CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY THỞ

CHƯƠNG 2 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY THỞ
2.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY THỞ
2.1.1 Giới thiệu về máy thở
Máy thở đơn giản là một thiết bị được dùng để thay thế hoặc hỗ trợ
chức năng thở tự nhiên của con người. Các máy thở nói chung được phân
loại bởi mối quan hệ của chúng với các tham số chính sau:
• Sự tạo lực hô hấp.
• Các biến điều khiển.
• Các biến pha.
2.1.2 Sự tạo lực hô hấp.
Theo định nghĩa lực: F=m.a 2. Trong vật lý, lực được đo theo áp suất
(Áp suất = Lực/1 đơn vị diện tích). Trong quá trình hô hấp, các cơ hô hấp co
bóp làm cho thể tích lồng ngực tăng lên. Sự tăng thể tích lồng ngực sẽ gây ra
sự chênh lệch áp suất giữa phổi và không khí bên ngoài. Sự khác biệt áp suất
này đủ làm cho không khí đi vào trong phổi và do đó diễn ra quá trình hít
vào.
Các máy thở phải cung cấp được lực thở mà bình thường nó được tạo
ra bởi các cơ hô hấp. Việc này có thể được thực hiện theo hai cách. Và đây
cũng là cơ sở đầu tiên để phân loại máy thở.
Tuỳ theo, hoặc tạo ra một áp suất âm ở bên ngoài lồng ngực hoặc tạo ra
một áp suất dương vào trong phổi mà tương ứng sẽ có máy thở tạo áp suất
âm và máy thở tạo áp suất dương.
2.1.3 Máy thở tạo áp suất âm
Máy thở tạo áp suất âm là loại máy thở được phát minh đầu tiên.
Những máy thở này được gọi là máy thở Body Tank (Body Tank Respirator)

15


hoặc "Phổi sắt", được phát minh năm 1928 bởi Drinker và Shaw. Đúng như
tên gọi của nó, khi sử dụng loại máy thở này bệnh nhân được đặt trong một

xylanh kín tới cổ. Xung quanh cổ bệnh nhân được đệm kín bởi đệm bọt cao
su để tránh bị dò áp suất. "Phổi sắt" làm việc bằng cách tạo ra một áp suất
âm trong xylanh nhờ một bộ phận giống như bộ tạo chân không. Việc này sẽ
tạo ra một “áp suất không khí phụ” xung quanh bên ngoài lồng ngực. Đầu và
cổ bệnh nhân được đặt trong áp suất khí quyển. Kết quả là tạo ra sự chênh
lệnh áp suất và sự chênh lệch áp suất này đủ để nâng lồng ngực lên (tuân
theo định luật Boyle), do đó sẽ điều chỉnh áp suất trong phổi theo sự tăng thể
tích lồng ngực và làm cho không khí từ bên ngoài đi vào trong phổi.
Máy thở loại này đã làm việc tương đối hiệu quả đối với các bệnh nhân
không có các dấu hiệu hô hấp bất thường như đối với các bệnh nhân bị liệt
hô hấp. Nhưng nó không có hiệu quả đối với các bệnh nhân có dấu hiệu bị
rối loạn hô hấp. Hơn nữa việc tạo áp suất âm ở bụng đã làm ảnh hưởng tới
tuần hoàn máu ở bụng và có thể gây sốc (gọi là Tank shock). Các vấn đề
khác đối với loại máy thở này là kích thước của nó, nhiễu và rất khó đảm
bảo các yêu cầu an toàn trong việc cách ly bệnh nhân.
Năm 1939 Drinker và Collins đã cố gắng khắc phục các vấn đề còn tồn
tại đối với loại máy thở này và đã chế tạo ra loại máy thở có cùng nguyên lý
như máy thở tạo áp suất âm nhưng chỉ bao bọc vùng lồng ngực. Loại máy
mới này đã loại bỏ được vấn đề ảnh hưởng tới tuần hoàn máu vùng bụng
nhưng còn các vấn đề khác vẫn không khắc phục được.
2.1.4 Máy thở tạo áp suất dương
Các máy thở tạo áp suất dương tạo ra một lực hô hấp thông qua việc
tạo một áp suất dương trong phổi. Không khí được đưa ra khỏi máy thở
thông qua một cơ cấu cơ khí có dạng piston hoặc ống thổi hoặc nhờ áp lực

16


của khí có áp suất cao làm tăng áp suất trong phổi và do đó làm phổi nở rộng
ra.

Máy thở tạo áp suất dương xuất hiện đầu tiên vào những năm 1950. Từ
đó đến nay máy thở tạo áp suất dương đã trải qua nhiều thay đổi nhưng nổi
bật lên là cơ chế điều khiển được sử dụng trong hệ thống của chúng. Điều
này có thể thấy ở sự thay đổi qua ba thế hệ máy:
• Thế hệ thứ nhất được đặc trưng bởi cơ cấu điều khiển bằng khí nén.
Thêm nữa các thiết bị này sử dụng các bộ nén khí có định thời và các
bộ điều chỉnh để cung cấp áp khí cho phổi.
• Vào cuối những năm 1960 các máy thở bắt đầu được sản xuất dựa trên
các công nghệ điện tử tương tự tích hợp cho các phần tử điều khiển của
chúng. Các máy thở này thuộc loại máy thở thế hệ thứ hai.
• Thế hệ thứ ba của máy thở xuất hiện trên thị trường vào những năm đầu
thập kỷ 80 của thế kỷ 20 cùng với sự xuất hiện của bộ vi xử lý. Với
công nghệ tích hợp cao của các bộ vi xử lý, các máy thở hiện nay có thể
điều khiển tốt hơn (thông qua các hệ thống phân tán của chúng), cải
thiện một bước rõ rệt tính an toàn và tiêu tốn ít năng lượng.
2.1.5 Các biến điều khiển
Có ba nhân tố tác động tới cơ chế thở đó là: Lực, sự di chuyển, và tốc
độ của sự di chuyển. Lực thở đã được nói đến ở phần trên, nó được đo theo
áp suất. Sự di chuyển được đo bằng thể tích và tốc độ của sự di chuyển được
đo bằng lưu lượng. Áp suất, thể tích và lưu lượng có thể được xem xét trong
mối quan hệ giữa chúng bởi biểu thức đã được đơn giản hoá dưới đây (biểu
thức này có thể được xem như mô hình của hệ hô hấp):
P=

V
+R
C

Trong đó:
17

P : Áp suất trong phổi
V: Thể tích hô hấp
C: Sự đáp ứng của phổi dưới sự tác động của máy thở
R: Trở kháng luồng khí
Trong biểu thức trên sự đáp ứng và trở kháng được giả định là hằng số,
theo đó tác động tổng hợp của chúng tạo nên tải được đưa tới máy thở. Áp
suất, thể tích và lưu lượng thay đổi theo thời gian vì vậy chúng là các tham
số cần được theo dõi. Từ biểu thức mô hình của hệ hô hấp, cơ chế của máy
thở là phải điều khiển một trong ba biến trên. Trong trường hợp này, áp suất,
thể tích và lưu lượng được tham chiếu đến như là các biến điều khiển. Hay
nói theo cách khác máy thở hoặc điều khiển áp suất đường khí, hoặc điều
khiển lượng khí được đưa vào phổi, hoặc điều khiển lưu lượng hô hấp. Nhờ
vậy các máy thở được biết đến như là các bộ điều khiển áp suất hoặc các bộ
điều khiển thể tích hoặc là các bộ điều khiển lưu lượng. Nhưng cần nhớ rằng
máy thở có khả năng điều khiển nhiều hơn một tham số mặc dù không thể
làm việc đó trong cùng một thời điểm.
2.1.6 Các máy thở với chức năng là các bộ điều khiển áp suất
Đây là các máy thở điều khiển áp suất đường khí. Chúng ta thấy trong
biểu thức mô hình máy thở, nếu như máy thở là một bộ điều khiển áp suất lý
tưởng, vế trái của biểu thức được xác định bằng một giá trị tiền định và
không bị ảnh hưởng bởi tải (sự đáp ứng và trở kháng) thì thể tích và lưu
lượng phải thay đổi để đảm bảo giá trị áp suất đã xác định trước được ổn
định. Điều này có thể dễ dàng thấy được trong biểu đồ dạng sóng:

18


Hình 2.1 Biểu đồ PVF (Áp suất-Thể tích-Lưu lượng) của máy thở với chức

năng là bộ điều khiển áp suất.
Xem dạng sóng chúng ta có thể thấy đặc trưng của sóng vuông biểu
diễn áp suất của máy thở với chức năng là bộ điều khiển áp suất. Để đảm
bảo nhanh chóng đạt được mức áp suất đỉnh thì yêu cầu giá trị lưu lượng
phải lớn. Ngay khi giá trị áp suất đã đạt được và ổn định, lưu lượng khí cấp
tới giảm và cuối cùng đạt tới giá trị bằng không và quá trình hô hấp được bắt
đầu. Một máy thở với chức năng là bộ điều khiển áp suất đảm bảo áp suất
đỉnh cố định, nhưng thể tích và lưu lượng thay đổi phụ thuộc vào sự đáp ứng
và trở kháng (luồng khí) của bệnh nhân (phụ thuộc vào tải).
2.1.7 Các máy thở với chức năng là bộ điều khiển thể tích

19


Đúng như tên gọi của nó, thể tích là biến được điều khiển trong các
thiết bị loại này. Đặc trưng của chúng là thể tích được duy trì không đổi khi
tải thay đổi. Thêm nữa, bởi vì thể tích là tổng theo thời gian của lưu lượng
nên lưu lượng cũng được duy trì hằng định. Đối chiếu lại với biểu thức mô
hình máy thở, nếu thể tích được thiết lập trước và do mối quan hệ với thể
tích nên giá trị của lưu lượng sẽ được duy trì hằng định do vậy áp suất phải
là biến thay đổi khi tải thay đổi. Dạng sóng biểu diễn thể tích của loại máy
thở này duy trì một hệ số góc dương và với mỗi sự thay đổi của tải thì một
giá trị bằng giá trị hệ số góc này của thể tích và lưu lượng được lưu chuyển.
Đối với dạng sóng biểu diễn lưu lượng thì tùy theo việc sử dụng các cơ cấu
phân phối mà chúng sẽ có dạng khác nhau. Với cơ cấu được điều khiển bởi
piston quay thì dạng sóng là đường hình sin liên tục, với cơ cấu sử dụng
piston tuyến tính hoặc ống thổi thì sóng có dạng hình vuông.
2.1.8 Các máy thở với chức năng là bộ điều khiển lưu lượng
Cũng giống như với trường hợp các máy thở với chức năng là bộ điều
khiển thể tích, các bộ điều khiển lưu lượng duy trì một lưu lượng và thể tích

hằng định cho dù tải thay đổi. Sự khác nhau căn bản của các máy thở loại
này với các máy thở với chức năng là bộ điều khiển thể tích là các bộ điều
khiển lưu lượng đo thể tích gián tiếp thông qua một bộ chuyển đổi lưu
lượng. Lưu lượng được đo và thể tích được tính toán theo một hàm có hai
đối số là lưu lượng và thời gian. Ngoài ra, hầu hết các bộ điều khiển lưu
lượng ngày nay tận dụng một van Solenoit tỷ lệ hoặc một van bước điện từ
được điều khiển bởi một bộ vi xử lý trong vai trò hệ thống phân phối khí của
chúng. Sự thuận lợi của việc sử dụng một van lưu lượng tỷ lệ được điều
khiển bởi bộ vi xử lý là các máy thở ngày nay có thể cung cấp rất nhiều dạng
sóng lưu lượng khác nhau như: sóng vuông, sóng nhanh, sóng chậm, sóng
hình sin để đảm bảo sát với các yêu cầu điều trị của bệnh nhân.
20


Minh hoạ dưới đây thể hiện dạng sóng lưu lượng hình vuông và tác
động của chúng đối với áp suất và thể tích.

Hình 2.2 Biểu đồ dạng sóng lưu lượng hình vuông và
tác động của chúng tới áp suất và thể tích.
2.1.9 Các biến pha
Chu kỳ hô hấp có thể được phân thành 4 pha riêng biệt:
1)

Giai đoạn chuyển tiếp từ thở ra đến khi hít vào

2)

Giai đoạn hít vào

3)

Giai đoạn chuyển tiếp từ hít vào tới lúc thở ra

4)

Giai đoạn thở ra

Trong mỗi pha, từng biến riệng biệt trong biểu thức mô hình được đo và
được sử dụng để bắt đầu, duy trì, và kết thúc pha. Trong trường hợp này, áp
suất, lưu lượng, thể tích và thời gian đều là các biến pha.

21


2.1.10 Giai đoạn chuyển tiếp từ thở ra đến khi hít vào (Biến kích phát).
Nhân tố kích phát là yếu tố được máy thở sử dụng để bắt đầu quá trình
hít vào. Tất cả áp suất, lưu lượng, thể tích và thời gian đều có thể sử dụng để
kích phát nhưng sử dụng áp suất, lưu lượng và thời gian là các phương pháp
phổ biến hơn cả.
Khi thời gian là biến được đo, máy thở sẽ khởi đầu một quá trình thở
theo một tần số xác định trước độc lập với sự nỗ lực thở của bệnh nhân. Khi
áp suất là biến được sử dụng thì máy thở sẽ cảm nhận sự đi xuống của
đường biểu diễn áp suất và khởi tạo một nhịp thở mà không phụ thuộc vào
tần số đã thiết lập trước.
Khi lưu lượng là biến được đo thì thông thường một “lưu lượng nền”
liên tục được cấp tới bệnh nhân. Lưu lượng nền này có thể được lựa chọn
bởi nhân viên vận hành máy. Khi máy thở cảm nhận được sự gắng hít vào
thông qua sự biến đổi lưu lượng trong mạch ra bệnh nhân thì một nhịp thở sẽ
được khởi tạo. Mức độ cố gắng của bệnh nhân cần thiết để khởi tạo một nhịp
thở được quyết định bởi độ nhạy của máy. Độ nhạy là một tham số có thể

được lựa chọn bởi nhân viên vận hành máy. Ví dụ: Trong các máy thở sử
dụng áp suất là biến được đo, độ nhạy điển hình là từ -0.5cmH2O tới
-20cmH2O. Nếu như người vận hành máy thiết lập độ nhạy ở mức -1cmH 2O
thì bệnh nhân phải đảm bảo có thể làm áp suất giảm xuống dưới mức áp suất
cơ sở (mức 0) 1cmH2O thì máy mới kích phát nhịp thở.
2.1.11 Sự hít vào (Các biến giới hạn)
Trong quá trình hít vào, tất cả áp suất, lưu lượng, và thể tích đều tăng
vượt trên mức cơ sở của chúng (mức 0). Nếu trong chu kỳ hít vào không
biến nào tăng vượt quá và sự hít vào không kết thúc sớm thì các biến này
được gọi là các biến giới hạn. Hay nói theo cách khác một biến sẽ bị giới
hạn nếu nó tăng tới giá trị đã thiết lập sẵn trước khi sự hít vào kết thúc. Hầu
22


hết các máy thở đều có một vài dạng giới hạn áp suất để tránh việc áp suất
quá lớn được đưa tới bệnh nhân. Nhân viên vận hành máy cần phải thiết lập
các biến giới hạn nếu trong quá trình hít vào, áp suất đường khí tăng trên
mức giới hạn thì sự hít vào cần được kết thúc và một cảnh báo âm thanh
phát ra để báo cho nhân viên vận hành biết. Trong ví dụ này, máy thở với
chức năng là bộ điều khiển áp suất với biến điều khiển là áp suất được thiết
lập ở 30cmH2O, biến giới hạn áp suất được đặt ở 45cmH 2O. Nếu như bệnh
nhân ho hoặc bắt đầu thở ra trong khi máy thở lại bắt đầu cấp khí vào cho
bệnh nhân thì áp suất trong đường khí sẽ vượt quá, sẽ làm kích phát biến
giới hạn áp suất và làm kết thúc quá trình hít vào.
2.1.12 Giai đoạn chuyển tiếp từ khi hít vào đến khi thở ra (Biến chu kỳ).
Quá trình hít vào sẽ được kết thúc khi có biến đo được đã đạt tới mức
thiết lập. Ví dụ, với máy thở mà trong đó lưu lượng được điều khiển thì sự
hít vào sẽ được kết thúc khi thể tích đã đạt mức thiết lập trước. Trong ví dụ
này thể tích giới hạn là 780 mls và lưu lượng là 65 lpm được thiết lập bởi
nhân viên vận hành. Trên đồ thị biểu diễn lưu lượng và thể tích Hình 2.2

chúng ta có thể thấy lưu lượng đạt giá trị 65 lpm rất nhanh và được giữ ở
mức đó cho tới khi thể tích giới hạn đạt được. Mỗi lần thể tích đạt được 780
mls luồng khí sẽ dừng lại và quá trình thở ra bắt đầu.
2.1.13 Quá trình thở ra (Biến cơ sở)
Trong biểu thức mô hình, tất cả các biến được đo một cách tương đối
so với đường cơ sở của chúng hoặc với các giá trị ở thời điểm kết thúc thở
ra. Do vậy, áp suất, lưu lượng và thể tích có thể được sử dụng như biến điều
khiển vị trí. Tuy nhiên trên thực tế, hầu hết các máy thở đều sử dụng áp suất
làm biến điều khiển. Bằng việc sử dụng áp suất là biến điều khiển, các nhân
viên vận hành có thể điều khiển được áp suất ở cuối kỳ thở ra trên đường
khí. Đây có thể là một tiện ích rất quan trọng trong điều trị rối loạn hô hấp.
23


2.2 CÁC THAM SỐ MÁY THỞ
2.2.1 Giới thiệu
Các máy thở ngày nay sử dụng rất nhiều cách để cung cấp các hỗ trợ hô
hấp cho bệnh nhân. Có rất nhiều sự lựa chọn khác nhau của máy thở cho
phép các bác sỹ có thể điều chỉnh máy thở để phù hợp với nhu cầu của bệnh
nhân. Thêm nữa, các máy thở ngày nay cũng cung cấp nhiều chức năng giúp
việc cứu chữa bệnh nhân đạt hiệu quả cao hơn.
2.2.2 Các kiểu thở
Có 3 kiểu thở cơ bản: Kiểu thở được điều khiển (thở cưỡng bức), kiểu
thở được trợ giúp và kiểu thở tự nhiên.
1)

Kiểu thở được điều khiển (thở cưỡng bức).

Hình 2.3 Biểu đồ PVF của kiểu thở được điều khiển.
Trong quá trình thở theo kiểu này, máy thở sẽ cấp khí tới bệnh nhân

theo biến điều khiển được thiết lập bởi nhân viên vận hành như áp suất hoặc
thể tích/lưu lượng ở một tần số hoặc một nhịp hô hấp cố định. Trong trường
24


hợp không xuất hiện sự cố gắng thở của bệnh nhân thì máy thở sẽ cấp quá
trình thở cưỡng bức. Quá trình thở cưỡng bức sẽ kết thúc khi biến chu kỳ
như áp suất hoặc thể tích hoặc thời gian đã đạt tới giá trị thiết lập trước.
Hình 2.3 là minh họa thể hiện quá trình thở cưỡng bức của một máy thở với
chức năng là bộ điều khiển lưu lượng.
2)

Kiểu thở được hỗ trợ.

Hình 2.4 Biểu đồ PVF của kiểu thở được hỗ trợ.
Quá trình thở được hỗ trợ có thể hoặc là thay thế hoặc bổ sung cho quá
trình thở cưỡng bức. Nó được bắt đầu khi sự cố gắng thở của bệnh nhân đạt
tới độ nhạy đã thiết lập trước. Việc cấp khí cho bệnh nhân ở kiểu thở này
được xác định bởi các biến điều khiển và kết thúc bởi các biến chu kỳ đã
thiết lập trước. Hình 2.4 minh hoạ một quá trình thở được hỗ trợ của một
máy thở với chức năng là bộ điều khiển lưu lượng.
25


3)

Kiểu thở tự nhiên.
Quá trình thở tự nhiên dựa trên nhu cầu của bệnh nhân. Lưu lượng và

thể tích được xác định bởi sự gắng thở của bệnh nhân. Dòng khí được khởi

động khi sự cố gắng thở của bệnh nhân đạt tới độ nhạy đã thiết lập trước.
Nếu sự gắng thở mạnh hơn thì máy thở sẽ cung cấp lưu lượng khí lớn hơn.
Ban đầu lưu lượng có giá trị lớn sau đó nó giảm dần để duy trì một mức cơ
sở tiền định. Một quá trình thở tự nhiên nói chung sẽ kết thúc khi nhu cầu
về giá trị lưu lượng của bệnh nhân giảm xuống dưới một mức ngưỡng nào
đó.
2.2.3 Các chế độ của máy thở.
1) Chế độ điều khiển (Chế độ thở cưỡng bức).
Chế độ điều khiển của máy thở chỉ được cấp cho bệnh nhân trong kiểu
thở được điều khiển (kiểu thở cưỡng bức). Chế độ này hỗ trợ cho các bệnh
nhân không còn khả năng tự hô hấp. Các máy thở được kích hoạt bởi một
nhịp đặt trước và sự thở được kết thúc theo các biến chu kỳ đã đặt.

Hình 2.5 Biểu đồ PVF trong chế độ thở cưỡng bức.
26


2) Chế độ thỏ được hỗ trợ/Chế độ thở cưỡng bức.
Chế độ thở được hỗ trợ/cưỡng bức của máy thở cho phép bệnh nhân
khởi đầu một quá trình thở. Nhịp thở là nhịp thiết lập trước của máy và khi
có bất kỳ sự thở tự phát của bệnh nhân. Trong trường hợp không thấy sự
gắng thở của bệnh nhân thì quá trình thở cưỡng bức được cấp ra. Nếu máy
thở nhận thấy có sự cố gắng thở thì chế độ thở được hỗ trợ được áp dụng để
hỗ trợ cho quá trình hô hấp của bệnh nhân. Quá trình thở được hỗ trợ và
cưỡng bức sẽ kết thúc sau khi biến chu kỳ đạt tới giá trị thiết lập trước.
3) Chế độ thở IMV (Intermittent Mandatory Ventilation - Chế độ thở
cưỡng bức không liên tục).
Chế độ IMV của máy thở cho phép bệnh nhân có thể thở tự phát giữa
hai lần thở có điều khiển. Trong chế độ này, máy sử dụng một nhịp thở cố
định để cấp cho bệnh nhân và bệnh nhân chỉ có thể thở tự phát trong khoảng

giữa hai nhịp thở máy. Một nhược điểm của chế độ này là nếu bệnh nhân
gắng thở trong nhịp thở máy thì máy vẫn thực hiện cấp khí ra như bình
thường. Kết quả là xảy ra hiện tượng “bội thở”, thể tích khí trong một lần
thở có thể lớn quá mức bình thường và áp suất đỉnh đường khí tăng cao. Để
loại bỏ vấn đề này chế độ thở bắt buộc không liên tục đồng bộ SIMV
(Synchronous Intermittent Mandatory Ventilation) đã ra đời.
4) Chế độ thở cưỡng bức không liên tục đồng bộ (SIMV).
Trong chế độ thở SIMV máy thở được đồng bộ với quá trình thở tự
phát của bệnh nhân để tránh hiện tượng “bội thở”. Sự đồng bộ được thực
hiện bằng việc chia nhịp hô hấp thành các chu kỳ SIMV và bệnh nhân có thể
thở tự phát trong các chu kỳ này. Nếu máy thở không nhận được tín hiệu thể
hiện sự nỗ lực thở của bệnh nhân thì máy sẽ thực hiện quá trình thở bắt buộc
ở thời điểm bắt đầu của chu kỳ SIMV tiếp theo.
5) Chế độ thở EMMV(Extended Mandatory Minute Ventilation).
27


Chế độ EMMV của máy thở dựa trên sự hô hấp tự phát của bệnh nhân.
Người vận hành máy thiết lập một thể tích thở bắt buộc tối thiểu mà bệnh
nhân phải đạt được. Sau đó điều chỉnh các thiết lập giá trị thể tích và lưu
lượng cần thiết để đạt được thể tích thở tối thiểu. Nếu như sự thở tự phát của
bệnh nhân đạt được hoặc vượt quá thể tích thở tối thiểu này thì chế độ thở
bắt buộc sẽ không được sử dụng. Ngược lại, nếu như sự thở tự phát của bệnh
nhân không đạt được thể tích này thì máy thở sẽ tự động cấp chế độ thở
cưỡng bức cho bệnh nhân cho tới khi sự thở tự phát của bệnh nhân đạt được
thể tích tối thiểu đó. Chế độ này rất hữu ích đối với bệnh nhân đang trong
thời kỳ cai thở máy.
6) Chế độ thở CPAP (Continuous Positive Airway Pressure: Duy trì
áp suất đường khí dương ).
Trong chế độ này yêu cầu bệnh nhân phải tự thở. Áp suất đường khí

được tăng lên mức áp suất khí quyển để làm tăng thể tích khí cặn chức năng.
Bệnh nhân phải tạo ra được yêu cầu lưu lượng bằng việc vượt trên mức độ
nhạy đã thiết lập trước. Tốc độ luồng khí được xác định bởi sự cố gắng hô
hấp của bệnh nhân kéo biến kích phát xuống dưới đường cơ sở là bao nhiêu
và cũng phụ thuộc vào đường cong của lực thở. Lưu lượng sau đó được đo
theo sự đáp ứng để duy trì mức CPAP. Quá trình thở sẽ được kết thúc khi
yêu cầu về lưu lượng của bệnh nhân giảm xuống dưới một ngưỡng nào đó.
7) Chế độ thở PEEP (Positive End Expiratory Pressure: Áp suất
dương ở cuối chu kỳ hô hấp).
Chế độ này cũng tương tự chế độ CPAP, ngoại trừ một điều là nó được
sử dụng trong quá trình bệnh nhân thở máy. Áp suất đường khí được nâng
lên mức áp suất khí quyển dựa trên áp suất đã được thiết lập ở cuối chu kỳ
hô hấp. Lý do của việc sử dụng chế độ PEEP cũng giống như trong CPAP,
ví dụ như khi tăng thể tích FRC (Functional Residual Capacity: thể tích khí
28


cặn chức năng), tăng PaO2, tăng sự đáp ứng thì quá trình hô hấp sẽ nhẹ
nhàng hơn và giảm chứng xẹp phổi.
8) PCIRV (Pressure Controlled Inverse-Ratio Ventilation - Quá trình
hô hấp đảo hệ số, điều khiển theo áp suất).
Dạng hô hấp này tạo ra cơ chế thở mà trong đó thời gian hít vào lớn
hơn thời gian thở ra. Tỷ lệ giữa thời gian hít vào và thời gian thở ra có thể ở
mức 4:1. Những bệnh nhân yêu cầu phải sử dụng kiểu thở này thường là
những bệnh nhân sử dụng thuốc an thần hoặc bệnh nhân sử dụng thuốc gây
tê. Tác dụng của PCIRV là làm tăng áp suất ở cuối kỳ thở ra. Điều này xuất
hiện vì thời gian thở ra không đủ để hoàn thành việc đẩy hết khí ra ngoài
trước khi một chu kỳ thở mới được cấp tới. Kết quả cuối cùng là làm cho khí
bị giữ trong phổi bệnh nhân và làm tăng áp suất ở cuối kỳ thở ra. Bằng việc
nâng áp suất ở cuối kỳ thở ra sẽ đảm bảo dung tích khí cặn chức năng được

tăng lên. Điều đó cũng đảm bảo rằng với thời gian hít vào dài hơn, chậm hơn
sẽ làm tăng sự phân tán khí trong phổi.
9) Apnea (Chế độ thở chống ngạt-chống ngừng thở).
Sự hô hấp chống ngạt được khởi tạo khi có xuất hiện cảnh báo ngừng
thở. Máy thở sẽ bắt đầu cấp chế độ thở cưỡng bức với các thiết lập đã được
nhân viên vận hành lựa chọn. Hô hấp chống ngạt (chống ngừng thở) sẽ được
kết thúc khi bệnh nhân bắt đầu tự thở hoặc quá trình hô hấp được “thao tác
bằng tay” (Trên mặt máy có phím Insp man, khi ấn phím này quá trình hô
hấp cưỡng bức có nhịp thở cố định theo giá trị thiết đặt trước sẽ được cấp
cho bệnh nhân, không phụ thuộc việc máy đang sử dụng chế độ thở nào).
10) Pressure Support or Positive Pressure Support (Hỗ trợ áp suất
hay hỗ trợ áp suất dương).
Việc hỗ trợ áp suất làm tăng lực thở tự phát của bệnh nhân với một
lượng áp suất đường khí dương được đặt trước. Quá trình hô hấp được hỗ trợ
29


áp suất được khởi tạo cùng với quá trình thở tự phát, dựa trên lực hít vào của
bệnh nhân. Mỗi lần việc thiết lập độ nhạy được thực hiện thì máy thở nhanh
chóng tác động vào lưu lượng để duy trì một lượng áp suất hỗ trợ được lựa
chọn bởi các bác sỹ. Lưu lượng được cấp tới bệnh nhân được xác định bởi
và tỷ lệ thuận với độ chênh lệch áp suất giữa hệ thống dẫn khí và áp suất
trong phổi bệnh nhân. Với độ chênh lệch lớn, lưu lượng sẽ lớn. Độ chênh
lệch sẽ phụ thuộc vào lực hô hấp của bệnh nhân cũng như mức độ hỗ trợ
được thiết lập. Ngoài độ chênh lệch áp suất thì các yếu tố góp phần xác định
lưu lượng còn có trở kháng và sự đáp ứng của phổi. Luồng khí sẽ được ngắt
khi độ chênh lệch áp suất giữa phổi và “mạch bệnh nhân” là không. Nhờ sự
hỗ trợ áp suất mà bệnh nhân sẽ không gặp phải khó khăn khi duy trì quá
trình tự thở của mình.
11) High Frequency Ventilation (Hô hấp với nhịp nhanh).

Sự hô hấp với nhịp nhanh được đưa ra chủ yếu để sử dụng với các bệnh
nhân là trẻ sơ sinh trong khoảng từ 23 đến 41 tuần tuổi. Những bệnh nhân
này thường là phải trải qua những căn bệnh hiểm nghèo về hô hấp, bị rò khí
phổi (thủng màng phổi) hoặc là tràn khí màng phổi (PIE). Sự hô hấp với
nhịp nhanh làm cho bệnh nhân thở với tốc độ thở cao hơn bình thường và
thể tích khí hô hấp thấp. Nhịp thở có thể thay đổi từ 150 đến 1500 lần thở
trong một phút.
2.2.4 Các tham số khác
Các máy thở ngày nay đưa ra nhiều lựa chọn cho các bác sỹ để điều
chỉnh sao cho phù hợp với các yêu cầu của bệnh nhân. Dưới đây là một số
tham số khác sử dụng trong quá trình thiết lập máy thở:
1)

Tidal Volume: được đo theo milliliters (mls), tham số này xác định
lượng thể tích để cấp cho bệnh nhân trong một nhịp thở máy.

30


2)

Machine or Respiratory Rate (Tốc độ hô hấp): Được đo bằng lần
thở/phút (bpm), tham số này xác định tần số cho việc điều khiển thở.

3)

Peak Flow (Lưu lượng đỉnh): Được đo bằng lít/phút (lpm), tham số
này điều khiển tốc độ dòng khí cấp cho bệnh nhân trong quá trình
thở máy.

4)

Oxygen Percentage (FiO2): Tỷ lệ ôxy, tham số này điều khiển nồng
độ ôxy trong khí đưa vào phổi bệnh nhân.

5)

PEEP/CPAP (Áp suất cuối thì thở ra dương/Áp suất đường khí
dương liên tục): Được đo theo cmH2O, tham số này xác định tỷ số
áp suất trong đường khí so với áp suất khí quyển.

6)

Sensitivity: Độ nhạy, có thể được đo theo cmH2O hoặc lpm, phụ
thuộc vào kiểu hệ thống kích phát. Tham số này xác định độ lớn của
lực thở yêu cầu đối với bệnh nhân trước khi máy cấp ra một nhịp thở
được hỗ trợ, hoặc độ lớn giá trị lưu lượng trong trường hợp thở tự
phát.

7)

Inspiratory Pause or Plateau: Được đo bằng giây, tham số này xác
định khoảng thời gian dừng trước khi thở ra do đó kéo dài chu kỳ
thở.

8)

Waveform: Tham số này điều khiển dạng đồ thị biểu diễn lưu lượng
dòng khí được cấp tới bệnh nhân trong quá trình thở máy. Có 4 dạng
sóng được sử dụng rộng rãi là:

• Sóng vuông: Cấp một lưu lượng khí ổn định bằng giá trị thiết
lập của lưu lượng đỉnh.
• Sóng tăng: Cấp lưu lượng có dạng tăng tuyến tính cho tới khi
đạt được lưu lượng đỉnh.
• Sóng giảm: Cấp lưu lượng bằng giá trị thiết lập của lưu lượng
đỉnh sau đó giảm dần.
31


• Sóng sin: Cấp lưu lượng có dạng sóng hình sin, trong đó giá trị
lớn nhất bằng giá trị thiết lập của lưu lượng đỉnh.
9)

Sigh Volume: được đo theo milliliters (mls), tham số này điều khiển
thể tích khí cấp ra trong một nhịp thở dài (sigh breath).

10) Sigh Rate: Được đo bằng số lần thở dài trong 1 giờ.
11) Multiple Sigh: Tham số này điều khiển số lần thở dài được cấp ra
liên tục với tần số Sigh Rate đã chọn.
12) Peak Inspiratory Pressure or Inspiratory Pressure: Được đo bằng
cmH2O, tham số này điều khiển áp suất hít vào cực đại cấp cho bệnh
nhân trong một nhịp thở máy có áp suất được điều khiển.
13) Inspiratory Time: Được đo bằng giây, tham số này điều khiển thời
gian pha hít vào của chu kỳ thở.
14) I:E Ratio: Tham số này điều khiển hệ số hít vào/thở ra trong mối
quan hệ với tần số thở máy. Ví dụ, nếu tần số thở máy là 10 bpm,
như vậy thời gian tổng một nhịp thở gồm cả hít vào và thở ra là 6
giây. Bằng việc thiết lập hệ số I:E là 1:1, điều này có nghĩa là thời
gian một pha hít vào và thời gian một pha thở ra đều là 3 giây.
15) Ventilator Alarms: Có nhiều lựa chọn báo động khác nhau. Các báo

động này làm tăng vai trò của máy thở trong việc chăm sóc bệnh
nhân bằng việc cải thiện tính an toàn cho bệnh nhân. Các báo động
hoặc có thể được thiết lập bởi nhân viện vận hành hoặc được giám
sát một cách tự động.
16) Operator Set Alarm: Các báo động này được thiết lập bởi các bác
sỹ theo các tham số phù hợp với bệnh nhân. Một số trong các báo
động trên là thụ động (Ví dụ như có báo động âm thanh nhưng không
có sự can thiệp tương ứng để khắc phục các tình trạng đó) và với các
báo động tích cực thì khi xảy ra báo động thì ngoài việc đưa ra các
32


tín hiệu âm thanh và ánh sáng thì máy cũng đưa ra các đáp ứng để
ngăn chặn tình trạng báo động.
17) Automatic Alarms: Các báo động này không được thiết lập bởi
nhân viên vận hành. Nếu các báo động này được kích hoạt nó sẽ chỉ
ra trạng thái có thể gây nguy hiểm nghiêm trọng tới bệnh nhân, do
vậy đây là những cảnh báo tích cực và sẽ có sự cố gắng để ngăn chặn
trạng thái đó ngay lập tức.
18) Monitor Paramenters: Để giúp các bác sỹ có thể theo dõi quá trình
điều trị cũng như theo dõi phản ứng của bệnh nhân, máy thở cung
cấp một số tham số giám sát và hiển thị chúng trên màn hình. Dưới
đây là một số tham số chính được theo dõi:
• Exhaled Tidal Volume: Thể tích thở ra trong một chu kỳ thở
• Minute Volume: Thể hiện thể tích thở ra trong một chu kỳ thở
(thở máy và thở tự phát) theo thời gian.
• Spontaneous Minute Volume: Thể hiện thể tích thở ra trong một
chu kỳ thở tự phát của bệnh nhân theo thời gian.
• Breath Type: Chỉ ra kiểu thở cấp cho bệnh nhân: Được điều
khiển (Controlled) hay được hỗ trợ (Assisted) hay thở tự phát

(Spontaneous).
• Peak Pressure: Áp suất đỉnh hít vào của lần thở trước.
• Mean Airway Pressure: Chỉ giá trị áp suất trung bình trong
đường khí trong một phút trước đó.
• PEEP/CPAP Pressure: Chỉ đường áp suất cơ sở (base line).
• Plateau Pressure: Chỉ ra áp suất đường khí trong thời gian dừng
hô hấp. Giá trị này dùng để tính toán sự đáp ứng tĩnh.

33


• Breath Rate: Biểu thị tổng số lần thở (Cả thở máy và thở tự phát)
được cấp ra trong một phút trước đó.
• I:E Ratio: Biểu diễn tỷ số của thời gian hít vào trên thời gian thở
ra.
• Inspiratory Time: Biểu diễn khoảng thời gian thở máy hoặc thở
tự phát được cấp cho bệnh nhân.
• Duration of Positive Pressure: Biểu diễn thời gian áp suất dương
được cấp trong đường khí cao hơn đường cơ sở (baseline) 1cmH 2O
trong lần thở bắt buộc trước. Tham số này thường được thấy trên các
máy thở cho trẻ sơ sinh.
2.3 MẠCH RA BỆNH NHÂN.
Mạch ra bệnh nhân là hệ thống kết nối giữa máy thở và bệnh nhân. Nó
đóng vai trò then chốt trong thiết lập đường dẫn cho khí từ máy thở tới bệnh
nhân và đường dẫn cho khí thở ra từ bệnh nhân. Nó gồm ba phần tử chủ yếu:
Ống hít vào, chạc chữ Y và ống thở ra.
2.3.1 Ống hít vào.
Ống hít vào là đường dẫn cho hỗn hợp khí từ máy để lưu chuyển tới
bệnh nhân. Có ba bộ phận được kết hợp với ống này đó là bộ lọc hít vào, bộ
làm ẩm và bộ xông khí rung.

Bộ lọc hít vào: Nó có chức năng lọc hỗn hợp khí từ máy thở trước khi
được đưa tới bệnh nhân. Nó cũng có chức năng bảo vệ máy bảo vệ máy khỏi
bị nhiễm khuẩn từ bệnh nhân khi thở ra. Những bộ lọc này thường loại bỏ
những hạt có kích thước lớn hơn 0.3 µ m.
Bộ làm ẩm: Bộ làm ẩm được sử dụng trong liệu pháp hô hấp để: 1)
cung cấp đủ hơi nước cho hỗn hợp khí hít vào, làm cho bệnh nhân cảm thấy

34


dễ chịu hơn và 2) làm nóng khí để cung cấp độ ẩm tương đối 100% ở nhiệt
độ cơ thể.
Độ ẩm tương đối là biểu diễn phần trăm của nồng độ hơi nước thực tế
chứa trong khí với nồng độ hơi nước cực đại có thể ở nhiệt độ đã cho.
Biểu thức:
%RH=(Ctt / Cmax ).100
Trong đó:
Ctt: Nồng độ thực tế.
Cmax: Nồng độ cực đại có thể.
%RH: Độ ẩm tương đối.
Gần như toàn bộ khí được sử dụng trong liệu pháp hô hấp là khí khô
100%, do đó chúng phải được làm ẩm.
Để thực hiện quá trình làm ẩm, có ba nhân tố quan trọng:
- Thời gian tiếp xúc giữa khí và nước.
- Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa khí và nước.
- Nhiệt độ.
Cả ba nhân tố trên đều có ảnh hưởng lớn tới độ ẩm của khí khi qua bộ
tạo ẩm. Khi thời gian tiếp xúc giữa khí với nước dài, diện tích tiếp xúc lớn
và khi nhiệt độ cao thì đều làm cho độ ẩm của khí tăng lên hoặc tốc độ làm
ẩm nhanh hơn.

Các bộ làm ẩm có thể được phân thành hai nhóm: 1) Các bộ làm ẩm
đơn giản và 2) Các bộ làm ẩm có làm ấm. Các bộ làm ẩm đơn giản không có
bộ làm ấm. Khi sử dụng, chúng vẫn phải dựa trên hệ thống làm ẩm của mũi
để làm ẩm không khí. Bình thường trong quá trình thở máy, một ống thở sẽ
được luồn vào khí quản bệnh nhân và như vậy không đi qua hệ thống làm
ẩm của mũi. Do đó các bộ làm ẩm có làm ấm cần được sử dụng trước khi
cấp khí tới bệnh nhân.
35


Các bộ làm ẩm có làm ấm trước đây thường làm nhiệt độ của khí thở
cao hơn nhiệt độ cơ thể một chút để bù lượng nhiệt bị mất do trong quá trình
truyền trên hệ thống ra bệnh nhân. Khi khí thở được truyền đi trong hệ thống
ống thở, nhiệt độ bị tỏa ra môi trường xung quanh và do đó sẽ xảy ra hiện
tượng ngưng tụ hơi nước trong hệ thống ống thở. Vì vậy, khi sử dụng loại
máy thở có hệ thống làm ẩm này thường phải rất cẩn thận trong việc sắp đặt
hệ thống mạch ra bệnh nhân để tránh hiện tượng này sảy ra đồng thời hệ
thống mạch ra bệnh nhân cũng thường phải có các bẫy nước để tránh việc
nước ngưng tụ đi vào bệnh nhân.
Các bộ làm ẩm ngày nay thường sử dụng hệ thống điều khiển nhiệt độ
ngay trên hệ thống mạch ra bệnh nhân để điều khiển nhiệt độ trong ống thở.
Cảm biến nhiệt độ được đặt trong đường ống để lấy tín hiệu phản hồi về và
thông qua đó bộ làm ẩm sẽ thực hiện việc điều khiển phần tử làm ấm để duy
trì nhiệt độ trong ống thở. Ngoài ra, nhiều bộ làm ẩm ngày nay còn sử dụng
các phần tử làm ấm ngay trong thành ống và biện pháp này loại bỏ hầu như
toàn bộ hiện tượng ngưng đọng hơi nước trong ống thở.
Các bộ làm ẩm có sử dụng bộ ngưng tụ hơi nước: Các bộ làm ẩm
này thường còn được gọi là “mũi nhân tạo”, nó được đặt giữa bệnh nhân và
mạch ra bệnh nhân. Khi bệnh nhân thở ra, nhiệt độ và hơi nước ngưng tụ của
khí thở ra sẽ được thu hồi lại trong bộ lọc ngưng. Tại đây khí và hơi nước

thở ra sẽ được khử trùng. Trong lần hít vào tiếp theo, khí sẽ được làm ẩm và
làm ấm khi đi qua “mũi nhân tạo ” này. Dưới những điều kiện lý tưởng thì
“mũi nhân tạo” có thể làm độ ẩm của khí đạt 70 ÷ 90%.
2.3.2 Bộ xông khí rung.
Bộ xông khí rung được sử dụng trong ống hít vào của hệ thống ra bệnh
nhân để thực hiện biến các thuốc điều trị thành dạng sol khí (dạng sương
mù) để cấp cho bệnh nhân. Có ba loại bộ xông khí rung tương ứng với ba
36


phương pháp tạo khí rung: Phương pháp phun, phương pháp ly tâm và
phương pháp siêu âm.
• Bộ xông khí rung sử dụng phương pháp phun: Có một số phương
pháp để tạo sol khí nhưng phổ biến nhất là phương pháp phun. Phương pháp
phun sử dụng nguyên tắc tuân theo định luật Bernoulli. Khi vận tốc tăng thì
áp suất tĩnh xung quanh dòng khí sẽ giảm với lượng giảm tương ứng với độ
tăng của áp suất động (bởi vì khi tăng vận tốc chuyển động của dòng khí thì
sự va chạm của các phân tử lên vùng xung quanh dòng khí sẽ giảm do đó áp
suất tại đó sẽ giảm). Nếu vận tốc chuyển động của dòng khí tăng tới một
mức nào đó làm áp suất xung quanh dòng khí nhỏ hơn áp suất môi trường
xung quanh thì khi đó chất lỏng ở xung quanh dòng khí sẽ được sương hóa.
• Bộ xông khí rung sử dụng phương pháp ly tâm: Thiết bị này tạo ra
sol khí bằng cách sử dụng một đĩa quay được tạo bởi các răng lược. Đĩa
quay sẽ ép chất lỏng đi vào một rãnh ống. Tại đó lực quay làm cho chất lỏng
đi theo các răng lược. Sau đó chất lỏng sẽ bị phá vỡ thành dạng sương và
được đưa vào dòng khí để đưa tới bệnh nhân.
• Bô xông khí rung sử dụng phương pháp siêu âm: Thiết bị này sử
dụng hiệu ứng áp điện để tạo sol khí. Khi cho dòng điện có tần số bằng tần
số sóng âm đi qua đầu phát, nó sẽ tạo ra dao động với tần số bằng tần số của
dòng điện. Dao động này tạo ra sóng âm đi trong chất lỏng. Khi tới bề mặt

chất lỏng, các phân tử chất lỏng tại bề mặt sẽ dao động và do đó tạo thành
dạng sương (sol khí). Sol khí sau đó sẽ được đưa vào dòng khí để đưa tới
bệnh nhân.
2.3.3 Chạc chữ Y
Chức năng của chạc chữ Y là kết nối bệnh nhân với ống hít vào và ống
thở ra trong hệ thống mạch ra bệnh nhân. Ngoài ra đây là nơi đặt hai cảm
biến: một cảm biến áp suất và một cảm biến nhiệt độ. Gọi đây là chạc chữ Y
37


vì nó có dạng chữ Y. Một nhánh của chạc này được nối tới ống hít vào,
nhánh kia nối tới ống thở ra và nhánh chính nối tới ống được đặt trong khí
quản bệnh nhân.
2.3.4 Ống thở ra.
Ống thở ra có nhiệm vụ dẫn khí thở ra từ bệnh nhân ra ngoài. Nó bao
gồm một bẫy nước, một bộ lọc khuẩn, van thở ra và một cảm biến lưu lượng
thở ra.
• Bẫy nước: Khi bệnh nhân thở ra, khí thở ra có nhiệt độ của cơ thể và
khi đi trong đường ống thở ra nhiệt độ sẽ bị tỏa ra và do đó sẽ xảy ra hiện
tượng ngưng tụ hơi nước trong ống. Bẫy nước được sử dụng để làm ngưng
tụ hơi nước trong nó đảm bảo đường ống thở ra sẽ không xảy ra hiện tượng
tắc nghẽn.
• Bộ lọc khuẩn: Bộ lọc này tương tự như bộ lọc trong ống hít vào, ngoại
trừ một điều là hầu hết các bộ lọc này đều có phần tử làm nóng. Phần tử làm
nóng này sẽ làm tăng nhiệt độ của khí qua nó. Điều này giúp cho hiện tượng
ngưng tụ hơi nước trong bộ lọc sẽ không xảy ra do đó nâng cao tuổi thọ của
bộ lọc.
• Van thở ra: Chức năng của van thở ra là nó góp phần tạo ra một áp
suất dương trong phổi trong quá trình hít vào và điều khiển đường áp suất cơ
sở trong quá trình thở ra. Có hai kiểu cơ bản của van thở ra: Van khí và van

cơ điện. Van khí sử dụng một màng chắn hoặc một quả cầu để đóng ống thở
ra trong quá trình hít vào. Nó thực hiện việc này thông qua việc điều khiển
van cấp áp suất vào phía sau của màng (hoặc làm đầy quả cầu). Sự hít vào sẽ
làm cho màng chắn hoặc quả cầu đóng ống thở ra. Trong quá trình thở ra áp
suất tác động vào phía sau màng chắn tỷ lệ với giá trị đường áp suất cơ sở
mong muốn và đường cơ sở này sẽ đạt được khi áp suất tác động lên hai
38


phía của màng cân bằng nhau. Nếu không có yêu cầu về giá trị đường áp
suất cơ sở thì khi thở ra áp suất tác động lên phía sau của màng chắn sẽ được
giảm về tới giá trị không. Đối với van cơ điện, nó gồm có một bộ phận cơ
khí gắn vào một pitton. Pitton này được nối với một cuộn dây. Giá trị dòng
điện cấp cho cuộn dây sẽ tỷ lệ với vị trí của Pitton và khi đó có thể điều
khiển giá trị dòng điện cấp cho cuộn dây để đạt được đường cơ sở nếu có
yêu cầu.
• Cảm biến lưu lượng thở ra: Thiết bị này dùng để phát hiện và đo thể
tích khí thở ra. Nó thực hiện đo và tính toán thể tích thông qua một hàm theo
thời gian.

39