Khái niệm và nguyên lý kỹ thuật của oxy lưu lượng cao
Oxy lưu lượng cao qua canula mũi (High-Flow Nasal Cannula - HFNC) là phương pháp hỗ trợ hô hấp không xâm lấn hiện đại, cho phép cung cấp hỗn hợp khí oxy và không khí được làm ấm đến nhiệt độ sinh lý và làm ẩm bão hòa với lưu lượng dòng vượt trội so với nhu cầu hít vào tự nhiên của người bệnh. Khác biệt cơ bản với các hệ thống thở oxy truyền thống sử dụng dây thở mũi tiêu chuẩn hoặc mặt nạ hở (thường chỉ cung cấp lưu lượng từ một đến mười lăm lít mỗi phút), hệ thống HFNC có khả năng cung cấp lưu lượng khí liên tục lên tới 60 lít mỗi phút ở người trưởng thành.
Nguyên lý vận hành kỹ thuật của một hệ thống oxy lưu lượng cao hoàn chỉnh dựa trên sự phối hợp đồng bộ của bốn thành phần cốt lõi: bộ trộn khí điện tử hoặc cơ học, bộ phận làm ẩm nhiệt tích cực, dây dẫn khí có tích hợp dây gia nhiệt bên trong và canula mũi chuyên dụng. Bộ trộn khí cho phép bác sĩ điều chỉnh độc lập và chính xác phân suất oxy trong khí hít vào (FiO2) trên toàn dải từ 21% (tương đương không khí phòng) đến 100% (oxy nguyên chất). Dòng khí sau khi pha trộn được đưa qua buồng làm ẩm chủ động có kiểm soát vi xử lý, nâng nhiệt độ dòng khí lên mức 37 độ C và đạt độ ẩm tương đối xấp xỉ 100%, bảo đảm lượng hơi nước tuyệt đối đạt xấp xỉ bốn mươi bốn miligam trên một lít khí hít vào.
Dây thở cách nhiệt có dây điện trở nhiệt chạy dọc bên trong giúp duy trì nhiệt độ ổn định xuyên suốt chiều dài dây dẫn, ngăn chặn triệt để hiện tượng ngưng tụ hơi nước thành giọt (hiện tượng mưa trong ống). Khí ẩm ấm sau đó được phân phối vào đường hô hấp trên thông qua canula mũi bằng chất liệu silicone mềm dẻo. Thiết kế của canula mũi HFNC có đường kính nhánh mũi rộng hơn canula thường nhưng cố ý không bịt kín hoàn toàn lỗ mũi (thường chiếm khoảng một nửa đến hai phần ba tiết diện lỗ mũi), cho phép dòng khí thở ra của bệnh nhân thoát ra ngoài tự do xung quanh nhánh mũi, vừa duy trì sự thông thoáng đường thở vừa tạo ra các hiệu ứng sinh lý học đặc thù.
Cơ chế sinh lý học và tác động điều trị
Hiệu quả điều trị vượt trội của oxy lưu lượng cao được hình thành từ sự kết hợp của nhiều cơ chế sinh lý học tác động trực tiếp lên hệ hô hấp, như Nishimura (năm 2016) đã tổng kết toàn diện:
Cơ chế thứ nhất là kiểm soát chính xác nồng độ oxy hít vào và đáp ứng lưu lượng hít vào đỉnh. Ở những bệnh nhân suy hô hấp cấp, nhịp thở thường nhanh nông và lưu lượng dòng hít vào đỉnh có thể vượt quá ba mươi đến bốn mươi lít mỗi phút. Khi sử dụng các dụng cụ cung cấp oxy lưu lượng thấp truyền thống, lưu lượng khí cấp vào không đủ đáp ứng nhu cầu này, buộc bệnh nhân phải hít thêm một lượng lớn không khí phòng từ môi trường xung quanh vào đường thở, làm pha loãng nồng độ oxy và khiến FiO2 thực tế thấp hơn nhiều so với dự tính. Bằng việc cung cấp lưu lượng lên tới 60 lít mỗi phút, HFNC đáp ứng hoặc vượt qua lưu lượng hít vào đỉnh của bệnh nhân, hạn chế tối đa sự pha loãng khí phòng và đảm bảo nồng độ FiO2 thực tế cung cấp vào phế nang luôn ổn định chính xác từ 21% đến 100%.
Cơ chế thứ hai là rửa trôi khoảng chết giải phẫu vùng mũi hầu (anatomical dead space washout). Vùng mũi hầu của con người hoạt động như một khoang chết giải phẫu chứa đầy khí thở ra giàu carbon dioxide vào cuối mỗi chu kỳ thở. Khi bắt đầu kỳ hít vào tiếp theo, lượng khí giàu CO2 này sẽ bị kéo ngược trở lại phế nang trước khi không khí tươi mới đi vào. Dòng khí lưu lượng cao liên tục từ HFNC thổi qua khoang mũi hầu sẽ quét sạch và đẩy lượng khí đọng giàu CO2 này ra ngoài qua khe hở quanh lỗ mũi trong kỳ thở ra, lấp đầy khoang mũi hầu bằng hỗn hợp khí tươi giàu oxy và không chứa CO2. Quá trình rửa trôi liên tục này làm giảm thể tích khoảng chết giải phẫu, tăng hiệu quả thông khí phế nang và hỗ trợ đào thải CO2 mà không đòi hỏi bệnh nhân phải gia tăng thể tích khí lưu thông.
Cơ chế thứ ba là tạo áp lực dương cuối kỳ thở ra (PEEP nội tại). Khi bệnh nhân thở ra chống lại dòng khí ngược chiều liên tục đi vào từ canula mũi, sức cản dòng khí tạo nên một áp lực dương động học nhẹ trong toàn bộ đường thở. Mức áp lực dương cuối kỳ thở ra này thường dao động trong khoảng tùy thuộc vào lưu lượng cài đặt và mức độ ngậm kín miệng của người bệnh. Mặc dù mức áp lực này thấp hơn so với thở máy áp lực dương xâm lấn, mức PEEP hoàn toàn đủ để huy động một phần phế nang bị xẹp ở vùng phụ thuộc của phổi, duy trì dung tích cặn chức năng, cải thiện tỷ lệ thông khí trên tưới máu và giảm hiện tượng shunt nội phổi.
Cơ chế thứ tư là tối ưu hóa điều kiện nhiệt ẩm và bảo vệ chức năng thanh thải chất nhầy. Bình thường, khoang mũi và đường dẫn khí trên đảm nhiệm chức năng sưởi ấm và làm ẩm không khí hít vào. Khi thở oxy khô lạnh với lưu lượng lớn, bề mặt biểu mô đường thở bị mất nước nghiêm trọng, dẫn đến co thắt phế quản phản xạ, ức chế chuyển động của hệ nhầy - lông chuyển, làm đặc dịch tiết phế quản và gây hoại tử biểu mô. Hệ thống làm ẩm chủ động của HFNC đưa dòng khí đạt nhiệt độ 37 độ C và độ ẩm bão hòa xấp xỉ 100%, tái lập hoàn hảo điều kiện sinh lý phế nang, bảo tồn tính toàn vẹn của biểu mô hô hấp, tạo điều kiện thuận lợi cho việc dẫn lưu đờm dãi và tiết kiệm đáng kể năng lượng tiêu hao cho quá trình điều hòa nhiệt ẩm của cơ thể.
Cơ chế thứ năm là giảm đáng kể công thở (work of breathing). Nhờ việc cung cấp đủ dòng khí đáp ứng lưu lượng đỉnh, giảm sức cản hít vào qua mũi hầu và cải thiện độ giãn nở của phổi thông qua mức PEEP nội tại, bệnh nhân giảm bớt sự gắng sức của các cơ hô hấp phụ, giảm biên độ dao động áp lực âm trong lồng ngực và làm chậm nhịp thở một cách rõ rệt.
Bằng chứng y học chứng cứ và hướng dẫn thực hành lâm sàng
Hiệu quả lâm sàng của oxy lưu lượng cao đã được khẳng định thông qua các thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên có đối chứng quy mô lớn và các hướng dẫn thực hành quốc tế uy tín. Cột mốc quan trọng nhất đánh dấu bước chuyển mình của HFNC trong y học hồi sức cấp cứu là thử nghiệm lâm sàng đa trung tâm FLORALI do Frat và cộng sự (năm 2015) công bố trên tạp chí y khoa hàng đầu New England Journal of Medicine.
Trong nghiên cứu FLORALI thực hiện trên ba trăm mười bệnh nhân suy hô hấp cấp thiếu oxy máu không do tăng CO2, Frat và cộng sự (năm 2015) đã so sánh trực tiếp ba phương pháp can thiệp: thở oxy tiêu chuẩn qua mặt nạ, thông khí không xâm lấn áp lực dương (NIV) và oxy lưu lượng cao HFNC. Kết quả cho thấy nhóm bệnh nhân được điều trị bằng HFNC có tỷ lệ tử vong sau 90 ngày giảm xuống rõ rệt so với nhóm thở oxy thông thường và nhóm thở NIV. Đặc biệt, ở phân nhóm bệnh nhân suy hô hấp mức độ nặng có chỉ số PaO2 trên FiO2 dưới hoặc bằng hai trăm milimét thủy ngân, HFNC giúp giảm có ý nghĩa thống kê tỷ lệ phải đặt ống nội khí quản so với hai phương pháp còn lại.
Dựa trên tích lũy các bằng chứng lâm sàng chất lượng cao, nhóm chuyên gia đa quốc gia do Rochwerg và cộng sự (năm 2020) dẫn đầu đã công bố hướng dẫn thực hành lâm sàng chính thức trên tạp chí Intensive Care Medicine. Hướng dẫn của Rochwerg và cộng sự (năm 2020) đưa ra khuyến cáo mạnh mẽ ưu tiên sử dụng oxy lưu lượng cao HFNC thay thế cho liệu pháp oxy thông thường ở người trưởng thành mắc suy hô hấp cấp thiếu oxy máu. Hướng dẫn cũng khuyến cáo sử dụng HFNC để hỗ trợ hô hấp dự phòng suy hô hấp sau rút ống nội khí quản ở các bệnh nhân phẫu thuật lồng ngực hoặc bệnh nhân hồi sức có nguy cơ tái suy hô hấp cao.
Theo dõi lâm sàng và ứng dụng chỉ số ROX index
Mặc dù HFNC mang lại lợi ích lâm sàng to lớn, thách thức nguy hiểm nhất trong thực hành điều trị là hiện tượng trì hoãn đặt ống nội khí quản ở những bệnh nhân đáp ứng kém. Việc cố duy trì HFNC kéo dài khi bệnh nhân đã suy kiệt cơ hô hấp có thể làm gia tăng tỷ lệ biến chứng và tử vong khi phải đặt nội khí quản cấp cứu. Để giải quyết vấn đề nan giải này, Roca và cộng sự (năm 2016) đã phát minh và kiểm chứng lâm sàng chỉ số ROX (ROX index), một công cụ đánh giá đơn giản, không xâm lấn và có độ tin cậy cao tại giường bệnh.
Chỉ số ROX được định nghĩa là tỷ số giữa độ bão hòa oxy máu mao mạch chia cho phân suất oxy hít vào trên tần số thở của bệnh nhân trong một phút. Trong công trình nghiên cứu được công bố trên Journal of Critical Care, Roca và cộng sự (năm 2016) đã xác định rằng một chỉ số ROX lớn hơn 4.88 sau mười hai giờ điều trị bằng HFNC là ngưỡng dự đoán thành công cao nhất, cho thấy bệnh nhân có khả năng dung nạp tốt và nguy cơ thất bại phải đặt nội khí quản là rất thấp. Ngược lại, nếu chỉ số ROX liên tục suy giảm hoặc nằm dưới các ngưỡng cảnh báo sau hai giờ, sáu giờ hoặc mười hai giờ, bác sĩ lâm sàng cần nhanh chóng đánh giá lại toàn diện để chủ động đặt ống nội khí quản kiểm soát đường thở kịp thời, tránh để bệnh nhân rơi vào tình trạng kiệt sức hô hấp.
Chỉ định, chống chỉ định và phạm vi áp dụng
Trong thực hành hồi sức cấp cứu và hô hấp hiện đại, oxy lưu lượng cao được chỉ định chủ yếu cho các trường hợp suy hô hấp cấp giảm oxy máu mức độ nhẹ đến trung bình do viêm phổi cộng đồng, viêm phổi do virus cúm hoặc virus SARS-CoV-2, hội chứng suy hô hấp cấp tiến triển (ARDS) giai đoạn sớm, phù phổi cấp huyết động sau khi đã kiểm soát huyết áp, và hỗ trợ oxy hóa trong quá trình nội soi phế quản can thiệp hoặc đặt ống nội khí quản khó.
Tuy nhiên, HFNC có những giới hạn nghiêm ngặt và không thể thay thế cho thở máy xâm lấn trong mọi tình huống. Chống chỉ định tuyệt đối bao gồm ngừng tuần hoàn hô hấp, hôn mê mất phản xạ bảo vệ đường thở, chấn thương biến dạng hàm mặt nặng hoặc tắc nghẽn cơ học hoàn toàn đường thở trên. Đối với suy hô hấp tăng CO2 máu nặng do đợt cấp bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD), thông khí không xâm lấn áp lực dương hai mức (BiPAP) vẫn là lựa chọn ưu tiên hàng đầu theo các phác đồ y khoa kinh điển, và HFNC chỉ nên được cân nhắc thận trọng như một biện pháp hỗ trợ dung nạp xen kẽ khi bệnh nhân không thể dung nạp mặt nạ BiPAP.
Nhờ đặc tính khí thở êm dịu, không gây cảm giác ngột ngạt và bảo đảm bệnh nhân vẫn có thể trò chuyện với người thân cũng như ăn uống bằng đường miệng, HFNC còn là một công cụ hỗ trợ chăm sóc giảm nhẹ tuyệt vời cho những bệnh nhân giai đoạn cuối có chỉ định không đặt nội khí quản (DNI - Do Not Intubate), giúp xoa dịu cảm giác khó thở và nâng cao chất lượng cuộc sống trong những ngày cuối đời.