Nghiên cứu máy giúp thở và viết phần mềm ứng dụng trong đào tạo huấn luyện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.46 MB, 82 trang )
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN NHÂN THIÊN
NGHIÊN CỨU MÁY GIÚP THỞ VÀ VIẾT PHẦN MỀM
MÔ PHỎNG MÁY GIÚP THỞ TRONG ĐÀO TẠO VÀ
HUẤN LUYỆN
Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật
Mã số ngành: 60 44 17
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tp HCM, Tháng 1/2014
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
1
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học:
TS. Huỳnh Quang Linh
Cán bộ chấm nhận xét 1:
TS. Trần Hy Bình
Cán bộ chấm nhận xét 2:
TS. Lý Anh Tú
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 17 tháng 01 năm 2014
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. GS. TS. Cần Văn Bé, chủ tịch hội đồng
2. TS. Trần Hy Bình, phản biện 1
3. TS. Lý Anh Tú, phản biện 2
4. TS. Huỳnh Quang Linh, ủy viên
5. TS. Trần Thị Ngọc Dung, thư ký
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
2
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ này là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi dưới sự
hướng dẫn của TS. Huỳnh Quang Linh và cộng sự. Các số liệu, hình vẽ, đồ thị, bảng biểu
liên quan đến các kết quả tôi thu được trong luận văn này là hồn tồn trung thực, khách
quan và chưa được cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào mà tơi khơng tham gia.
Tác giả
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
3
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
_______________________
______________________
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN NHÂN THIÊN
MSHV: 12120803
Ngày, tháng, năm sinh: 06/07/1989
Nơi sinh: TP. HCM
Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật
Mã số: 604417
I. TÊN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu máy giúp thở và viết phần mềm ứng dụng trong đào tạo
huấn luyện
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-
Nghiên cứu về nguyên lý, cấu tạo và cách vận hành bảo dưỡng máy giúp thở.
-
Xây dựng phần mềm về máy giúp thở sử dụng trong đào tạo huấn luyện: hướng dẫn
tổng quan về nguyên lý, hoạt động, vận hành, bảo dưỡng máy giúp thở; mô phỏng hoạt
động và vận hành hỗ trợ đào tạo huấn luyện.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/ 08 / 2013
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22 / 11 / 2013
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Huỳnh Quang Linh
Tp. HCM, ngày tháng năm 20
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)
(Họ tên và chữ ký)
TRƯỞNG KHOA: KHOA HỌC ỨNG DỤNG
(Họ tên và chữ ký)
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
4
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn
rất tận tình từ các thầy cơ giảng dạy tại trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, Khoa Khoa
Học Ứng Dụng, Bộ môn Vật Lý Kỹ Thuật Y Sinh, cũng như nhận được sự hỗ trợ của bạn
bè và sự quan tâm tạo điều kiện từ gia đình. Với tất cả chân thành, chúng em xin bày tỏ
lòng biết ơn tới:
TS.Huỳnh Quang Linh, người đã hết lòng giảng dạy và truyền đạt những kiến thức
quý báu cho tôi trong thời gian học tập tại trường. Xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành
vì đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tơi suốt q trình thực hiện cho đến khi hồn tất luận
văn này.
Tập thể Phòng Trang Thiết Bị Y Tế Bệnh Viện Chợ Rẫy đã tạo nhiều điều kiện để
tôi sử dụng các dụng cụ, thiết bị của phòng trong quá trình thực hiện luận văn.
KS Lê Ngọc Thảo và KS Mai Ngơ Thanh Sơn của tập đồn Draeger Medical Việt
Nam đã nhiệt tình giúp đỡ và hỗ trợ các tài liệu của hãng.
CN Lê Phạm Duy Thanh đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong việc xây dựng
phần mềm
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, những người ln quan tâm chăm sóc và tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn.
Xin chúc mọi người nhiều sức khoẻ và thành công !
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
5
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
TĨM TẮT LUẬN VĂN
Ngày nay, máy giúp thở đóng một vai trị rất quan trọng trong ngành y tế, nó là
một trong những thiết bị thiết yếu được sử dụng trong các khoa ICU (Intensive Care Unit)
ở các bệnh viện. Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động của máy giúp thở, cách vận hành của
máy giúp thở là hết sức cần thiết đối với các kỹ sư lâm sàng làm việc tại các bệnh viện
bởi vì có hiểu rõ nó thì mới có thể hỗ trợ bác sĩ mơt cách hiệu quả trong sử dụng lâm sàng
cũng như trong công tác bảo trì bảo dưỡng. Luận văn này được thực hiện nhằm mục đích
cung cấp một phần mềm dùng trong đào tạo và hỗ trợ các kiến thức cơ bản về máy giúp
thở, các hư hỏng thường gặp cho các kỹ sư lâm sàng làm việc tại các bệnh viện tuyến
dưới, nơi cịn nhiều khó khăn và thiếu thốn thơng tin cập nhật trong lĩnh vực này.
ABSTRACT
Medical ventilators nowadays play very significant role in healthcare system. They
are essential devices which are used mainly in ICU departments of hospitals.
Understanding ventilators’s principles and its operations is essential for clinical engineers
who work in hospitals in order to efficiently assist physicians in clinical manipulation as
well as in maintenance or repair of mentioned devices. The purpose of this thesis is to
provide a flexible software used in training and supporting basic knowledge about
medical ventilators and its troubleshootings for clinical engineers working in suburb
hospitals where there are still a lot of lacks and difficulties in accessing actual information
in mentioned domain.
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
6
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
MỤC LỤC
ĐỀ MỤC
TRANG
Trang bìa.
1
Lời cam đoan
3
Nhiệm vụ luận văn.
4
Lời cảm ơn.
5
Tóm tắt luận văn.
6
Mục lục.
7
Dạnh sách hình vẽ
10
Danh sách bảng biểu.
11
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1.Hiện trạng nghiên cứu máy giúp thở trên thế giới và trong nước
14
1.1.1.Trên thế giới
14
1.1.2.Trong nước
14
1.2.Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài .
14
1.2.1.Mục tiêu của đề tài.
14
1.2.2.Nhiệm vụ của đề tài.
14
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1.Lịch sử phát triển của máy giúp thở
16
2.2.Nguyên lý hoạt động của máy giúp thở
22
2.2.1.Cấu tạo chung
22
2.2.2.Các chế độ thở
25
2.2.3.Các thông số cài đặt máy thở
39
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
7
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
2.2.4.Các dạng đồ thị trong thơng khí cơ học
2.3.Các báo động và cách xử trí
42
55
2.3.1.Low Tidal Volume (VT Low), Low Minute Volume (MV Low)
55
2.3.2.High Tidal Volume (VT High), High Minute Volume (MV High) 56
2.3.3.Aiway Pressure Low (Paw low)
56
2.3.4.Aiway Pressure High (Paw High)
57
2.3.5.Disconection/Leakage
57
2.3.6. Low PEEP
57
2.3.7.High PEEP
57
2.3.8. High f
58
2.3.9. High Oxygen
58
2.3.10.Low Oxygen
58
2.3.11. Apnea
58
2.3.12. Power Lost, External Power Lost
58
2.3.13. Low Battery
58
2.3.14. Continuous alarm and no signal on ventilator screen
58
2.3.15.Technical Alarm, Device Failure
59
2.4.Một số ứng dụng lâm sàng
59
2.4.1.Adult Respiratory Distress Syndrome (ARDS)
59
2.4.2. Chronic Pulmonary Disease (COPD)
60
2.4.3. Asthma
61
2.4.4. Theo dõi và chăm sóc bệnh nhân khi thở máy
62
CHƯƠNG 3. THỰC HÀNH
3.1.Nguyên lý xây dựng phần mềm
65
3.2. Thực hiện phần mềm
65
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
8
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
3.2.1.Giới thiệu nền tảng phần mềm
65
3.2.2.Các chức năng chính của phần mềm
65
3.2.3.Bản quyền và hệ cơ sở dữ liệu phần mềm
65
3.2.4. Triển khai sử dụng phần mềm
65
CHƯƠNG 4. BIỆN LUẬN
4.1.Ưu điểm của phần mềm
78
4.2. Nhược điểm của phần mềm
78
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
5.1. Kết luận
79
5.2. Hướng phát triển
79
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
81
9
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Draeger pulmotor
Hình 2.2: Ngun lý máy giúp thở áp lực âm
Hình 2.3: Phổi sắt
Hình 2.4: Bệnh viện Los Amigos với dàn “phổi thép” 1954
Hình 2.5: Áp giáp ngực
Hình 2.6: Nguyên lý máy giúp thở áp lực dương
Hình 2.7: Máy thở Puritan Bennet PR-2
Hình 2.8 : Khối nguồn máy thở Tbird VSO2 của hãng Viasys (USA)
Hình2.9 : Khối xử lý máy thở Vela của hãng Viasys (USA)
Hình 2.10: Màn hình hiển thị của máy thở Vela của hãng Viasys (USA)
Hình 2.11: Moteur, bộ trộn và hệ thống khí của máy thở Vela của hãng Viasys(USA)
Hình 2.12: Đồ thị nhịp thở của thơng khí kiểm sốt (CMV)
Hình 2.13: Đồ thị nhịp thở của thơng khí hỗ trợ/ kiểm sốt (A/C)
Hình 2.14: Đồ thị nhịp thở của thơng khí bắt buộc ngắt quãng đồng bộ (SIMV)
Hình 2.15: Đồ thị nhịp thở của thơng khí áp suất đường thở dương liên tục (CPAP)
Hình 2.16: Đồ thị nhịp thở của 2 mức áp suất đường thở dương liên tục (Bi-PAP)
Hình 2.17: Đồ thị nhịp thở của mode thở hỗ trợ 2 mức áp suất
Hình 2.18: Đồ thị nhịp thở thơng khí kiểm soát áp suất đảo ngược tỷ lệ thở vào – thở
Hình 2.19: Đồ thị nhịp thở thơng khí hỗ trợ áp suất
Hình 2.20: Đồ thị nhịp thở thơng khí hỗ trợ thể tích
Hình 2.21: Đồ thị nhịp thở thơng khí hỗ trợ tỷ lệ
Hình 2.22: Đồ thị nhịp thở thơng khí áp suất đường thở được xả ngắt qng
Hình 2.23: Đồ thị nhịp thở thơng khí phút bắt buộc với những nhịp thở cạn
Hình 2.24: Đồ thị nhịp thở hỗ trợ áp suất có bảo đảm thể tích
Hình 2.25: Đồ thị nhịp thở kiểm sốt thể tích điều chỉnh áp suất
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
10
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Hình 2.26: Hình ảnh máy giúp thở của hãng Hamilton thực hiện thơng khí hỗ trợ thích
ứng
Hình 2.27: Đồ thị nhịp thở của thở tần số cao
Hình 2.28: Nguyên tắc của thơng khí NAVA
Hình 2.29: Cấu tạo của catheter đưa vào bệnh nhân
Hình 2.30: Sự đồng bộ của máy thở với tín hiệu kích thích cơ hồnh khi máy ở chế độ
NAVA
Hình 2.31: Thay đổi thời gian thở vào trong các mục đích khác nhau của thơng khí
Hình 2.32: Đồ thị áp lực biểu diễn áp lực đỉnh, áp lực bình nguyên, Pmax và PEEP
Hình 2.33: Đồ thị biểu diễn áp lực theo thời gian trong cả 2 mode thở kiểm sốt thể tích
và áp lực
Hình 2.34: Đồ thị biểu diễn áp lực theo thời gian trong mode thở kiểm soát thể tích
Hình 2.35: Đồ thị biểu diễn áp lực theo thời gian trong mode thở kiểm soát áp lực (PCV
và BiPAP)
Hình 2.36: Đồ thị biểu diễn lưu lượng theo thời gian trong cả 2 mode thở kiểm sốt thể
tích và áp lực
Hình 2.37: Đồ thị biểu diễn lưu lượng theo thời gian ở 2 dạng sóng lưu lượng khơng đổi
và sóng lưu lượng giảm dần
Hình 2.38: Đồ thị biểu diễn thể tích theo thời gian trong cả 2 mode thở kiểm sốt thể tích
và áp lực
Hình 2.39: Đồ thị biểu diễn thể tích, lưu lượng, áp lực theo thời gian trong cả 2 mode thở
kiểm sốt thể tích và áp lực
Hình 2.40: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa áp lực và thể tích trong 1 chu kỳ thở
Hình 2.41: Đồ thị biểu diễn tương ứng các giá trị của đồ thị P-V Loops và các đồ thị áp
lực của mode thở IPPV và BIPAP
Hình 2.42: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng và thể tích trong 1 chu kỳ thở
Hình 2.43: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng và thể tích trong 1 chu kỳ thở
Hình 2.44: Đồ thi dạng trend 3 thông số f, Minute Volume và Minute Volume spontaneous
trong 8 giờ liên tục
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
11
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Hình 2.45: Đồ thi dạng trend 3 thông số Ppeak, Pplateau và PEEP thay đổi trong 2 ngày
liên tục
Hình 2.46: Đánh giá tình trạng thay đổi độ giãn nở phổi qua quan hệ Pressure-Volume
(Chế độ thở trên đây là VCV, với Vt giữ cố định và PIP thay đổi)
Hình 2.47: Đánh giá tình trạng thay đổi độ giãn nở phổi qua quan hệ Pressure-Volume
trong mode thở PCV
Hình 2.48: Tình trạng quá áp
Hình 2.49: Bẫy khí
Hình 2.50: Áp lực dâng cao bất thường
Hình 2.51: Đường thở vào thẳng
Hình 2.52: Bệnh nhân tích cực thở vào trong kỳ thở vào
Hình 2.53: Bệnh nhân nỗ lực thở vào
Hình 2.54: Rị rỉ khí trên đường dây
Hình 2.55: Flow rate dao động
Hình 3.1: Các tab ở mục kiến thức
Hình 3.2: Thơng tin các mode thở
Hình 3.3: Các thơng số cài đặt
Hình 3.4: Các dạng đồ thị và phương trình chuyển động
Hình 3.5: Các tab ở mục vận hành
Hình 3.6: Hình ảnh và nội dung ở tab cấu tạo và các thành phần của máy giúp thở
Hình 3.7: Máy thở và các ứng dụng lâm sàng
Hình 3.8: Các tab ở mục bảo trì
Hình 3.9: Các hư hỏng thường gặp ở một số máy giúp thở
Hình 3.10: Các tab ở mục mơ phỏng
Hình 3.11: Giao diện người dùng
Hình 3.12: Mô phỏng
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
12
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Các thông số cài đặt máy thở cho bệnh nhân ARDS
Bảng 2.2: Các thông số cài đặt máy thở bệnh nhân COPD
Bảng 2.3: Các thông số cài đặt máy thở bệnh nhân hen
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
13
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1.Hiện trạng nghiên cứu máy giúp thở trên thế giới và trong nước
1.1.1.Trên thế giới:
Hiện có nhiều nghiên cứu về máy giúp thở. Trong đó rất nhiều cơng trình nghiên
cứu về các phương pháp kết hợp máy giúp thở để điều trị các bệnh lý về phổi một cách
hiệu quả nhất, cũng như nghiên cứu các mode thở mới đem lại sự dễ chịu cho bệnh nhân
thở máy, các phác đồ thông số điều trị và cai máy giúp thở, cách sử dụng các mode thở
trong gây mê, phẫu thuật….được đăng tải trên các tạp chí khoa học nổi tiếng như Science
Direct, Springer…
Các kĩ sư lâm sàng được hỗ trợ rất tốt trong việc tìm kiếm các tài liệu về máy giúp
thở vì theo thống kê của tổ chức WHO, 102 nước trên thế giới đều có các hiệp hội của kĩ
sư lâm sàng, rất dễ dàng trong việc chia sẻ kinh nghiệm và tài liệu như tổ chức
Biomedical Engineering Society của Mỹ, Institution of Physics and Engineering in
Medicine của Anh, Deutsche Gesellschaft Fur Biomedizinische Technik E.V của Đức,
Hai Bio Medical Engineering Research Society của Thái Lan… [1]
1.1.2.Trong nước:
Các bệnh viện hiện nay sử dụng máy giúp thở rất nhiều, nhưng tài liệu về sử dụng
máy giúp thở rất ít và hiếm. Nước ta là một trong số ít các nước khơng có một hiệp hội
của kĩ sư lâm sàng nào, cho nên việc hỗ trợ nhau đối với các kĩ sư lâm sàng rất khó khăn.
Hiện tại, trong nước chưa có một tài liệu chính thức nào về máy giúp thở sử dụng cho kĩ
sư lâm sàng làm việc tại các bệnh viện.
1.2.Mục tiêu và nhiệm vụ cùa đề tài
1.2.1.Mục tiêu:
- Xây dựng một phần mềm cung cấp các kiến thức về máy giúp thở, các thông số, các
mode thở, cách thức hoạt động, bảo trì bảo dưỡng, các hư hỏng thường gặp của máy giúp
thở của các hãng
- Ứng dụng trong đào tạo và tập huấn cho các bác sĩ thực tập, điều dưỡng, các kĩ sư lâm
sàng ở các bệnh viện tuyến dưới.
1.2.2.Nhiệm vụ:
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
14
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
- Nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn về máy giúp thở.
- Tổng hợp các kiến thức cần thiết về máy giúp thở.
- Xây dựng và thiết kế một phần mềm tổng hợp các kiến thức về máy giúp thở hỗ trợ
người dùng có thể tự nghiên cứu hoặc ứng dụng trong đào tạo tập huấn.
Trong luận văn cũng như trong phần mềm, tác giả đã chủ ý giữ lại nhiều thuật ngữ
đặc trưng bằng tiếng Anh mà khơng dịch tồn bộ, một phần do các thuật ngữ này nếu dịch
sẽ không thể hiện đầy đủ ý nghĩa xác thực của chúng, nhưng quan trọng hơn vì các thiết
bị máy thở hiện nay phổ biến được chú dẫn cũng như tài liệu hướng dẫn sử dụng hầu hết
bắng tiếng Anh, các thuật ngữ tiếng Anh tối thiểu sẽ giúp người đọc có thể tiếp cận với
các các chỉ thị của máy một cách trực quan và dễ dàng hơn.
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
15
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1.Lịch sử phát triển của máy giúp thở
Thời cổ đại:
Con người đã tìm hiểu về sự hơ hấp từ rất xa xưa. Các bản viết tay cổ của người
Trung Quốc, người Hi Lạp và người Ai Cập đã có những mơ tả lý thuyết về sự hơ hấp
trong khơng khí. Hippocrates (460-375 trước CN) là người đầu tiên đề cập đến việc đặt
ống nội khí quản, ơng viết những điều này trong cuốn sách ‘Treatise on Air’ của ông như
sau: "Người ta nên đặt một ống luồn vào bên trong khí quản dọc theo xương hàm để
khơng khí có thể đi vào trong phổi."
Thời trung đại:
Paracelsus (1493-1541) đã sử dụng ống bễ thổi lửa (Fire Bellows) nối với một ống
luồn vào trong miệng của bệnh nhân như là một thiết bị giúp thở. Nghiên cứu được công
bố năm 1550 giúp ông được công nhận là người đầu tiên tạo ra một hệ thống thơng khí cơ
học. Năm 1543, Vesalius thực hiện sự thơng khí thơng qua thủ thuật mở nội khí quản ở
lợn. Năm 1667, Hook sử dụng một bóng bóp (bellows) qua thủ thuật mở nội khí quản ở
chó. Năm 1744, John Fathergill đã báo cáo một trường hợp cứu sống bệnh nhân bằng
hình thức "miệng - miệng" thành công.
Năm 1775, John Hunter phát triển một thiết bị gồm có hai quả bóng - một để thổi khơng
khí vào phổi bệnh nhân và một để hút khí thải ra. Năm 1911, hãng Draeger Medical đã
thiết kế một thiết bị giúp thở nhân tạo có tên gọi "Draeger Pulmotor" sử dụng cho các đơn
vị cứu hỏa và cảnh sát.
Hình 2.1: Draeger pulmotor
Máy giúp thở áp suất âm:
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
16
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Trong khoảng thời gian cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20, một số lượng lớn các kiểu
thiết bị giúp thở đặc biệt đã được phát minh, các thiết bị này tạo một áp suất âm xung
quanh cơ thể hoặc lồng ngực nên được gọi là máy giúp thở áp suất âm hay là "phổi sắt"
(iron lung). Có 2 thiết kế thành công và được sử dụng phổ biến: thiết kế thứ nhất có dạng
một hộp hoặc dạng ống bằng sắt bao quanh cơ thể bệnh nhân, đầu bệnh nhân thò ra ở một
đầu. Thiết kế thứ hai có dạng một hộp hoặc lớp vỏ vừa vặn với khu vực ngực bệnh nhân
(áp giáp ngực, chest cuirass). Các bệnh nhân bị liệt mạn tính có thể được thơng khí tại nhà
với các máy thở dạng áo giáp này trong 25-30 năm.[2] [17]
Hình 2.2: Nguyên lý máy giúp thở áp lực âm
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
17
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Hình 2.3: Phổi sắt
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
18
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Hình 2.4: Bệnh viện Los Amigos với dàn “phổi thép” 1954
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
19
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Hình 2.5: Áp giáp ngực
Dịch bệnh bại liệt Scandinavy - 1952
Trong thời gian từ tháng 7 đến tháng 12 năm 1952, tại Copenhagen, 2722 bệnh
nhân bị bệnh bại liệt được điều trị tại bệnh viện Community Disease với 315 bệnh nhân
cần tới máy thở. Nhiều nguyên lý của IPPV (Intermittent positive pressure ventilation thơng khí áp lực dương ngắt qng) đã được định nghĩa trong khoảng thời gian này - bao
gồm sử dụng "cuffed tube" (ống thông nhỏ bên thành ống đặt nội khí quản), nhịp thở sâu
định kỳ (periodic sign breath) và cai máy bằng cách giảm dần sự hỗ trợ của máy thở. Đến
cuối đợt dịch bệnh này, một vài máy thở áp lực dương đã được phát minh ( Engstrom,
Lundi và Bang) và đã trở nên phổ biến. [2] [19]
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
20
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Hình 2.6: Nguyên lý máy giúp thở áp lực dương
Thời kỳ chăm sóc hơ hấp đặc biệt
Sau các đợt dịch bệnh, thập kỷ 1960 trở thành thời kỳ của chăm sóc hơ hấp đặc
biệt. Thơng khí áp lực dương kết hợp sử dụng một đường khí nhân tạo (dây thở) đã thay
thế cho các thiêt bị thơng khí áp lực âm to lớn, nặng nề. Có hai loại máy thở cùng hai chế
độ thơng khí cơ học trong thời kỳ này; kiểu thứ nhất là chu kỳ áp lực (PCV). Hai máy thở
áp dụng phương thức PCV được sử dụng phổ biến trong thời kỳ thập niên 1960 và 1970
là Bird Mark 7 và Bennet PR2. Kiểu máy thở thứ 2 là máy thở chu kỳ thể tích - VCV.
Máy thở lỏng (fluidic) đầu tiên được chế tạo để để di chuyển chất lỏng hoặc khí được
thiết kế cho quân đội Mỹ năm 1964 bởi Barila và phiên bản thương mại "Hamilton
standard PAD" ra đời năm 1970. Khái niệm cai máy giúp thở - weaning - được sử dụng
để chỉ nhiều kỹ thuật khác nhau để kiểm tra chất lượng thở tự nhiên của bệnh nhân trước
khi rút dây thở.
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
21
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Hình 2.7: Máy thở Puritan Bennet PR-2
Ngày nay
Một thay đổi quan trọng trong những năm cuối thập kỷ 1960, đầu thập kỷ 1970
góp phần định hình sự phát triển các hình thức thơng khí cơ học như ngày nay là việc giới
thiệu khái niệm Áp lực dương cuối kỳ thở ra ( Positive End Expiratory Pressure hay
PEEP). Hai chế độ thông khí là thơng khí hỗ trợ (Assited Ventilation hay AV) và Thơng
khí kiểm sốt (Controlled Mechanical Ventilation hay CMV) trong cùng một thiết bị đã
mở ra thời kỳ mới của các thiết bị hỗ trợ nhiều chế độ. Sự ra đời của các chế độ IMV,
SIMV, PSV cho phép hỗ trợ quá trình thở tự nhiên của bệnh nhân và giúp bệnh nhân cai
máy.
Các máy thở hiện nay là các thiết bị điện tử, cơ khí phức tạp và hỗ trợ rất nhiều chế
độ giúp thở khác nhau, trong đó có những chế độ rất mới. Tuy vật, cần lưu ý rằng, hiện
nay một số chế độ giúp thở mới đã được tích hợp vào các máy thở hiện đại trước khi có
các chứng cứ thuyết phục chứng minh giá trị của các kỹ thuật này. Khi được giới thiệu
một kỹ thuật giúp thở mới, chúng ta phải luôn xem xét đây có phải là phương án thích
hợp và đơn giản để giải quyết vấn đề của chúng ta hay không.[3]
2.2.Nguyên lý hoạt động của máy giúp thở
2.2.1.Cấu tạo chung
- Gồm 4 phần chính:
Khối nguồn
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
22
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Hình 2.8 : Khối nguồn máy thở Tbird VSO2 của hãng Viasys (USA)
Khối xử lý
Hình2.9 : Khối xử lý máy thở Vela của hãng Viasys (USA)
Khối hiển thị
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
23
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Hình 2.10: Màn hình hiển thị của máy thở Vela của hãng Viasys (USA)
Moteur, bộ trộn và hệ thống ống dây
Hình 2.11: Moteur, bộ trộn và hệ thống khí của máy thở Vela của hãng Viasys(USA)
- Ngoài ra, máy giúp thở còn gồm các thành phần khác như:
Bộ dây thở, bẫy nước
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
24
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
Van thở ra
Cảm biến lưu lượng
Cảm biến oxy
Bộ làm ẩm, HME
Nguồn khí nén và khí oxy trung tâm hoặc oxy áp lực thấp
Bộ lọc, bộ phun khí dung, mặt nạ thở khơng xâm lấn
2.2.2.Các chế độ thở:
2.2.2.1.Controlled Mechanical Ventilation (CMV):
- Được gọi là thơng khí cơ học kiểm soát.
- Tất cả các nhịp thở do máy thở cung cấp và bệnh nhân khơng kích hoạt được
- Mode thở này bao gồm cả thơng khí kiểm sốt thể tích (VCV) và thơng khí kiểm sốt áp
suất (PCV). [4] [20]
Hình 2.12: Đồ thị nhịp thở của thơng khí kiểm sốt (CMV)
2.2.2.2.Assist/Control (A/C):
- Được gọi là thơng khí hỗ trợ/kiểm soát.
- Ở mode thở này, bác sĩ cài đặt một tần số hô hấp tối thiểu và thể tích khí lưu thơng (hoặc
áp suất thở vào) cho máy thở. Tuy nhiên bệnh nhân có thể kích hoạt máy thở thêm nhiều
nhịp thở bằng trigger với thể tích khí (hoặc áp suất thở vào) do bác sĩ cài đặt trước.
- Những nhịp thở kích hoạt (trigger) có thể bằng áp suất hoặc lưu lượng. [4] [20]
HVTH: NGUYỄN NHÂN THIÊN
25
GVHD: TS.HUỲNH QUANG LINH
