Chức năng phổi là gì? Các nghiên cứu khoa học về Chức năng phổi

Định nghĩa chức năng phổi

Chức năng phổi là khả năng của hệ hô hấp đảm bảo quá trình trao đổi khí sống còn, bao gồm cung cấp oxy cho máu và loại bỏ khí carbon dioxide. Đây là chỉ số quan trọng phản ánh tình trạng hoạt động của cơ quan hô hấp, ảnh hưởng trực tiếp đến mọi hoạt động sinh lý và sự sống. Khi chức năng phổi suy giảm, cơ thể sẽ rơi vào trạng thái thiếu oxy, dư thừa CO2, gây mất cân bằng nội môi và nguy hiểm tính mạng.

Theo National Heart, Lung, and Blood Institute, chức năng phổi không chỉ là chỉ số y học mà còn là yếu tố quan trọng để đánh giá sức khỏe tổng thể. Bệnh nhân mắc bệnh lý hô hấp mạn tính thường có chức năng phổi suy giảm, làm giảm khả năng lao động, hoạt động thể chất và chất lượng cuộc sống.

Chức năng phổi có thể được định lượng thông qua các xét nghiệm chức năng hô hấp (pulmonary function tests - PFTs). Các xét nghiệm này giúp đo lường dung tích phổi, lưu lượng khí và khả năng khuếch tán khí qua màng phế nang – mao mạch, từ đó hỗ trợ chẩn đoán, theo dõi và điều trị bệnh lý hô hấp.

Cấu trúc liên quan đến chức năng phổi

Phổi gồm hai lá, nằm trong lồng ngực, được cấu tạo từ hàng triệu phế nang – đơn vị trao đổi khí cơ bản. Phế nang có cấu trúc túi khí nhỏ, thành mỏng, bao quanh bởi mạng lưới mao mạch dày đặc. Diện tích bề mặt trao đổi khí của toàn bộ phế nang lên đến khoảng 70–100 m², tương đương diện tích một sân tennis, đảm bảo hiệu quả hấp thụ oxy tối đa.

Các thành phần chính tham gia chức năng phổi gồm:

• Đường dẫn khí: bao gồm khí quản, phế quản và tiểu phế quản, dẫn không khí vào phổi.
• Phế nang: nơi trao đổi khí trực tiếp với mao mạch phổi.
• Hệ mạch máu phổi: mang máu nghèo oxy từ tim phải đến phổi và đưa máu giàu oxy trở lại tim trái.
• Cơ hô hấp: chủ yếu là cơ hoành và cơ liên sườn, đóng vai trò tạo áp suất âm để hút không khí vào phổi.

Bảng sau minh họa mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng:

Cấu trúc	Chức năng
Phế quản	Dẫn khí đến các đơn vị trao đổi khí
Phế nang	Thực hiện khuếch tán O2 và CO2
Mao mạch phổi	Trao đổi khí trực tiếp với phế nang
Cơ hoành	Tạo áp suất âm để hít vào

Các thông số đánh giá chức năng phổi

Các chỉ số chức năng phổi được sử dụng phổ biến trong lâm sàng giúp phân tích tình trạng hô hấp và phát hiện bất thường. Một số chỉ số quan trọng:

• Thể tích khí lưu thông (TV): khoảng 500 ml khí được hít vào và thở ra trong một chu kỳ hô hấp bình thường.
• Dung tích sống gắng sức (FVC): lượng khí tối đa mà một người có thể thở ra sau khi hít vào sâu nhất.
• Thể tích thở ra gắng sức trong giây đầu tiên (FEV1): chỉ số quan trọng phản ánh tình trạng tắc nghẽn đường thở.
• Tỷ lệ FEV1/FVC: được dùng để phân biệt giữa rối loạn tắc nghẽn và hạn chế hô hấp.
• Khả năng khuếch tán khí (DLCO): đo hiệu quả trao đổi khí qua màng phế nang – mao mạch.

Một công thức được sử dụng trong thực hành lâm sàng:

$\text{Tỷ lệ FEV1/FVC} = \frac{FEV1}{FVC} \times 100\%$

Nếu tỷ lệ FEV1/FVC < 70%, thường gợi ý tình trạng tắc nghẽn đường thở, như trong bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD).

Dưới đây là bảng tham chiếu một số giá trị bình thường:

Thông số	Giá trị bình thường
Thể tích khí lưu thông (TV)	~500 ml
Dung tích sống gắng sức (FVC)	3–5 lít
FEV1	> 80% giá trị dự đoán
Tỷ lệ FEV1/FVC	> 70%
DLCO	80–120% giá trị dự đoán

Các phương pháp kiểm tra chức năng phổi

Đánh giá chức năng phổi được thực hiện bằng nhiều phương pháp, trong đó phổ biến nhất là hô hấp ký (spirometry). Đây là kỹ thuật đo FVC, FEV1 và các thông số khác, giúp chẩn đoán hen phế quản và COPD.

Một số phương pháp khác:

• Đo thể tích phổi toàn phần: xác định dung tích phổi tối đa và thể tích khí cặn.
• Đo DLCO: đo khả năng khuếch tán khí carbon monoxide từ phế nang vào máu.
• Xét nghiệm khí máu động mạch (ABG): đo PaO2 và PaCO2 để đánh giá hiệu quả trao đổi khí.
• Đo dung tích sống và hít vào tối đa: hỗ trợ chẩn đoán rối loạn hạn chế hô hấp.

Các phương pháp này được chuẩn hóa theo hướng dẫn của American Thoracic Society (ATS) và European Respiratory Society (ERS), đảm bảo tính chính xác và tái lập.

Vai trò của chức năng phổi trong sinh lý học

Chức năng phổi đóng vai trò thiết yếu trong duy trì sự sống vì đây là cơ quan chịu trách nhiệm trao đổi khí giữa môi trường và cơ thể. Quá trình hít vào mang oxy từ không khí vào phế nang, sau đó oxy khuếch tán vào máu nhờ chênh lệch áp suất riêng phần. Đồng thời, carbon dioxide từ máu khuếch tán ngược trở lại phế nang để được thải ra ngoài khi thở ra.

Bên cạnh vai trò chính trong hô hấp, phổi còn tham gia vào các chức năng sinh lý khác. Cơ quan này có khả năng chuyển hóa một số chất sinh học, ví dụ enzyme chuyển angiotensin (ACE), góp phần điều hòa huyết áp. Ngoài ra, phổi còn đóng vai trò như một “bộ lọc máu”, giữ lại các vi huyết khối trước khi máu được bơm trở lại tim trái.

Một số chức năng khác của phổi:

• Điều hòa cân bằng acid–base thông qua điều chỉnh nồng độ CO₂ trong máu.
• Tham gia vào đáp ứng miễn dịch bằng cách loại bỏ vi khuẩn và hạt bụi qua hệ thống đại thực bào phế nang.
• Tạo ra surfactant, chất làm giảm sức căng bề mặt, giúp phế nang không bị xẹp khi thở ra.

Các bệnh lý ảnh hưởng đến chức năng phổi

Chức năng phổi có thể bị suy giảm do nhiều bệnh lý cấp tính và mạn tính. Những bệnh này thường được phân loại thành rối loạn tắc nghẽn và rối loạn hạn chế. Rối loạn tắc nghẽn xảy ra khi đường thở bị thu hẹp, làm giảm tốc độ luồng khí ra vào, điển hình là bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD) và hen phế quản. Rối loạn hạn chế liên quan đến giảm dung tích phổi do xơ phổi, bệnh phổi kẽ hoặc biến dạng lồng ngực.

Các bệnh thường gặp gây ảnh hưởng đến chức năng phổi:

• COPD: gây giảm FEV1 và tỷ lệ FEV1/FVC, liên quan chặt chẽ đến hút thuốc lá.
• Hen phế quản: đặc trưng bởi tắc nghẽn đường thở có hồi phục sau khi dùng thuốc giãn phế quản.
• Bệnh phổi kẽ: gây giảm dung tích sống và khả năng khuếch tán khí.
• Xơ phổi và lao phổi: phá hủy cấu trúc phế nang, dẫn đến giảm trao đổi khí.
• COVID-19 và hội chứng suy hô hấp cấp tính (ARDS): gây giảm oxy máu trầm trọng, cần can thiệp hồi sức tích cực.

Bảng dưới đây so sánh đặc điểm giữa rối loạn tắc nghẽn và hạn chế:

Đặc điểm	Rối loạn tắc nghẽn	Rối loạn hạn chế
FEV1	Giảm	Giảm
FVC	Bình thường hoặc giảm nhẹ	Giảm rõ
Tỷ lệ FEV1/FVC	< 70%	Bình thường hoặc tăng
Ví dụ bệnh	COPD, hen phế quản	Xơ phổi, bệnh phổi kẽ

Ứng dụng lâm sàng của đánh giá chức năng phổi

Đánh giá chức năng phổi có giá trị lớn trong thực hành y học lâm sàng. Các xét nghiệm chức năng phổi hỗ trợ chẩn đoán bệnh lý hô hấp, xác định giai đoạn bệnh, đánh giá hiệu quả điều trị và tiên lượng sức khỏe bệnh nhân.

Trong phẫu thuật lồng ngực hoặc gây mê, việc đánh giá trước phẫu thuật giúp xác định khả năng hô hấp của bệnh nhân. Ở bệnh nhân mắc bệnh mạn tính như COPD, kiểm tra chức năng phổi định kỳ giúp điều chỉnh thuốc, cải thiện kiểm soát triệu chứng và giảm nguy cơ nhập viện.

Ứng dụng cụ thể:

• Chẩn đoán sớm bệnh hô hấp, ngay cả khi chưa có triệu chứng rõ ràng.
• Xác định mức độ nặng, phân tầng nguy cơ và theo dõi diễn tiến bệnh.
• Đánh giá đáp ứng với liệu pháp thuốc giãn phế quản hoặc corticosteroid.
• Tiên lượng kết quả phẫu thuật hoặc ghép phổi.

Chức năng phổi và hoạt động thể chất

Khả năng hoạt động thể chất phụ thuộc nhiều vào chức năng phổi. Trong gắng sức, nhu cầu oxy tăng cao, cơ thể cần tăng thông khí và tăng nhịp tim để cung cấp oxy đầy đủ. Người có chức năng phổi bình thường có thể thích nghi dễ dàng, trong khi bệnh nhân có bệnh phổi thường nhanh chóng cảm thấy khó thở, mệt mỏi và giảm sức bền.

Tập luyện thể dục thường xuyên, phục hồi chức năng hô hấp và các bài tập thở có thể cải thiện dung tích phổi, nâng cao khả năng trao đổi khí và chất lượng cuộc sống. Phục hồi chức năng phổi đặc biệt quan trọng cho bệnh nhân COPD và xơ phổi, giúp giảm triệu chứng và cải thiện khả năng hoạt động hàng ngày.

Nghiên cứu và xu hướng tương lai

Nghiên cứu hiện đại tập trung phát triển thiết bị đo chức năng phổi nhỏ gọn, dễ sử dụng tại nhà, cho phép theo dõi liên tục và cảnh báo sớm khi có bất thường. Sự kết hợp giữa công nghệ số và trí tuệ nhân tạo (AI) đang mở ra triển vọng mới trong phân tích dữ liệu hô hấp và hỗ trợ quyết định lâm sàng.

Ngoài ra, nghiên cứu tái tạo mô phổi bằng kỹ thuật sinh học và phát triển phổi nhân tạo sinh học đang là hướng đi đầy hứa hẹn. Các thử nghiệm lâm sàng về liệu pháp gen và tế bào gốc cũng cho thấy tiềm năng phục hồi chức năng phổi ở bệnh nhân giai đoạn muộn.

Tài liệu tham khảo

1. American Thoracic Society. Pulmonary Function Testing. https://www.atsjournals.org
2. European Respiratory Society. Clinical guidelines for lung function. https://www.ersnet.org
3. World Health Organization. Chronic respiratory diseases. https://www.who.int/health-topics/chronic-respiratory-diseases
4. American Lung Association. Pulmonary Function Tests. https://www.lung.org
5. National Heart, Lung, and Blood Institute. Learn about Lung Function. https://www.nhlbi.nih.gov