Lưu lượng tim là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa lưu lượng tim

Lưu lượng tim (cardiac output – CO) là thể tích máu mà tim bơm vào hệ tuần hoàn trong vòng một phút, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp oxy và dưỡng chất cho các cơ quan. Đây là một trong các chỉ số sinh lý huyết động học cơ bản nhất được sử dụng để đánh giá chức năng tim và khả năng tưới máu toàn thân.

Ở người trưởng thành khỏe mạnh khi nghỉ ngơi, lưu lượng tim trung bình dao động trong khoảng từ 4 đến 8 lít mỗi phút. Giá trị này có thể thay đổi đáng kể trong các trạng thái sinh lý và bệnh lý như gắng sức, sốc, mất máu, hoặc suy tim. Lưu lượng tim không chỉ phụ thuộc vào hoạt động co bóp của tim mà còn phụ thuộc vào tổng thể các yếu tố tác động đến thể tích máu, sức cản ngoại vi và trạng thái thần kinh – nội tiết.

Công thức tính lưu lượng tim

Lưu lượng tim được xác định bởi tích số giữa nhịp tim (Heart Rate – HR) và thể tích tâm thu (Stroke Volume – SV), theo công thức sau:

$CO = HR \times SV$

Trong đó:

• CO – Cardiac Output: lưu lượng tim (L/phút)
• HR – Heart Rate: nhịp tim (nhịp/phút)
• SV – Stroke Volume: thể tích máu bơm ra từ thất trái mỗi nhịp tim (mL)

Ví dụ, một người có nhịp tim 75 lần/phút và thể tích tâm thu 70 mL sẽ có lưu lượng tim khoảng 5.25 L/phút. Công thức này là cơ sở để tính toán và theo dõi CO trong thực hành lâm sàng, đặc biệt ở các đơn vị hồi sức và phẫu thuật tim mạch.

Ý nghĩa sinh lý của lưu lượng tim

Lưu lượng tim là thước đo phản ánh tổng hợp giữa chức năng co bóp cơ tim, hoạt động điều hòa thần kinh – nội tiết và mức tiêu thụ oxy của các mô. Khi nhu cầu trao đổi chất tăng như trong vận động, sốt, hoặc stress, lưu lượng tim cũng tăng tương ứng để đáp ứng nhu cầu oxy hóa mô.

Một số chỉ số liên quan đến lưu lượng tim giúp đánh giá tình trạng tưới máu toàn thân:

• Chỉ số tim (Cardiac Index – CI): CO điều chỉnh theo diện tích bề mặt cơ thể
• Chênh lệch oxy động – tĩnh mạch (A–V O₂ diff): gián tiếp đánh giá cung – cầu oxy
• Lactate máu: chỉ điểm giảm tưới máu mô khi CO không đủ

Lưu lượng tim suy giảm là một dấu hiệu cảnh báo quan trọng trong các tình trạng nguy kịch như suy tim, sốc tim, hoặc rối loạn nhịp nặng. Ngược lại, lưu lượng tim tăng kéo dài có thể là phản ứng bù trừ trong thiếu máu mạn hoặc cường giáp.

Các yếu tố ảnh hưởng đến lưu lượng tim

Bốn yếu tố chính chi phối lưu lượng tim là:

1. Nhịp tim (HR): tăng nhịp tim thường làm tăng CO, nhưng nếu quá nhanh sẽ giảm thời gian đổ đầy thất
2. Tiền tải (Preload): thể hiện lượng máu trở về tim, ảnh hưởng đến SV theo định luật Frank-Starling
3. Sức co bóp cơ tim (Contractility): tăng co bóp giúp tăng SV và CO
4. Hậu tải (Afterload): lực cản mà thất trái phải vượt qua để tống máu vào động mạch

Sự thay đổi trong các yếu tố này có thể làm tăng hoặc giảm lưu lượng tim. Ví dụ, giảm tiền tải do mất máu hoặc mất dịch sẽ làm giảm SV và từ đó giảm CO. Tăng hậu tải do tăng huyết áp hoặc hẹp van động mạch chủ cũng gây giảm lưu lượng tim do thất trái phải làm việc vất vả hơn để bơm máu.

Bảng tóm tắt ảnh hưởng của các yếu tố:

Yếu tố	Tăng	Giảm
Nhịp tim	Tăng CO (nếu không quá nhanh)	Giảm CO
Tiền tải	Tăng CO (theo Frank–Starling)	Giảm CO
Sức co bóp	Tăng CO	Giảm CO (suy tim)
Hậu tải	Giảm CO (nếu quá cao)	CO có thể tăng (nếu trong giới hạn)

Ngoài ra, trạng thái thần kinh (giao cảm – phó giao cảm), nội tiết tố (adrenalin, noradrenalin, hormon tuyến giáp), thuốc (thuốc co mạch, giãn mạch, inotropes) và yếu tố bệnh lý (sốt, nhiễm trùng, thiếu máu) đều có ảnh hưởng đến lưu lượng tim trong cả ngắn hạn và dài hạn.

Phương pháp đo lưu lượng tim

Đo lưu lượng tim có thể thực hiện bằng các kỹ thuật trực tiếp hoặc gián tiếp, tùy thuộc vào mục đích sử dụng và môi trường lâm sàng. Các phương pháp hiện nay bao gồm cả xâm lấn và không xâm lấn, từ kỹ thuật cổ điển như phương pháp Fick đến các thiết bị siêu âm hiện đại.

Các phương pháp phổ biến:

• Phương pháp Fick: dựa vào sự tiêu thụ oxy và chênh lệch nồng độ oxy giữa động mạch và tĩnh mạch. Công thức: $CO = \frac{VO_2}{CaO_2 - CvO_2}$ trong đó VO₂ là lượng oxy tiêu thụ, CaO₂ và CvO₂ là nồng độ oxy động mạch và tĩnh mạch.
• Phương pháp pha loãng nhiệt (thermodilution): thực hiện qua catheter động mạch phổi (Swan-Ganz). Đây là phương pháp xâm lấn, chính xác và thường dùng trong ICU.
• Siêu âm Doppler tim: không xâm lấn, đo vận tốc dòng máu qua van động mạch chủ để tính SV và CO.
• Impedance cardiography: dựa trên sự thay đổi điện trở ngực khi tim co bóp, cho phép ước tính lưu lượng tim mà không cần can thiệp.

Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn sẽ phụ thuộc vào điều kiện bệnh lý, trang thiết bị và yêu cầu theo dõi huyết động.

Thay đổi lưu lượng tim trong các trạng thái sinh lý

Lưu lượng tim không phải là giá trị cố định mà thay đổi liên tục theo các trạng thái sinh lý nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi chất của cơ thể. Sự điều chỉnh này được thực hiện thông qua hệ thần kinh tự chủ và các yếu tố nội tiết.

Một số tình huống sinh lý đặc biệt:

• Gắng sức thể lực: CO có thể tăng từ 5 L/phút lúc nghỉ lên 20–35 L/phút ở vận động viên chuyên nghiệp nhờ tăng nhịp tim và thể tích tâm thu.
• Mang thai: CO tăng 30–50% do tăng thể tích máu, nhịp tim và nhu cầu trao đổi chất của thai.
• Thay đổi tư thế: đứng lên đột ngột làm giảm tiền tải và CO tạm thời; hệ giao cảm bù trừ để phục hồi.
• Giấc ngủ: CO giảm nhẹ do giảm chuyển hóa và trương lực giao cảm.

Điều này cho thấy tim và hệ tuần hoàn là một hệ thống năng động, liên tục thích nghi với tình trạng của cơ thể nhằm duy trì tưới máu đầy đủ cho các mô.

Rối loạn lưu lượng tim trong bệnh lý

Lưu lượng tim bất thường thường là biểu hiện trung tâm trong nhiều tình trạng bệnh lý cấp và mạn tính. Việc phát hiện, theo dõi và điều chỉnh lưu lượng tim là yếu tố sống còn trong điều trị tại khoa hồi sức, tim mạch và gây mê – hồi sức.

Giảm lưu lượng tim có thể gặp trong:

• Suy tim: thất trái hoặc thất phải không đủ khả năng bơm máu, làm giảm SV
• Sốc tim: thường do nhồi máu cơ tim hoặc rối loạn nhịp nguy hiểm
• Sốc giảm thể tích: mất máu hoặc mất dịch làm giảm tiền tải

Tăng lưu lượng tim thấy trong:

• Cường giáp: tăng chuyển hóa làm tim bơm máu nhiều hơn
• Thiếu máu mạn: bù trừ để tăng vận chuyển oxy
• Sốc phân phối (ví dụ: nhiễm trùng nặng): giãn mạch ngoại vi làm tim tăng CO để duy trì áp lực tưới máu

Việc điều trị các bệnh lý này thường hướng đến việc cải thiện CO bằng thuốc tăng co bóp (inotropes), thuốc vận mạch, hoặc hồi sức dịch tùy vào nguyên nhân cụ thể.

Chỉ số tim (Cardiac Index)

Chỉ số tim (Cardiac Index – CI) là một biến thể của lưu lượng tim đã hiệu chỉnh theo diện tích bề mặt cơ thể (BSA), giúp so sánh chức năng tim giữa các cá thể khác nhau về kích thước.

$CI = \frac{CO}{BSA}$

Đơn vị: L/phút/m². Giá trị CI bình thường nằm trong khoảng từ 2.5 đến 4.0 L/phút/m².

Chỉ số tim đặc biệt hữu ích trong điều trị hồi sức, giúp bác sĩ cá nhân hóa chỉ tiêu huyết động thay vì chỉ dựa vào CO tuyệt đối. Ví dụ, một người có CO là 5 L/phút nhưng BSA chỉ 1.4 m² thì CI chỉ là 3.57, trong khi người khác có cùng CO nhưng BSA 2.0 m² thì CI chỉ là 2.5 – sát ngưỡng dưới bình thường.

Vai trò của lưu lượng tim trong lâm sàng

Lưu lượng tim là chỉ số cốt lõi trong đánh giá tưới máu và huyết động của bệnh nhân nội khoa và hồi sức. Trong nhiều phác đồ điều trị như sốc, suy tim, hoặc hồi sức dịch, mục tiêu duy trì CO ở mức đủ là nền tảng để bảo vệ các cơ quan sống còn như não, tim và thận.

Ứng dụng lâm sàng của việc theo dõi CO bao gồm:

• Hướng dẫn truyền dịch (goal-directed fluid therapy)
• Đánh giá đáp ứng với thuốc tăng co bóp
• Xác định nguyên nhân tụt huyết áp hoặc sốc
• Tiên lượng bệnh nhân nặng tại ICU

Nhờ vào tiến bộ trong công nghệ siêu âm và thiết bị theo dõi không xâm lấn, việc đánh giá lưu lượng tim ngày càng phổ biến và dễ tiếp cận hơn trong thực hành lâm sàng hiện đại.

Tài liệu tham khảo

1. Guyton A.C, Hall J.E. Textbook of Medical Physiology, 14th Edition. Elsevier, 2020.
2. NIH. "Cardiac Output Measurement", https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK538320/
3. American Heart Association. "Understanding Blood Pressure and Hemodynamics", https://www.heart.org/en/health-topics/high-blood-pressure
4. ESC Clinical Practice Guidelines. "Heart Failure", https://www.escardio.org/Guidelines
5. Mayo Clinic. "Cardiac output and heart failure", https://www.mayoclinic.org