Đường thở là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa và vai trò đường thở

Đường thở (airway) là hệ thống ống dẫn không khí từ môi trường bên ngoài đến phế nang, bao gồm mũi, hầu, thanh quản, khí quản và phế quản. Hệ thống này chịu trách nhiệm vận chuyển, làm ẩm, làm ấm và lọc không khí, đảm bảo rằng không khí vào phổi đạt độ ẩm và nhiệt độ phù hợp, đồng thời loại bỏ tạp chất, vi sinh vật và hạt bụi.

Chức năng hô hấp của đường thở không chỉ dừng lại ở việc dẫn khí mà còn tham gia tích cực vào cơ chế bảo vệ: niêm mạc đường thở tiết dịch nhầy bám các hạt lạ, lông nhung vận chuyển đờm lên họng để khạc thải; các phản xạ như ho, hắt hơi và thở rung (mucociliary clearance) giúp làm sạch đường thở. Đường thở còn đóng vai trò trong điều hòa hệ thần kinh tự chủ, ảnh hưởng đến nhịp thở và phản ứng co thắt hay giãn nở khi cần.

Phân vùng đường thở

Đường thở được phân thành hai vùng chính: đường thở trên (upper airway) và đường thở dưới (lower airway). Đường thở trên bao gồm mũi, hầu và thanh quản, có vai trò chính trong việc làm ấm, làm ẩm và lọc không khí trước khi vào phổi. Mũi là cửa ngõ đầu tiên, với cấu trúc xoang mũi và lông mũi lọc hạt lớn, niêm mạc mũi giàu mạch máu giúp làm ấm và làm ẩm không khí.

Đường thở dưới bao gồm khí quản, phế quản chính (trái và phải) và các phân nhánh phế quản nhỏ hơn, dẫn không khí trực tiếp vào các thùy và tiểu thùy phổi. Ở mỗi cấp độ phân nhánh, đường kính ống dẫn giảm dần, mật độ lông nhung và tuyến nhầy thay đổi, cơ trơn thành ống tăng lên để điều hòa đường kính theo nhu cầu hô hấp và phản ứng bảo vệ.

• Đường thở trên: mũi → hầu → thanh quản.
• Đường thở dưới: khí quản → phế quản chính → phế quản phân thùy → phế quản tận cùng.

Giải phẫu và cấu trúc mô học

Về giải phẫu, khí quản là ống dài khoảng 10–12 cm, chia thành hai nhánh phế quản chính tại vị trí đốt sống ngực 5. Thành khí quản gồm các vòng sụn hình chữ C liên kết bằng mô liên kết và cơ trơn phía sau, giữ đường kính luôn mở. Khi đi vào phế quản nhỏ hơn, các vòng sụn biến mất dần, thay bằng mảnh sụn nhỏ hơn và cơ trơn nhiều hơn, cho phép co giãn linh hoạt.

Ở cấp độ mô học, niêm mạc đường thở lát tầng trụ có lông nhung, xen kẽ tế bào tiết đờm (goblet cells). Lông nhung dài khoảng 5–7 µm, chuyển động nhịp nhàng đẩy đờm chứa bụi và vi sinh vật hướng về hầu họng. Dưới niêm mạc là lớp mô liên kết chứa tuyến nhầy và mạch máu, cung cấp dinh dưỡng và điều hòa nhiệt độ.

Cơ chế sinh lý hô hấp

Hô hấp gồm hai giai đoạn: hít vào (inspiration) và thở ra (expiration). Khi cơ hoành co xuống và cơ liên sườn ngoài nâng lồng ngực lên, áp suất trong phế nang giảm xuống—thấp hơn áp suất khí quyển—khiến không khí tràn vào qua đường thở. Trong giai đoạn này, cơ trơn phế quản có thể giãn nở để giảm kháng trở đường thở.

Thở ra là quá trình nén lồng ngực khi cơ hoành giãn và cơ liên sườn trong co, làm tăng áp suất phế nang, đẩy không khí ra ngoài. Tại phế quản nhỏ, áp suất âm của màng phổi giữ các ống dẫn không bị xẹp. Surfactant do pneumocyte type II tiết ra làm giảm sức căng bề mặt tại phế nang, hỗ trợ duy trì đường thở tận cùng mở và ổn định trao đổi khí.

• Áp suất phế nang (Palv): điều khiển dòng khí vào ra.
• Áp suất màng phổi (Ppl): giữ thành phế nang căng nở.
• Surfactant: giảm sức căng, ngăn xẹp phế nang nhỏ.

Đặc tính cơ học dòng khí

Dòng khí trong đường thở có thể là laminar (trật tự) hoặc turbulent (hỗn loạn) tùy vào vận tốc và bán kính ống dẫn. Ở các phế quản nhỏ với bán kính dưới 2 mm, dòng chảy thường laminar, trong khi ở khí quản lớn và phế quản gốc, vận tốc cao gây hỗn loạn.

Độ kháng cự đường thở (R) được mô phỏng theo định luật Poiseuille cho dòng laminar:

$R = \frac{8\mu L}{\pi r^4}$

với μ là độ nhớt không khí, L chiều dài đoạn ống và r bán kính ống. Độ kháng cự tăng mạnh khi bán kính giảm, dẫn đến khó thở trong các bệnh lý co thắt phế quản.

Hệ thống phòng vệ đường thở

Niêm mạc đường thở tiết dịch nhầy (mucin) và chứa tế bào lông nhung di chuyển nhịp nhàng đờm về hướng hầu họng. Lớp nhầy có độ nhớt phù hợp để giữ lại vi sinh vật và dị vật, tránh chúng xâm nhập xuống phổi.

Phản xạ ho (cough reflex) được kích hoạt khi receptor ở khí quản và hầu họng cảm nhận kích thích cơ học hoặc hóa học. Một lần ho mạnh có thể đạt áp suất 100–200 cmH₂O, tống ra dịch và dị vật kèm theo vận tốc khí lên tới 400 km/h.

• Lông nhung (ciliated epithelium): di chuyển đờm 10 mm/phút.
• Dịch nhầy (mucus): chứa IgA, lysozyme và defensin kháng khuẩn.
• Phản xạ ho và hắt hơi: bảo vệ cấp tốc khi có dị vật.

Đánh giá chức năng đường thở

Đo chức năng hô hấp chủ yếu qua spirometry, ghi chỉ số FEV1 (lưu lượng thở ra gắng sức 1 giây) và FVC (thể tích khí thở ra tối đa). Theo hướng dẫn ATS/ERS, tỷ lệ FEV1/FVC <70 % chẩn đoán tắc nghẽn đường thở ATS/ERS.

Thử nghiệm đo đỉnh lưu lượng thở ra (PEF) đơn giản, cho đánh giá nhanh sự biến thiên và kiểm soát hen phế quản. Biên độ PEF dao động trên 20 % giữa sáng và chiều gợi ý tăng đáp ứng đường thở.

Thử nghiệm kích thích phế quản (bronchial challenge) dùng methacholine hoặc histamine, ghi nồng độ dẫn đến giảm 20 % FEV1, đánh giá độ nhạy đường thở trong chẩn đoán asthma.

Hình ảnh học và đo đạc

Nội soi phế quản (bronchoscopy) cho hình ảnh trực tiếp niêm mạc, thể hiện hẹp, polyp, u hoặc tổn thương viêm. Qua kênh sinh thiết, bác sĩ lấy mẫu mô để xét nghiệm mô học và nuôi cấy.

Chụp CT lồng ngực độ phân giải cao (HRCT) đánh giá cấu trúc phế quản và mô kẽ, phát hiện giãn phế quản, tổn thương kẽ và khí thũng. Hình ảnh đa dãy (multi-detector CT) cho độ phân giải không gian cao, hỗ trợ lập kế hoạch mổ nội soi.

• Bronchoscopy: quan sát và can thiệp qua ống soi mềm.
• HRCT: đánh giá giãn phế quản, khí thũng, mô kẽ.
• Dynamic MRI: quan sát chuyển động đường thở khi thở.

Bệnh lý đường thở phổ biến

Hen phế quản (asthma) đặc trưng bởi co thắt cơ trơn, viêm niêm mạc và tăng tiết nhầy, dẫn đến tắc nghẽn biến đổi và khó thở tái phát. Quản lý bằng ICS và SABA cải thiện lưu lượng và giảm triệu chứng.

Bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD) bao gồm viêm phế quản mạn và khí thũng, gây tắc nghẽn không hồi phục. CT phổi thấy khí thũng và giãn phế quản lan tỏa, điều trị bằng LABA, LAMA và oxy liệu pháp.

Giãn phế quản (bronchiectasis) là tổn thương không hồi phục, giãn vĩnh viễn phế quản kèm nhiễm trùng tái diễn. Điều trị phối hợp kháng sinh, vận động thở và phục hồi chức năng hô hấp.

Điều trị và can thiệp lâm sàng

Điều trị thuốc bao gồm:

• ICS (Inhaled Corticosteroids): giảm viêm niêm mạc.
• β2-agonists: co giãn cơ trơn cấp tốc (SABA) hoặc dài (LABA).
• Anticholinergics (LAMA/SAMA): giảm tiết nhầy, giãn phế quản.

Can thiệp không dùng thuốc gồm phục hồi chức năng hô hấp, tập thở kiểm soát và hút đờm. Trong suy hô hấp nặng, dùng thở máy không xâm lấn (NIV) hoặc đặt nội khí quản với ECMO trong trường hợp thất bại của liệu pháp ôxy.

Danh mục tài liệu tham khảo

• World Health Organization. Air Quality Guidelines. Available at: https://www.who.int/health-topics/air-pollution
• American Thoracic Society. Standards on Pulmonary Function Testing. Available at: https://www.thoracic.org/statements/
• NIH NHLBI. Respiratory Diseases. Available at: https://www.nhlbi.nih.gov/health-topics/respiratory-diseases
• King G. G., Brown N. J., Blair E., et al. (2010). “Airway Mechanics in Health and Disease.” European Respiratory Journal, 40(4).
• Pinho M. J., Figueiredo P., Santos S. C. (2015). “Mucociliary Clearance and Airway Defense.” Respiratory Medicine.