Bài viết được dịch hoàn toàn từ bài:
“How anesthesia circle breathing systems work explained simply. (For spontaneously patient)“.
Và bài viết được đồng kiểm sau khi dịch sang tiếng Việt với anh Nguyễn Ngọc Thụy – cử nhân điều dưỡng chuyên ngành Gây mê hồi sức (khóa 15 – Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh), hiện đang làm việc tại bệnh viện Chấn Thương Chỉnh Hình.
Chuỗi bài dịch về cấu tạo máy gây mê vòng kín bao gồm 3 bài theo thứ tự lần lượt như sau:
1. Cấu tạo cơ bản của hệ thống gây mê đường vòng và một số bộ phận bổ sung vào hệ thống đường vòng (nội dung của bài viết này).
2. Máy gây mê trong thông khí áp lực dương, tại đây.
3. Giải thích nâng cao về một số bộ phận của hệ thống đường vòng, tại đây.
1) Cùng nhau hiểu về hệ thống đường vòng một cách đơn giản !
Hệ thống thở bao gồm các ống dẫn và các thành phần nhằm đưa lượng khí mê đến bệnh nhân và khí thở ra của người bệnh ra ngoài. Một hệ thống thường dùng trong gây mê là “hệ thống thở đường vòng”. Hệ thống thở đường vòng đem lại nhiều lợi ích và những lợi ích này sẽ được mô tả rõ ràng trong bài viết dưới đây. Để đơn giản, “hệ thống thở đường vòng” được viết rút gọn là “hệ thống đường vòng”.
Cách đơn giản để hiểu cách hoạt động của hệ thống vòng là xây dựng hệ thống từng bước một. Hãy hình dung hệ thống đường vòng đầu tiên được hình thành từ một vòng kín (hình 1).
Khí lưu thông trong hệ thống đường vòng theo một hướng nhất định (hình 2).
Đầu tiên, hãy bổ sung các phần của hệ thống đường vòng từng bước một. Phần đầu tiên được đưa vào hệ thống đường vòng cần là người bệnh (hình 3).
Mặc dù, người bệnh (NB) đã được kết nối với hệ thống đường vòng nhưng vẫn chưa thể hít vào hay thở ra. Điều này được lý giải như sau: đường dây máy thở được làm từ chất liệu không dãn nở vì vậy không thể dãn ra hay co lại khi NB hít vào, thở ra (hình 4).
Để NB có thể hít vào và thở ra, một bóng dự trữ (reservoir bag) có thể co dãn được thêm vào hệ thống. Bây giờ, NB có thể hít thở nhờ vào sự co giãn của reservoir bag (hình 5).
Vấn đề phát sinh lúc này là: NB liên tục phải hít vào lượng khí vừa được NB thở ra (được thể hiện bằng những chấm màu xám trong hình 7). Lượng khí này tất nhiên không cung cấp nhiều oxy và dẫn đến tình trạng thiếu oxy ở NB.
Như đã thể hiện ở hình 6, nếu để NB liên tục hít vào và thở ra cùng một lượng khí trong hệ thống lúc này thì NB không thể sống. Vì vậy, ta cung cấp thêm cho người bệnh một thứ thiết yếu cho sự sống! Oxy và các khí khác sẽ được cung cấp cho NB thông qua một lưu lượng kế (flow meters) của máy gây mê (hình 7). Flow meters cho phép chúng ta kiểm soát lượng khí cung cấp cho NB. Tổng lượng khí đi ra từ flow meters được gọi là lưu lượng khí mới (fresh gas flow).
Vì vậy, để đảm bảo NB có thể thở dễ dàng, ta cung cấp thêm một lượng khí mới cho hệ thống đường vòng (chứa oxy, được thể hiện bằng các chấm xanh dương trong hình 8) từ flow meters.
Và hệ thống đường vòng hiện tại sẽ lý tưởng khi có thể khiến NB hít vào (inspire) một nhánh, được ký hiệu là nhánh “i” trong hình 9.
Và khiến NB thở ra (expire) ở nhánh còn lại, được ký hiệu là “e” trong hình 10. Bằng cách tách biệt đường khí hít vào và đường khí thở ra (theo một chiều), ta đảm bảo người bệnh không phải hít lại khí thở ra.
Vấn đề đặt ra lúc này là, ta cần bổ sung gì để đảm bảo có thể “ép buộc” NB inspire và expire theo một chiều? (hình 11)
Giải pháp để “ép buộc” NB inspire và expire theo một chiều là áp dụng van một chiều (one way valves) vào hệ thống đường vòng. One way valves đảm bảo khí đi vào theo một đường, đi ra đường còn lại. Van trong cấu trúc one way valves là một cấu trúc đĩa dẹp chỉ cho phép khí đi theo một hướng (được thể hiện bằng các mũi tên xanh lá trong hình 12) và không thể trở ngược lại hướng vừa đi.
Và với cách hoạt động như thế, ta đưa vào hệ thống đường vòng hiện tại hai van một chiều. Một van nhằm đảm bảo khí đi theo một chiều từ flow meters đến NB và van còn đảm bảo NB không phải hít lại lượng khí vừa thải ra.
Tại thì hít vào (inspiration), van thở ra (expiratory one-way-valve) đóng, ngăn việc NB hít lại khí thở ra. Trong khi đó, van hít vào (inspiratory one-way valve) mở ra nhờ có khí đẩy vào liên tục và cung cấp cho NB một lượng khí mới giàu oxy. Đoạn dây máy thở từ van hít vào đến NB được hiểu là nhánh hít vào (inspiratory tubing).
Tại thì thở ra (expiration), điều ngược lại diễn ra. Inspiratory one-way-valve đóng, ngăn ngừa khí thở ra quay lại inspiratory tubing. Thay vào đó, tại thì thở ra, expiratory one-way valve mở – cho phép khí thở ra đi ra theo hướng ngược lại. Đoạn dây máy thở từ người bệnh đến van thở ra được hiểu là nhánh thở ra (expiratory tubing).
Cho đến thời điểm này, người bệnh đã có thể vui vẻ hít thở. Nhờ cấu trúc van hít vào và van thở ra, người bệnh có thể đảm bảo hít vào khí từ nhánh hít vào và thải khí ra thở ra ở nhánh thở ra.
2) Van giới hạn áp lực (Pressure Limiting outflow valve)
Tuy nhiên, một vấn đề mới xuất hiện trong hệ thống đường vòng lúc này là bóng dự trữ trở nên ngày một lớn hơn (hình 2.1).
Cuối cùng bóng dự trữ sẽ nổ ! (hình 2.2)
Lý giải cho hiện tượng phình ra của bóng dự trữ là ta thường cung cấp một lượng khí mới nhiều hơn nhu cầu của người bệnh. Một ví dụ cho dễ hiểu được thể hiện ở hình 2.3, ta cung cấp cho người bệnh 1000ml khí mới mỗi phút. Trong ví dụ này, người bệnh được cho là chỉ sử dụng 250ml khí oxy mỗi phút. Điều này có nghĩa là mỗi phút trôi qua, lượng oxy dư và được thải ra ngoài là 750ml. Và nơi duy nhất có thể giãn nở và chứa lượng khí dư này là reservoir bag. Điều này giải thích cho việc vì sao bóng dự trữ ngày một lớn hơn và cuối cùng là có thể NỔ !
Và tất nhiên, ta cần một giải pháp khác việc cứ mỗi một vài phút phải thay một túi dự trữ mới. Giải pháp cho vấn đề này là thêm van giới hạn áp lực (pressure limiting outflow valve) trong hệ thống đường vòng. Pressure limiting outflow valve cũng có cấu trúc đĩa dẹp nhưng được thiết kế để mở khi áp lực tăng lên trên trong hệ thống đường vòng (hình 2.4). Bằng cách này pressure outflow valve cho phép khí thoát ra bên ngoài hệ thống đường vòng một cách có kiểm soát và ngăn chặn áp lực tăng quá cao trong hệ thống đường vòng.
Và bây giờ, cùng nhau xem cách pressure limiting outflow valve hoạt động khi được gắn vào hệ thống đường vòng. NB trong ví dụ của chúng ta hoàn toàn tự thở thông qua qua hệ thống. Vào thì hít vào (inspiration), áp lực trong hệ thống thấp nên pressure limiting outflow valve vẫn đóng (Hình 2.5).
Vào thì thở ra (expiration), khí thở ra của người bệnh đi vào bóng dự trữ. Vì áp lực lúc này trong hệ thống đường vòng vẫn còn thấp nên pressure limiting outflow valve vẫn đóng (Hình 2.6).
Trong vài nhịp thở ra tiếp theo, bóng dự trữ trở nên căng phồng. Lúc này, lượng khí thải ra không còn chỗ chứa và áp lực trong hệ thống đường vòng tăng lên. Việc áp lực tăng lên làm mở pressure limiting outflow valve và thải lượng khí thở ra của người bệnh ra môi trường bên ngoài (Hình 2.7). Bằng cách này, pressure limiting outflow valve duy trì một áp lực ổn định hơn trong hệ thống đường vòng.
3) Hấp thụ CO2 (Carbon dioxide absorber)
Lúc này NB đã có thể inspire và expire dễ dàng, tuy nhiên lúc câu hỏi là “NB có thật sự được cung cấp đủ oxy không ?” Và câu trả lời sẽ là “Không”, vì người bện đang phải hít lại lượng khí CO2 chình bản thân đã thải ra (được thể hiện bằng những chấm màu xám trong hình 3.1)
Vào expiration, phần lớn CO2 tích lại tại bóng dự trữ, một khi bóng căng phồng và tạo ra một áp lực đủ lớn thì một phần khí CO2 thải ra sẽ đi ra ngoài thông qua pressure limiting outflow valve (hình 3.2).
Tại thì hít vào kế tiếp, người bệnh hít lượng khí CO2 từ bóng dự trữ vào. Nếu tình trạng này vẫn tiếp diễn thì lượng CO2 liên tục tăng lên đến ngưỡng gây hại và gây thiếu oxy ở người bệnh (hình 3.3).
Và giải pháp lúc này là sử dụng hệ thống hấp thụ CO2 (carbon dioxide absorber). Hệ thống này đơn giản là một bình chứa hóa chất hay còn gọi là bình vôi (được thể hiện bằng các hình lục giác màu hồng trong hình 3.4) hấp thụ lượng CO2 (được thể hiện bằng các chấm tròn màu xám trong hình 3.4) đi qua. Mặc dù không hoàn toàn chính xác về mặt hóa học khi hiểu rằng hóa chất này hấp thụ CO2 nhưng ta sẽ hiểu rõ về cách hoạt động của hóa chất sau. Bây giờ, ta chỉ cần nhớ rằng hệ thống này sẽ hấp thụ CO2 .
Bây giờ hãy gắn kết CO2 absorber vào hệ thống đường vòng, nhờ vậy lượng khí CO2 còn ứ đọng ở bóng dự trữ được hấp thụ hoàn toàn khi đi qua bình vôi và lượng khí người bệnh hít vào lúc này hoàn toàn không còn CO2 (hình 3.5).
Mặc dù lúc này người bệnh đã thở dễ dàng và không còn thiếu khí nhưng có một vấn đề nhỏ khi nhìn lại NB (hình 3.6). NB hoàn toàn tỉnh táo và có một chút hoảng loạn khi thở hoàn toàn qua hệ thống đường vòng !
4) Bình bốc hơi (Vaporiser)
Ta giúp cho người bệnh ngủ bằng cách cung cấp một lượng khí mê (được thể hiện bằng các chấm vàng trong hình 4.1) thông qua bình bốc hơi (vaporiser)
Không giống như các bộ phận khác của hệ thống đường vòng như bình hấp thu CO2 hay các van một chiều, bình bốc hơi nằm bên ngoài hệ thống đường vòng. Bình bốc hơi nằm ở bên ngoài hệ thống đường vòng (hình 4.2) được gọi là VOC (vaporiser outside circle).
Ngoài ra, khí mê còn có thể được cung cấp qua một bình bốc hơi nằm trong đường vòng (hình 4.3) được viết tắt là VIC (vaporiser inside circle). Tuy nhiên cách sử dụng bình bốc hôi này phức tạp và nguy hiểm hơn nên rất hiếm khi được sử dụng. Cách thiết kế và sử dụng của VIC và VOC rất khác nhau
Bới vì bình bốc hơi nằm trong hệ thống đường vòng là rất hiếm nên bài viết sử dụng hình ảnh của hệ thống phổ biến hơn – bình bốc hơi nằm ngoài hệ thống đường vòng (hình 4.4).
5) Tóm tắt thông khí cơ bản bằng hệ thống đường vòng:
Sau khi hoàn thành một hệ thống đường vòng và bệnh nhân đã hoàn toàn hài lòng, hãy cùng ôn lại cách một NB tự thở qua hệ thống đường vòng. Bắt đầu từ hình 5.1, ta cung cấp một lượng khí mới ( mũi tên màu vàng teh63 hiện chiều đi của dòng khí mới chứa oxy và khí mê) vào hệ thống đường vòng. Tại thì hít vào của NB, van thở ra đóng lại và van hít vào mở ra, dòng khí mới đi từ lưu lượng kế đến NB thông quá nhánh hít vào. Lượng khí hít vào bao gồm lượng khí mới được cung cấp thông qua lưu lượng kế (mũi tên vàng) và lượng khí trong bóng dự trữ (mũi tên xanh lá) – đã được hấp thụ CO2 khi đi qua bình vôi. Tại thì hít vào, áp lực bên trong hệ thống đường vòng thấp và van giới hạn áp lực ( van có nút màu xanh trong hình 5.1) vẫn đóng.
Tại thì thở ra, trong khí thở ra của NB bao gồm: khí CO2 sau trao đổi khí, khí mê NB chưa hấp thu, khí O2 chưa sử dụng. Vậy để dễ hiểu, thì thở ra của người bệnh được chia thành 2 thì nhỏ hơn: giai đoạn sớm của thì thở ra và giai đoạn sau của thì thở ra. Tại giai đoạn sớm của thì thở ra, lượng khí thở ra của người bệnh được chứa tại bóng dự trữ (hình 5.2).
Tại giai đoạn sau của thì thở ra, khi bóng dự trữ đã đầy và lượng khí thở ra của người bệnh không còn chứa được trong bóng dự trữ nên áp lực trong hệ thống đường vòng tăng lên. Điều này khiến cho van giới hạn áp lực mở ra cho một lượng khí nhất định thải ra bên ngoài như hình 5.3 (lượng khí này bao gồm khí CO2 sau trao đổi khí, khí mê NB chưa hấp thu, khí O2 chưa sử dụng). Lượng khí mê thoát khỏi hệ thống đường vòng rõ ràng là sự hao phí thuốc mê, nên giải pháp cho việc thất thoát thuốc mê được đưa ra giải pháp tại bài dịch này.
Và bây giờ chu kỳ hít vào và thở ra của người bệnh được lặp đi lặp lại với lượng khí từ lưu lượng kế và từ bóng dự trữ (hình 5.4).
Be kind,
Phương Vũ.
