêu thụ. O2ER bình thường là 20-25%.
Mặc dù con số này cao hơn giới hạn
bình thường 20-25%, nhưng nõ không phải là nhiều. Nói cách khác, chỉ số chiết
xuất oxy này sẽ tương quan với SvO2 là 71.4% (nếu SaO2 là
100%).
Ví dụ thứ hai, lấy một bệnh nhân suy
hô hấp nặng với SaO2 là 86%. SvO2 của anh ấy là 49%. O2ER
là (0.86 - 0.49) /0.86, hay 43%.
Điều này sẽ tương quan với SvO2
là 57% nếu SaO2 là 100% và chắc chắn liên quan đến trạng thái cung
lượng tim thấp. O2ER từ 30% trở lên sẽ phải đảm bảo đánh giá, và O2ER
cao hơn 40% cho thấy bệnh nhân đang tiến gần đến ngưỡng kỵ khí.
Quy tắc thứ 4 của oxy: tỷ lệ DO2:VO2,
SvO2, and O2ER phản ánh cân bằng giữa cung cấp và tiêu
thụ. Chúng không đại diện cho một mức đích cụ thể để can thiệp.
Vậy, oxy bao nhiêu là nhu cầu thực sự?
Thật không may cho các nhà sinh lý
học và người viết các thuật toán lâm sàng, nói đơn giản rằng giữ SvO2
trên 70% và tất cả sẽ ổn thì không phải hành động. Điều này sẽ không có gì ngạc
nhiên đối với bất kỳ ai quen thuộc với các tài liệu y tế về chăm sóc tích cực -
nhiều nghiên cứu đề xuất một thao tác sinh lý hoặc một thao tác khác đã liên
tục bị bác bỏ. Kết hợp các quá trình cung cấp oxy, tiêu thụ oxy, đáp ứng với
stress và sự thích nghi của tế bào là quá phức tạp để được tóm tắt trong chương
này, chứ chưa nói đến một thuật toán phù hợp với tất cả.
PaO2 bình thường khi hít
thở không khí xung quanh ở mực nước biển là 90- 100 mmHg, nhưng con người có
thể dung nạp với mức ít hơn nhiều trong thời gian dài. PaO2 và SaO2
cần thiết tối thiểu không được biết, và không có khả năng IRB sẽ chấp thuận cho
một nghiên cứu nhằm không cho bổ sung oxy ở những bệnh nhân bệnh nặng. Mức độ
thiếu oxy máu có thể dung nạp được cũng rất thay đổi và phụ thuộc vào các yếu
tố như tuổi của bệnh nhân, bệnh lý đi kèm, môi trường sống, yếu tố di truyền và
khả năng chống chọi với stress sinh lý. Điều được biết là một số người có thể
sống sót sau tình trạng giảm oxy máu vừa và thậm chí nặng. Hãy ghi nhớ những
điều sau:
·PO2 ty thể ở cơ tim và cơ
vân bình thường từ 1 đến 5 mmHg.
·Quá trình phosphoryl oxy hóa trong ti
thể không bắt đầu đến thất bại cho đến khi PO2 từ 0.1 đến 1 mm Hg.
·Những người leo núi trên đỉnh Everest
đã lấy các mẫu động mạch đùi của nhau, có PaO2 trong khoảng 24-28 mm
Hg và sống sót để kể câu chuyện.
·Ở sốc nhiễm khuẩn, vấn đề không phải
là cung cấp oxy không đầy đủ. Mà đó là các mô không có khả năng chuyển hóa hợp
lý lượng oxy được cung cấp. Đây là lý do tại sao bệnh nhân tử vong mặc dù có
SvO2 là 80%. Lý luận cho vấn đến này được hiểu (rất) không đầy đủ.
·Trong các thử nghiệm ARDSNet khác
nhau, PaO2 thấp bằng 55 mmHg (với SaO2 là 88%) được xem
là có thể chấp nhận được. Đây có lẽ là điều tốt nhất mà chúng tôi sẽ nhận được
theo như bằng chứng tiến cứu về chủ đề này.
·Bệnh nhân trong thử nghiệm ARDSNet
được nhận thể tích khí lưu thông cao hơn có sự oxy hóa tốt hơn, nhưng cũng có
tỷ lệ tử vong cao hơn. Điều này đề xuất rằng ngăn chặn tổn thương phổi là quan
trọng hơn cải thiện oxy hóa.
·Nhiều can thiệp đã cho thấy cải thiện
oxy hóa ở bệnh nhân thông khí nhân tạo, nhưng không cải thiện khả năng sống
sót.
Sử dụng nồng độ lactate là một phương
pháp hấp dẫn để xác định liệu việc cung cấp oxy có đầy đủ hay không, nhưng nó
cũng có những hạn chế. Hầu hết việc sản xuất lactate trong bệnh nghiêm trọng
không phải do chuyển hóa kỵ khí, mặc dù thừa nhận là phổ biến. Thay vào đó, nó
là sản phẩm của việc tăng sản xuất pyruvate (với sự chuyển hóa thành lactate)
trong bối cảnh quá trình đường phân (glycolysis) và tạo glucose ở gan
(gluconeogenesis) bị suy giảm hoặc thay đổi. Lactate là nhiên liệu ưa thích cho
tế bào tim trong cơ chế kích thích adrenergic và được tạo ra bởi quá trình hô
hấp tế bào hiếu khí. Vì vậy, lactate nên được xem như một dấu hiệu không đặc
hiệu của stress sinh lý. Nếu lactate giảm xuống sau khi đặt nội khí quản, hồi
sức dịch, v.v., thì điều đó chỉ đơn giản cho thấy rằng bệnh nhân đang đáp ứng
với liệu pháp. Nó không ngụ ý rằng phục hồi quá trình trao đổi chất hiếu khí
trong các mô kỵ khí trước đó. Tương tự như vậy, sự gia tăng lactate có thể cho
thấy rằng bệnh nhân có một tình trạng dẫn đến tăng trương lực giao cảm và đáp
ứng stress qua trung gian cortisol. Tăng cường cung cấp oxy có thể hoặc không
thể giúp ích cho tình hình - điều đó phụ thuộc vào tình trạng bệnh lý cơ bản là
gì.
Quan niệm này dẫn đến quy luật thứ 5
của oxy: SaO2, SvO2, O2ER, và lactat là tất
cả đều là thông tin chứ không phải là mục tiêu. Chúng phải được tính đến
cùng với lượng nước tiểu, tưới máu ngoại vi, ý thức và các thông tin lâm sàng
khác trước khi đưa ra bất kỳ quyết định điều trị nào.
Ý tưởng rằng oxy bổ sung có thể độc
hại, đặc biệt là ở liều lượng cao, không phải là mới. Ở trẻ sơ sinh, FiO2
cao có liên quan đến bệnh võng mạc và loạn sản phế quản phổi. Ở người lớn, có
bằng chứng về kết cục xấu hơn với tăng oxy máu trong bệnh cảnh nhồi máu cơ tim
cấp và sau ngừng tim. FiO2 cao ở người lớn có thể gây kích ứng cây
khí quản và xẹp phổi hấp thu (do oxy đang được hấp thụ mà không có tác dụng làm
ổn định của khí nitơ dẫn đến xẹp phế nang). Điều này được thảo luận chi tiết
hơn trong chương “Giới hạn an toàn và bảo vệ phổi”. Quy tắc căn bản là tránh
tăng oxy hóa, rất dễ dàng và có thể thực hiện được bằng cách giảm FiO2.
Thậm chí oxy máu bình thường có thể không cần thiết, và có thể thận trọng để
dung nạp với mức độ giảm oxy máu cho phép để tránh bệnh nhân tiếp xúc với FiO2
cao hoặc áp lực máy thở. Hãy nhớ rằng cung lượng tim có ảnh hưởng đáng kể đến
việc cung cấp oxy hơn là độ bão hòa oxy và tập trung vào các dấu hiệu cung cấp
oxy đầy đủ hoặc không đủ hơn là tuân thủ nghiêm ngặt SaO2 và PaO2.
Cách tiếp cận này dẫn chúng ta đến quy tắc thứ sáu và cuối cùng của oxy:
cung cấp cho bệnh nhân vừa đủ lượng oxy mà họ cần. Điều này có thể ít hơn
bạn nghĩ.
|
Sáu quy tắc của oxy 1.
SaO2 mới là điều quan
trọng, không phải là PaO2.
2.
Tăng cung
lượng tim có thể bù lại tình trạng hạ oxy
máu.
3.
SvO2 thấp trong trạng
thái lưu lượng thấp.
4.
Tỷ lệ DO2:VO2, SvO2, and O2ER phản ánh cân bằng giữa cung cấp và tiêu thụ. Chúng không đại diện cho một mức đích cụ thể để can thiệp. 5.
SaO2, SvO2, O2ER, và lactat là tất cả đều là thông tin chứ không phải
là mục tiêu. Chúng phải được tính đến cùng với
lượng nước tiểu, tưới máu ngoại vi, ý thức và các thông tin lâm sàng khác
trước khi đưa ra bất kỳ quyết định điều trị nào 6.
Cung cấp cho bệnh nhân vừa đủ lượng oxy mà họ cần. Điều này có thể ít
hơn bạn nghĩ. |
* Sách được biên dịch bởi: Nguyễn Thành Luận - Khoa ICU, Bệnh viện Hữu Nghị đa khoa Nghệ An. Sách gồm phần giới thiệu - Sinh lý thông khí nhân tạo. Gồm có 27 Chương. Cung cấp: các Hướng dẫn giải quyết nhanh ở chương 1 và chương 2; Sinh lý và kỹ thuật từ chương 3 đến chương 8; Các chế độ thông thường và khái niệm cơ bản từ chương 9 đến chương 15; Các chế độ và khái niệm nâng cao từ chương 16 đến chương 15; Các bước tiếp theo chương 22 và chương 23; Các công cụ hữu ích có trong chương 24 đến chương 27; Với 79 tài liệu tham khảo.
Với mong muốn cung cấp đến mọi người phiên bản Web, Blog chia sẻ trực tuyến không cần lưu trữ. Khi cần có thể đọc trên điện thoại, máy tính hoặc có thể tải về làm tài liệu cho đơn vị.
