ECMO thường được sử dụng như là một liệu pháp cứu hộ cho bệnh nhân nặng, suy hô hấp có giảm oxy máu dai dẳng mà thất bại với các biện pháp điều trị truyền thống khác.
TRAO ĐỔI OXY QUA MÀNG NGOÀI CƠ THỂ (ECMO)
Extracorporeal Membrane Oxygenation (ECMO)
Tác giả:Matthew Cove, Arthur Boujoukos
Nguồn:
Mechanical Ventilation
John W. Kreit
Oxford University Press, Jan 10, 2013 - Medical - 288 pagesTrong thế kỷ 21, quyển sách về thông khí nhân tạo sẽ không được hoàn thiện nếu không có chương “Trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể” (Extracorporeal Membrane Oxygenation - ECMO). Mặc dù không thường xuyên được sử dụng, và chỉ có ở những trung tâm chuyên khoa, ECMO có khả năng đảm bảo sử trao đổi khí đầy đủ khi thông khí nhân tạo thất bại. Nó là một kỹ thuật hồi sức cấp cứu quan trọng cho hầu hết các bệnh nhân nặng. Vì kết quả điều trị bằng ECMO đang liên tục cải thiện cho nên các bác sĩ hồi sức cấp cứu phải hiểu biết về phương thức hỗ trợ hô hấp này sao cho việc triển khai nhanh chóng và phù hợp có thể được tiến hành ngayChương này sẽ xem xét cơ chế của ECMO, thảo luận làm thế nào để xác định bệnh nhân phù hợp, và cung cấp các thông tin cơ bản về việc làm thế nào để điều trị bệnh nhận đang được ECMO
Lịch sử
Năm 1972, Donald Hill đã báo cáo việc áp dụng ECMO thành công đầu tiên ở một bệnh nhân chấn thương trẻ tuổi có hội chứng suy hô hấp cấp (ARDS) nặng. Sau đó là các báo cáo thành công khác, một nghiên cứu ngẫu nhiên tiến cứu được bảo trợ bởi NIH (NIH-sponsored prospective randomized trial) đã so sánh thông khí nhân tạo truyền thống với thông khí nhân tạo được bổ sung trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-động mạch (veno-arterial ECMO) ở 90 bệnh nhân có ARDS. Được công bố vào năm 1979, chỉ có 4 bệnh nhân (9%) trong mỗi nhóm là sống sót, và ECMO không cho thấy được được là có lợi ích sống còn.Năm 1986, Gattinoni và các đồng nghiệp đã báo cáo rằng việc áp dụng áp dụng kỹ thuật hỗ trợ ngoài cơ thể tĩnh mạch-tĩnh mạch dòng thấp (low-flow veno-venous extracorporeal support) hay còn gọi là đào thải carbon dioxide (CO2) ngoài cơ thể(extracorporeal carbon dioxide removal hoặc ECCO2R) với thông khí nhân tạo tần số thấp đã cho kết quả tỷ lệ sống sót đạt 49% ở nhóm bệnh nhân ARDS nặng. Cải thiện tỷ lệ sống sót ấn tượng này, so với kết quả của nghiên cứu NIH(NIH-sponsored prospective randomized trial), đã khơi dậy mối quan tâm tới kỹ thuật thỗ trợ ngoài cơ thể (extracorporeal support).Lòng nhiệt huyết lại suy yếu một lần nữa vào năm 1994 khi Morris và các đồng nghiệp công bố kết quả nghiên cứu ngẫu nhiên tiến cứu trong việc so sánh ECCO2R và thông khí nhân tạo tần số thấp với thông khí kiểm soát áp lực với tỷ lệ đảo ngược (PC-IRV) ở 40 bệnh nhân có ARDS nặng. Họ không nhận thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về tỷ lệ sống sót giữa bệnh nhân được ECCO2R (33%) và bệnh nhân được PC-IRV (43%).Trong thập kỷ sau, nhiều tiến bộ đã được thực hiện trong kỹ thuật ECMO, và nhiều loạt trường hợp đã báo cáo lợi ích của trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-tĩnh mạch dòng cao (high-flow veno-venous ECMO) ở bệnh nhân giảm oxy máu dai dẳng mặc dù đã được hỗ trợ thông khí tối đaNăm 2009, một nghiên cứu đa trung tâm tại Anh đã chọn ngẫu nhiên 180 bệnh nhân có ARDS nặng để điều trị theo phương pháp truyền thống hoặc giới thiệu đến trung tâm chuyên khoa để điều trị bằng trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-tĩnh mạch (veno-venous ECMO hoặc VV-ECMO). Sau 6 tháng, bệnh nhân điều trị tại các trung tâm được giới thiệu tới có nhiều khả năng sống sót mà không có di chứng (63%) hơn những bệnh nhân được điều trị theo phương pháp truyền thống (47%).Cuối cùng, kinh nghiệm trong vụ dịch cúm A/H1N1 năm 2009 – 2010 đã chứng minh rằng VV-ECMO có lợi ích rõ ràng cho những bệnh nhân không đáp ứng với các biện pháp điều trị truyền thống.
Hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể (ECMO Circuit)
Như thấy trong hình 14.1, hệ thống tuần hoàn VV-ECMO bao gồm các ống thông đường vào (access cannulas), ống tráng phủ heparin (heparin-coated tubing), màng trao đổi oxy (oxygenator), bơm máu (blood pump), và bộ trao đổi nhiệt (heat exchanger).Dù theo cách nào thì ECMO vẫn tương tự như thẩm tách máu (hemodialysis). Trong khi thẩm tách (Hình 14.2), máu được rút ra khỏi cơ thể, được bơm qua một màng, và sau đó được trở về hệ thống tuần hoàn cơ thể. Dịch thẩm tách (dialysate) chảy xung quanh màng và tạo lên sự chênh lệch về thẩm thấu và nồng độ, điều này tạo ra sự trao đổi dịch và các chất hòa tan. Tương tự, trong khi ECMO, máu được rút khỏi cơ thể, bơm qua một màng (màng trao đổi oxy) và sau đó trở về tuần hoàn cơ thể. Thay vì dịch thẩm tách, máu được tiếp xúc với khí lưu thông (circulating gas hoặc sweep gas)có một nồng độ phân suất oxy (FO2) được đặt sẵn. Điều này đã tạo ra một sự chênh lệch áp lực riêng phần lớn làm cho O2đi vào và CO2 đi ra khỏi máu. Như thấy trong hình 14.3, màng trao đổi oxy hiện đại được cấu tạo bởi hang ngàn các sợi rỗng cho phép hồng cầu đi vào để tiếp xúc gần với khí lưu thông.
Hình 14.1. Trong khi trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-tĩnh mạch (VV-ECMO), máu thường được rút ra từ tĩnh mạch đùi phải và trở về qua tĩnh mạch cảnh trong phải. Hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể (ECMO circuit) bao gồm các ống thông tiếp cận mạch máu (access cannulas), ống dẫn máu có phủ heparin (heparin-coated tubing), màng trao đổi oxy (oxygenator), bơm máu (blood pump), và bộ trao đổi nhiệt (heat exchanger).
Hình 14.2. Sơ đồ diễn tả hệ thống tuần hoàn thẩm tách máu đơn giản. Sự di chuyển ngược nhau của máu và dịch thẩm tách tạo điều kiện loại bỏ chất hòa tanTốc độ dòng máu ngoài cơ thể trong khi VV-ECMO cao hơn đáng kể trong khi thẩm tách máu. Vì toàn bộ cung lượng tim (CO) được truyền (sử dụng để đẩy máu) qua phổi, do vậy việc trao đổi khí đầy đủ có thể đạt được chỉ bằng cách tạo ra một dòng tương tự qua hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể (ECMO circuit). Điều này được thực hiện bằng việc sử dụng hoặc bơm trục lăn (roller pump) hoặc bơm ly tâm (centrifugal) (Hình 14.4), mặc dù bơm ly tâm thích hợp hơn vì nó gây tan máu ít. Dòng máu ngoài cơ thể lớn có thể gây mất nhiệt, vì vậy bộ trao đổi nhiệt phải được sử dụng để giữ ấm cho máu khi nó đi qua hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể.Như thấy trong hình 14.1, máu thường đi vào hệ tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-tĩnh mach (VV-ECMO circuit) qua một ống thông (catheter)lớn được đặt qua da vào tĩnh mạch đùi và đi lên tĩnh mạch chủ dưới. Máu trở về tĩnh mạch chủ trên qua một ống thông được luồn vào tĩnh mạch cảnh trong phải. Các ống thông tiên tiến hiện nay cho phép máu được rút ra và trở về hệ tuần hoàn cơ thể qua cùng một vị trí tiếp cận mạch máu (Hình 14.5). Các ống thông này được đặt qua tĩnh mạch cảnh trong phải và tiến vào phần trong gan của tĩnh mạch chủ dưới.Một cấu hình trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể khác là để rút máu từ tĩnh mạch chủ dưới và đưa máu về một động mạch đùi. Cấu hình này được gọi là trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-động mạch (veno-arterial ECMO hoặc VA-ECMO) và nó thường được sử dụng để nhằm hai mục đích trao đổi khí và hỗ trợ huyết động. Thảo luận về VA-ECMO vượt quá tầm của quyển sách này.
Hình 14.3. Sơ đồ diễn tả màng trao đổi oxy (oxygenator) cho thấy sự di chuyển của khí lưu thông (sweep gas) và máu theo hai hướng ngược nhau. Hình ảnh ở bên phải cho thấy mạng sợi rỗng tinh xảo
Hình 14.4. Một bơm trục lăn (roller pump) và một bơm ly tâm (centrifugal pump)
Hình 14.5. Ống thông của kỹ thuật trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-tĩnh mạch trên 2 tĩnh mạch chủ (Bicaval VV-ECMO catheter). Máu được rút ra từ cả hai tĩnh mạch chủ dưới và tĩnh mạch chủ trên và máu trở về tâm nhĩ phải
Biến chứng
Trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể (ECMO) có một vài biến chứng quan trọng và có thể dự báo được. Nhiều biến chứng liên quan tới sự kích hoạt dây truyền đông máu và viêm, nó xảy ra khi máu đi vào và tiếp xúc với tuần hoàn ngoài cơ thể. Màng trao đổi oxy (oxygenator) đặc biệt có vấn đề, vì nó tiếp xúc với máu trên một diện tích rất lớn vật liệu phi sinh học.Thuốc chống đông toàn thân là cần thiết để dự phòng các cục máu đông được hình thành trong màng trao đổi oxy và các cấu tạo khác của tuần hoàn ngoài cơ thể. Không có (hoặc đôi khi có) thuốc chống đông đầy đủ, đông máu có thể làm tắc hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể hoặc thuyên tắc mạch (embolization). Sử dụng hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể được bao phủ heparin, bơm ly tâm, và vật liệu tương thích sinh học hơn đã làm giảm, nhưng không loại bỏ được, các biến chứng này.Kích hoạt dây truyền đông máu còn gây tiêu thụ các yếu tố đông máu và tiểu cầu, điều này có thể dẫn tới bệnh đông máu và giảm tiểu cầu. Đừng ngạt nhiên khi thường thấy chảy máu, đặc biệt khi bệnh nhân được điều trị bằng thuốc chống đông. Các vị trí chảy máu thường thấy bao gồm đường tiêu hóa, nhu mô phổi và đường thở, và tất nhiên cả các vị trí tiếp cận mạch máu. Chảy máu nội sọ ít gặp.ECMO có thể có biến chứng tắc mạch khí, nó có thể là hậu quả của việc mồi(priming) hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể không đúng, hình thành các bong bóng nhỏ trong hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể, hoặc tình cờ cuốn theo khí phòng trong khi đang kết nối hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể. ECMO cũng có thể gây tan máu vì hồng cầu bị đẩy rất nhanh qua các ống thông, ống dẫn, bơm, và màng trao đổi oxy.Cuối cùng, nhiễm trùng bệnh viện, thường gặp nhất là viêm phổi và nhiễm khuẩn huyết, rất phổ biến và đã được báo cáo chiếm khoảng 50 – 60 % bệnh nhân được hỗ trợ ngoài cơ thể. Suy đa phủ tạng chiếm 30 – 40% bệnh nhân và có thể lien quan tới nhiễm trùng hoặc kích hoạt dây truyền đông máu và viêm do hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể (ECMO circuit).
Lựa chọn bệnh nhân
Chỉ định và chống chỉ định với VV-ECMO được liệt kê ở bảng 14.1. ECMO thường được sử dụng như là một liệu pháp cứu hộ cho bệnh nhân nặng, suy hô hấp có giảm oxy máu dai dẳng mà thất bại với các biện pháp điều trị truyền thống khác. Chống chỉ định tương đối bao gồm tuổi trên 65, suy đa phủ tạng, thông khí nhân tạo kéo dài, đang có chẩy máu, và tổn thương thần kinh nặng.
Quy trình điều trị bệnh nhân đang được trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể
Hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể
Ở bệnh nhân đang được ECMO, trao đổi khí chủ yếu được thực hiện trong màng trao đổi oxy (oxygenator) của hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể hơn là ở trong phổi. Ba cài đặt có thể được điều chỉnh dựa vào các phép đo độ bão hòa oxy máu động mạch (SaO2), áp lực riêng phần của CO2 (PaCO2), và áp lực riêng phần của O2 (PaO2): (1) tốc độ dòng khí qua màng trao đổi oxy; (2) nồng độ phân suất oxy (FO2) của khí lưu thông (sweep gas); và (3) tốc độ máu được bơm qua hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thểTốc độ dòng khí
Tốc độ khí CO2Â được loại bỏ khỏi máu tĩnh mạch trong hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể tỷ lệ thuận với tốc độ dòng khí qua màng trao đổi oxy. Vì vậy tăng dòng khí lưu thông sẽ làm giảm PaCO2, và giảm dòng khí lưu thông sẽ làm tang PaCO2
| Bảng 14.1. Chỉ định và chống chỉ định với VV_ECMO |
|
| Chỉ định |
Chống chỉ định |
| · ARDS có giảm oxy máu dai dẳng và/hoặc tang carbon oxide o Viêm phổi o Sặc phổi lớn o Đụng dập phổi |
· Tuổi cao/có bệnh lý nặng từ trước · Chống chỉ định sử dụng thuốc chống đông · Suy đa phủ tạng không thể cải thiện với ECMO |
| · Đào thải phổi ghép |
· Tổn thương thần kinh không hồi phục |
| · Tổn thương phổi cấp lien quan tới truyền máu |
· Thông khí nhân tạo > 7 – 10 ngày |
Nồng độ phân áp oxy (FO2)
PaO2 và SaO2thay đổi thuận với FO2 của khí lưu thông (sweep gas), FO2 được đặt sao cho PO2 đạt 100 – 150 mmHg trong máu trở về tuần hoàn cơ thể.Tốc độ máu trong hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể
Một yếu tố quyết định thậm chí quan trọng hơn PaO2Â và SaO2Â là tỷ lệ % của cung lượng tim (CO) đi qua hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể. Nếu dòng máu trong hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể thấp hơn đáng kể cung lượng tim (CO) thì máu trở về đã được oxy hóa sẽ pha trộn với một lượng lớn máu tĩnh mạch của bệnh nhân, dẫn tới oxy hóa máu động mạch không đầy đủ. Dòng máu qua hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể được điều chỉnh bằng việc thay đổi tốc độ (vòng trên phút) của bơm máuThường rất khó khan để duy trì dòng máu trong hệ tuần hoàn ngoài cơ thể được tối ưu. Khi dòng máu không đủ, tăng thể tích lòng mạch và/hoặc thay đổi kích cỡ, số lượng và vị trí của ống thông tiếp cận mạch máu có thể làm cải thiện được hiệu quả và hiệu quả của ECMOHệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể cần phải được kiểm tra hàng ngày xem có cục máu đông không, đặc biệt chú ý tới các kết nối ống và màng trao đổi oxy. Để dự phòng sự hình thành cục máu đông, bệnh nhân cần được duy trì heparin truyền tĩnh mạch lien tục với mục tiêu APTT cần đạt 50 – 70 giây. Để giảm thiểu biến chứng chảy máu, số lượng tiểu cầu cần được duy trì trên 80 x 109.
Thông khí nhân tạo
VV_ECMO rất có hiệu quả trong việc loại bỏ CO2Â và duy trì PaO2Â và pH trong giới hạn bình thường. Khi oxy hóa máu đầy đủ, mục tiêu của thông khí nhân tạo là giữ cho phế nang mởÂ (alveolar recruitment)Â mà không gây hư tổn thêm cho phổi tổn thương. Thiết lập thông số thông khí nhân tạo gợi ý được trình bầy trong bảng 14.2. Vt có thể được giảm xuống 200 – 300 ml và tần số giảm xuống 4 – 6 nhịp/phút. PEEP thường được đặt 10 – 15 cmH2O, và FiO2Â thường được đặt ≤ 0,4Thật không may, oxy hóa máu thường không phù hợp bởi vì cung lượng tim vượt quá công suất dòng của hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể. Trong những trường hợp như vậy, FiO2Â và PEEP cao được sử dụng để cố gắng làm cải thiện PaO2và SaO2.
Cai ECMO
Quá trình tách bệnh nhân ra khỏi ECMO nên được bắt đầu khi có bằng chứng cải thiện đáng kể bệnh lý phổi nền của bệnh nhân. Điều này thường được căn cứ vào biểu hiện trên X-quang phổi và sự cải thiện PaO2 và SaO2, và độ đàn hồi của hệ hô hấp. Các thử nghiệm được thực hiện bằng việc tăng FiO2, tần số, và PEEP và tắt khí lưu thông (sweep gas) trong khi vẫn duy trì dòng máu qua hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể. Nếu SaO2 tụt xuống dưới 90%, thì duy trì lại dòng khí lưu thông. Các thử nghiệm được làm lại tối thiểu là hang ngày cho tới khi oxy hóa máu đầy đủ và thông khí nhân tạo được duy trì mà không cần sự hỗ trợ của ECMO
| Bảng 14.2. Cài đặt máy thở |
|
| Phương thức (Mode) |
Kiểm soát hỗ trợ (AC) |
| Kiểu thở (Breath type) |
VC, PRVC |
| Tần số cài đặt (Set Rate) |
4 – 6 lần/phút |
| Vt |
200 – 300 ml |
| PEEP |
10 – 15 cmH2O |
| FiO2 |
0,3 – 0,4 |
Kết luận
ECMO mang tới cho các bác sĩ hồi sức cấp cứu một công cụ quan trọng để có thể hỗ trợ bệnh nhân khi thông khí nhân tạo thất bại. Mặc dù khái niệm còn đơn giản, nhưng việc điều trị những bệnh nhân này đòi hỏi kinh nghiệm và hệ thống hỗ trợ tích cực và vì vậy, ECMO chỉ nên được dùng ở các trung tâm chuyên khoa. Điều quan trọng là tất cả các bác sĩ điều trị bệnh nhân thông khí nhân tạo có thể biết bệnh nhân của họ sẽ có lợi từ ECMO để giới thiệu kịp thời tới một trung tâm ECMO
Đọc thêm
1. Sidebotham D, Mc George A, McGuinness S, et al. Extracorporeal membrane oxygenation for treating severe cardiac and respiratory disease in adults. Part 1: Overview of extracorporeal membrane oxygenation. J Cardiothorac Vasc Anesth 2009; 23:886-8922. Sidebotham D, Mc George A, McGuinness S, et al. Extracorporeal membrane oxygenation for treating severe cardiac and respiratory disease in adults. Part 2: Technical considerations. J Cardiothorac Vasc Anesth 2009; 23:886-8923. Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R, et al. Efficacy and economic assessment of conventional ventilator support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure. Lancet 2009; 374: 1351-1363
