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 công tác và 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 đường vòng và một số bộ phận bổ sung vào hệ thống đường vòng, tại đây .
2. Máy gây mê trong thông khí áp lực dương (nội dung của bài viết này).
3. Giải thích nâng cao về một số bộ phận của hệ thống đường vòng, tại đây.
Đặt vấn đề
Sau khi đã hiểu sơ lược về cách hoạt động của hệ thống đường vòng trên người bệnh tự thở ở bài viết trước. Bài viết này mô tả về cách thức hoạt động của hệ thống đường vòng trên người bệnh cần thông khí áp lực dương (positive pressure ventilation). Về cơ bản, các bộ phận của hệ thống đường vòng vẫn được giữ nguyên. Tuy nhiên, vẫn có một vài điểm khác biệt giữa hệ thống đường vòng sử dụng cho người bệnh tự thở và người bệnh thông khí áp lực dương .
Hệ thống đường vòng sử dụng trên người bệnh không tự thở bao gồm hai kiểu tùy thuộc vào việc bạn sử dụng tay để thông khí cho người bệnh thông qua bóng dự trữ (reservoir bag) hay sử dụng máy để bơm cho người bệnh một lượng khí.
1) Thông khí áp lực dương bằng bóng dự trữ (Positive pressure ventilation using reservoir bag) :
Đầu tiên, hãy miêu tả cách thông khí bằng cách sử dụng tay ta và reservoir bag. Bằng cách bóp reservoir bag, ta cung cấp cho người bệnh một lượng khí thông qua áp lực dương ( hình ảnh bàn tay trong hình 1.1 tượng trưng cho hành động bóp bóng)
Dựa vào hình 1.2, việc bóp reservoir bag không có tác dụng thông khí cho người bệnh. Việc này có thể lý giải bởi áp lực dương tạo ra bởi hành động bóp reservoir bag làm cho van giới hạn áp lực mở ra và khí thoát ra ngoài theo hướng mũi tên màu đỏ thay vì đi đến người bệnh.
Bây giờ, ta cần làm rõ hơn một điều chưa được đề cập đến về van giới hạn áp lực trong bài trước.
Van giới hạn áp lực nhằm đảm bảo áp lực trong hệ thống đường vòng không quá cao. Tuy vậy thực tế là van giới hạn áp lực này có thể điều chỉnh bởi người kiểm soát reservoir bag, nghĩa là người kiểm soát có thể điều chỉnh tại áp lực bao nhiêu thì van mở ra. Vì vậy, trên thực tế lâm sàng van giới hạn áp lực được biết đến với tên gọi van điều chỉnh áp lực (adjustable pressure limiting outflow valve, viết tắt là APL outflow valve)
Về cấu trúc, APL outflow valve có một lò xo được minh họa như hình 1.5.
Lò xo này cung cấp một lực lên đĩa dẹp của van một chiều.
APL outflow valve chỉ mở khi áp lực trong hệ thống đường vòng tạo ra một lực (được thể hiện bằng mũi tên màu xanh lá trong hình 1.7) đủ lớn để vượt qua lực của lò xo (được thể hiện bởi mũi tên màu hồng trong hình 1.7)
Người kiểm soát bóng dự trữ có thể điều chỉnh áp lực bằng cách vặn nút xoay của van. Khi cần van mở ra kể cả với một áp lực nhỏ trong hệ thống đường vòng, ta điều chỉnh APL outflow valve sao cho lò xo của van ở trạng thái dãn. Ngược lại, khi cần APL outflow valve mở ra ở một áp lực cao, ta điều chỉnh nút vặn của APL outflow valve sao cho lò xo nén lại. Từ đó tạo nên một lực lớn hơn tác dụng lên đĩa của APL outflow valve (hình 1.8).
Bằng cách này, ta có thể điều chỉnh tại áp lực nào trong hệ thống đường vòng sẽ làm cho APL outflow valve mở (hình 1.9).
Thông thường với người bệnh tự thở, ta để APL outflow valve ở mức áp lực nhỏ nhất (nghĩa là chỉ cần một áp lực nhỏ trong hệ thống đường vòng sẽ làm van mở ra). Ngược lại khi sử dụng reservoir bag để thông khí áp lực dương, ta cần điều chỉnh APL outflow valve mở ra ở một áp lực cao hơn (hình 1.10).
Không may mắn (hay có khi là may mắn) phần lớn các máy gây mê trên thực tế lâm sàng có xu hướng ẩn các phần phức tạp của hệ thống. Nên trên thực tế đây là tất cả những gì bạn thấy xuất hiện trên máy gây mê (hình 1.11).
Ngoài ra, lượng khí thoát ra qua APL outflow valve thường được kết nối với một ống dẫn (scavenging system) ra môi trường bên ngoài phòng mổ (hình 1.12 và hình 1.13).
Trở lại với hệ thống đường vòng, ta đang cố gắng thông khí áp lực dương bằng reservoir bag. Hình 1.14 thể hiện hệ thống đường vòng sử dụng trên người bệnh tự thở như đã miêu tả ở bài trước. Cần nhắc lại một điều đó là APL outflow valve sẽ được điều chỉnh về áp lực nhỏ nhất (nghĩa là van mở ra với một áp lực rất thấp).
Vậy với cùng một cấu trúc như thế, khi ta bóp reservoir bag để thông khí áp lực dương, lượng khí lúc này sẽ thoát ra ngoài qua APL outflow valve trước khi đến được tới người bệnh (hình 1.15)
Thử lại một lần nữa với APL outflow valve được điều chỉnh đến áp lực lớn nhất (nghĩa là van chỉ mở ra dưới một áp lực rất lớn trong hệ thống đường vòng). Bây giờ, người kiểm soát reservoir bag có thể thông khí áp lực dương vì không có bất kỳ lượng khí nào thoát ra khỏi APL outflow valve (hình 1.16).
Vấn đề xảy ra khi này là lượng khí dư phải được thoát ra ngoài nhờ vào APL outflow valve trước khi reservoir bag phát nổ. Tuy nhiên, hiện tại APL outflow valve đang được điều chỉnh đến mức áp lực cao nhất. Điều này có nghĩa là lượng khí thừa tích lại bên trong reservoir bag và làm bóng dãn ra. Vì vậy, khi điều chỉnh APL outflow valve đến mức áp lực cao nhất, người kiểm soát reservoir bag có thể cung cấp cho người bệnh vài nhịp thở, nhưng sau đó áp lực trong hệ thống đường vòng sẽ tăng lên đến mức nguy hiểm (hình 1.17) .
Giải pháp được đưa ra khi này là điều chỉnh van APL ở mức trung bình. Tại mức đã điều chỉnh này, người kiểm soát reservoir bag cảm nhận và điều chỉnh áp lực của van APL ở giữa mức áp lực quá thấp (gây thất thoát khí mới) và quá cao (tạo ra một áp lực quá cao trong hệ thống đường vòng và quá tải bóng dự trữ) như hình 1.18
Khi van APL được điều chỉnh ở một mức độ thích hợp giữa mức thấp nhất và cao nhất, một phần khí mê đi vào phổi người bệnh (được thể hiện bằng mũi tên màu xanh dương) và một phần khí mê thoát ra ngoài qua van APL (được thể hiện bằng mũi tên màu đỏ trên hình 1.19)
Lượng khí thoát ra ngoài qua van APL trong quá trình thông khí áp lực dương là lượng khí thất thoát. Vì vậy để bù cho lượng khí bị thất thoát này, ta cần bổ sung một lượng khí mới để bù trừ cho lượng khí bị thất thoát (hình 1.20).
Vào thì thở ra, khí thở ra của người bệnh đi vào bóng dự trữ (hình 1.21).
Thông khí áp lực dương qua hệ thống đường vòng bằng tay sẽ khác đôi chút so với thông khí bằng máy. Vậy, để hiểu rõ cách thức hoạt động khi thông khí bằng máy qua hệ thống đường vòng ta tạm thời bỏ qua hành động bóp bóng bằng tay (hình 1.22)
2) Thông khí áp lực dương bằng máy thở:
Tuy nhiên, chúng ta cần quy ước rõ rằng phần bài viết này không nhằm miêu tả chi tiết về máy thở, vì đây là một chủ đề rất rộng. Lấy ví dụ về một bộ phận trong máy thở là hệ thống tự bóp bóng của máy thở (bag squeezer ventilator). Nghĩa là thay vì dùng tay, khi sử dụng máy thở sẽ có một thiết kế nhằm thay thế đôi tay. Bóng của máy thở được đặt bên trong một hộp kín (được thể hiện bằng một khung vuông màu xám như hình 2.1). Trên thực tế lâm sàng, hộp kín này thường trong suốt để ta có thể quan sát trạng thái của bóng.
Trong thiết kế máy thở, bag squeezer ventilator và hộp kín được đặt ngược (hình 2.2).
Bóng của máy thở (bag squeezer ventilator) được xếp nếp như hình 2.3. Tại thì thở ra, khí thở ra của người bệnh đi vào bóng của máy thở và làm bóng đầy lên. Ngược lại trong thì hít vào, máy thở đẩy lượng khí trong bóng đến người bệnh.
Vậy làm cách nào bóng của hệ thống máy thở có thể được nén lại tạo một áp lực dương đưa khí vào người bệnh ? Nhờ hệ thống hộp kín của máy thở được kế nối với hệ thống kiểm soát của máy thở. Hệ thống kiểm soát được kết nối với một nguồn oxy áp lực cao. Nguồn oxy áp lực cao (được thể hiện bằng các chấm xanh dương trong hình 2.4) sẽ tạo ra một áp lực nén bóng lại.
Đầu tiên tại thì hít vào, hệ thống kiểm soát sẽ mở ra và cho lượng oxy áp lực cao này đi vào hộp chứa (hình 2.5).
Lượng oxy áp lực cao này sẽ tạo ra một lực lớn, đẩy khí mê bên trong bóng đi vào hệ thống đường vòng đến người bệnh (hình 2.6). Lượng oxy áp lực cao này thường được gọi là “khí đẩy” (“the driving gas”)
Tại thì thở ra, hệ thống kiểm soát ngừng cung cấp lượng oxy áp lực cao đi vào hộp chứa. Đồng thời lúc này lượng khí thở ra của người bệnh sẽ làm đầy trở lại bóng của mày thở. Việc làm đầy bóng nhờ vào lượng khí thở ra của người bệnh tạo ra một lực, đẩy ngược lượng “driving gas” (oxy) ra môi trường bên ngoài (hình 2.7).
Có một điều quan trọng cần làm rõ là lượng khí oxy (chấm xanh dương) – đưa vào hộp kín để nén bóng – không đi đến người bệnh. Và ngược lại, lượng khí đang lưu thông trong hệ thống đường vòng (chấm xám) cũng không đi ngược ra hộp kín (hình 2.8).
Điều này có thể hiểu là lượng khí oxy áp lực cao được đưa vào để nén bóng sẽ bị loại bỏ mỗi một nhịp thở của người bệnh (hình 2.9).
3. Phương pháp đóng mở nhanh van APL (rapid open close method)
Bây giờ hãy kết nối hệ thống máy thở vào người bệnh và xem điều gì sẽ xảy ra. Tại hình 3.1, van APL đang được đặt tại vị trí áp lực nhỏ nhất và quan sát thấy người bệnh hoàn toàn không được thông khí. Bởi vì, trong thì bóp bóng để thông khí áp lực dương, lượng khí thoát ra ngoài qua van APL và không đi đến người bệnh.
Trong quá trình thông khí áp lực dương bằng hệ thống thông khí cơ học, van APL sẽ được sử dụng theo một cách rất khác so với thông khí trên người bệnh tự thở. Để hiểu về hệ thống van khi thông khí hoàn toàn bằng máy, một điều chắc chắn cần thiết đó là hiểu rõ cách hoạt động khi thông khí bằng tay hình 3.2
Như đã đề cập, khi thông khí bằng tay cần điều chỉnh van APL ở mức trung bình (hình 3.3). Tại mức trung bình của van APL, một phần khí được cung cấp cho người bệnh (mũi tên xanh dương) và một phần khí thoát ra ngoài qua van APL (mũi tên đỏ).
Tuy nhiên, khi miêu tả về thông khí bằng tay có một vấn đề chưa được đề cập đến về việc điều chỉnh van APL. Một phương pháp thay thế cho việc điều chỉnh van APL ở mức trung bình là phương pháp đóng mở nhanh (rapid open close method). Với phương pháp này, khi bóng bóp tạo một áp lực dương trong thì hít vào, van APL sẽ được đóng lại, nhờ vậy sẽ không có lượng khí mê nào bị thất thoát (hình 3.4).
Tại thì thở ra, khi van APL hoàn toàn mở (hay nói cách khác là áp lực khiến van mở ra ở mức nhỏ nhất). Phần lớn khí thở ra sẽ đi vào bóng dự trữ. Và chỉ khi bóng dự trữ đầy, phần khí thở ra còn lại sẽ đi ra ngoài qua van APL (hình 3.5).
Tại lần hít vào tiếp theo, van APL lại tiếp tục được đóng vào và bóng được bóp vào để thông khí áp lực dương. Vì van APL được đóng lại, không có khí mê bị rò rỉ ra ngoài tại thì hít vào này (hình 3.6).
“Rapid open close” method là một phương pháp khá kinh tế bởi vì không có lượng khí bị thất thoát ra ngoài trong thì hít vào. Và tại thì thở ra, bóng dự trữ được làm đầy trước khi khí thở ra thoát ra ngoài qua van APL (hình 3.7).
Vậy câu hỏi lúc này là nếu “rapid open close” method tiết kiệm, tại sao ta không đề cập đến phương pháp này từ đầu ? Lý giải cho việc này, khi áp dụng “rapid open close” method, người kiểm soát bóng phải đóng và mở van APL mỗi nhịp thở. Vậy hãy tưởng tượng việc áp dụng “rapid open close” method để thông khí bằng tay cho người bệnh trong một giờ với tần số thở là 10 lần/ phút. Điều này có nghĩa là người kiểm soát bóng phải đóng và mở van 600 lần trong suốt một giờ thông khí bằng tay. Rõ ràng rằng “rapid open close” method là một phương pháp trên lý thuyết, và thật vô lý để thực hiện trên lâm sàng (hình 3.8)!
Vậy, để không gãy tay cũng như không làm hư van APL, tốt nhất ta vẫn nên quay trở lại với “in between setting” method (hình 3.9) !
Tuy nhiên, khi trở lại với máy thở, không giống với con người, máy thở có thể hoạt động không mệt mỏi ! Nghĩa là máy thở có thể đóng và mở van APL cả ngàn lần trong một ngày mà không có bất kỳ một lời than phiền nào (hình 3.10) .
Bởi vì máy thở có thể làm mọi việc mà không mệt mỏi, nên sẽ thực tế hơn khi áp dụng “rapid open close” method – nhờ vậy một lượng khí mê thất thoát qua van APL ít hơn. Trên thực tế lâm sàng, máy thở sẽ không tự mọc tay để điều chỉnh van APL ( mà nếu có thì trông cũng thật tuyệt >.< , hình 3.11) .
Dù vậy trên thực tế, máy thở sẽ có một hệ thống van APL riêng biệt và hoàn toàn có thể tự điều khiển nó. Van riêng biệt này của máy thở được gọi là “ventilator outflow valve” (hình 3.12)
Tại thì hít vào, “ventilator outflow valve” đóng và bóng được bóp nhờ vào hệ thống kiểm soát bóng của máy thở. Nhờ vậy, không có lượng khí mê nào thoát ra qua “ventilator outflow valve” trong thì hít vào (hình 3.13).
Tại thì thở ra, máy thở tự động điều chỉnh “ventilator outflow valve” về mức tối thiểu. Lượng khí thở ra trước hết sẽ làm đầy bóng của hệ thống máy thở và phần khí thở ra tiếp theo sẽ thoát ra ngoài qua “ventilator outflow valve” (hình 3.14).
Sau đó, chu trình đóng mở “ventilator outflow valve” tự động lặp đi lặp lại (hình 3.15).
Khi chuyển sang chế độ thở máy, van APL và bóng dự trữ (được đặt trong khung màu xanh trên hình 3.16) sẽ không được sử dụng. Vì vậy, với hệ thống máy gây mê hiện đại ngày nay, bất kể khi nào ta chuyển sang chế độ thở máy, các bộ phận trong khung xanh sẽ tự động bị loại bỏ khỏi hệ thống đường vòng (hình 3.16).
Và điều quan trọng cần nhớ rằng, trên đây bài viết miêu tả một thống máy thở điển hình để dễ dàng hiểu và diễn đạt. Vì vậy, hệ thống máy gây mê bạn đang sử dụng có thể hoàn toàn khác. Để đảm bảo an toàn cho cá nhân bạn và người bệnh, hãy đảm bảo bạn đã đọc và hiểu cách vận hành của hệ thống máy gây mê trước khi bạn sử dụng. Đôi khi những thiết kế hiện đại của máy khiến những cấu tạo của máy phải thay đổi cho phù hợp. Lấy ví dụ, một thiết kế của máy thở hiện đại là quạt máy – hệ thống quạt này quay cực nhanh và đẩy lượng khí mê về phía người bệnh (hình 3.17).
4. Lợi ích khi sử dụng hệ thống đường vòng
Như ta đã thấy, hệ thống đường vòng có một chút phức tạp. Nên câu hỏi đặt ra là ” Tại sao ta phải sử dụng hệ thống đường vòng? “. Lý do cho việc này nằm ở việc tái sử dụng. Tái sử dụng (được kỳ vọng) là giải pháp tối ưu khi nguồn tài nguyên trên thế giới ngày càng cạn kiệt. Vấn đề chính nằm ở việc dân số thế giới gia tăng nhanh và chúng ta đang sử dụng rất nhiều tài nguyên. Cụ thể, chưa tới một trăm năm trước, dân số thế giới chỉ có một tỷ người (hình 4.1) .
Và chỉ 70 năm sau, dân số thế giới đã tăng đến 7 tỷ người! Con số này vẫn tiếp tục gia tăng và dân số thế giới được dự đoán sẽ tăng lên đến 9 tỷ người vào năm 2040. Để cụ thể hóa con số này, tác giả đã thể hiện dân số của Ấn Độ bằng những chấm xanh lá và dân số của nước Mỹ bằng các chấm xanh dương trên hình 4.2. Với một số lượng lớn người sử dụng một nguồn tài nguyên có hạn của thế giới nên sẽ thật quan trọng để tái chế, tái sử dụng bất kỳ một tài nguyên nào mà ta có thể.
Hãy trở lại với hệ thống đường vòng! Tất nhiên là kể cả với vai trò một người gây mê, ta cũng không thể đặt mình nằm ngoài cuộc chiến bảo vệ tài nguyên thế giới. Một vấn đề bạn có thể thắc mắc lúc này là “Điều gì làm khí mê trở nên quý giá và cần được tái sử dụng?” Câu trả lời nằm ở việc các thuốc mê hiện đại ngày nay (ví dụ Sevoflurane, Desflurane – hình 4.3) rất đắt, nên bằng cách tái sử dụng khí mê trong hệ thống đường vòng ta có thể tiết kiệm một lượng kinh phí đáng kể.
Không chỉ dừng lại ở việc tiết kiệm tiền, lượng khí mê dư – thải ra môi trường bên ngoài góp phần gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu (hình 4.4). Tất nhiên, khi so sánh với lượng khí thải do các phương tiện giao thông thì hệ quả nóng lên toàn cầu gây ra bởi khí mê là rất nhỏ. Tuy nhiên, mỗi thay đổi nhỏ sẽ tạo nên một thay đổi lớn, nên chắc chắn chưa bao giờ và sẽ không bao giờ việc tái sử dụng khí mê là dư thừa.
Vậy bằng cách nào hệ thống đường vòng có thể đi vào công cuộc tái chế này? Đây cũng chính là thế mạnh lớn của hệ thống đường vòng – tái sử dụng lượng khí mê đắt đỏ. Quan sát hình 4.5, tại thì hít vào, khí mê (được thể hiện bằng các chấm vàng) đi đến người bệnh.
Tại pha sớm của thì thở ra, phần lớn các lượng khí mê mà người bệnh chưa hấp thu sẽ đi đến bóng dự trữ (hình 4.6).
Khi bóng dự trữ đầy, lượng khí thở ra ở pha sau thì thở ra (bao gồm cả khí mê) sẽ thoát ra ngoài qua van APL. Một lượng nhỏ khí mê mất đi ở pha sau thì thở ra này sẽ mất đi mãi mãi và được hiểu là lượng khí mê hao phí (hình 4.7).
Tại thì hít vào tiếp theo, người bệnh hít vào từ bóng dự trữ. Lượng khí mê dư từ bóng dự trữ (mũi tên màu xanh lá) và lượng khí mê được cung cấp thêm từ dòng khí mới (mũi tên màu vàng) gộp lại thành một lượng khí cung cấp cho người bệnh (mũi tên màu đỏ). Lượng khí mê dư từ nhịp thở trước (chứa trong bóng dự trữ) làm giảm lượng khí mê mới cần cung cấp trong dòng khí mới, từ đó tiết kiệm tiền – tiết kiệm lượng thuốc mê cần bốc hơi – ít gây ô nhiễm hơn (hình 4.8).
Song song với lượng khí mê được tiết kiệm, hệ thống đường vòng còn giúp duy trì độ ấm và độ ẩm trong đường thở của người bệnh. Lượng khí mê được cung cấp qua dòng khí mới thì lạnh và khô. Việc duy trì một lượng khí khô và lạnh trong thời gian dài sẽ gây ra các biến chứng trên đường thở của người bệnh (tổn thương niêm mạc đường hô hấp, tăng nguy cơ tắc nghẽn đàm nhớt, …). Đồng thời, việc gây mê đã là một yếu tố gây mất nhiệt, nên bất kỳ một sự bảo tồn nhiệt nào cũng đem lại lợi ích. Hệ thống đường vòng giúp bảo tồn không những nhiệt mà cả độ ẩm, bằng cách tương tự như cách khí mê được tái chế (hình 4.9).
Vì vậy, nhờ có hệ thống đường vòng mà cả khí mê, độ ấm và độ ẩm đều được bảo tồn và tái sử dụng (hình 4.10).
5) Hệ thống đường vòng trên thực tế:
Hình ảnh minh họa đã được thể hiện về hệ thống đường vòng trên đây là những miêu tả điển hình về hệ thống. Tuy nhiên, trên thực tế, các thành phần của hệ thống có thể được sắp xếp khác. Lấy ví dụ, bóng dự trữ có thể đặt ở trước hay sau bình vôi đều được (hình 5.1). Vị trí đặt bóng dự trữ sẽ làm cho hệ thống khác biệt đôi chút.
Những bộ phận khác cũng có thể được sắp xếp theo một cách khác biệt. Cách dễ nhất để biết các thành phần của máy gây mê đang sử dụng được sắp xếp ra sao là xem hướng dẫn của nhà sản xuất. Tuy nhiên, để hiểu về cách hoạt động một cách cơ bản, ta chỉ cần hiểu rõ một hệ thống nhất định (hình 5.2).
Tất nhiên, phải làm rõ một điều là những hình ảnh minh họa trên đây được tác giả vẽ thành hình vòng nhằm đơn giản hóa và dễ dàng diễn đạt. Trên thực tế, hệ thống đường vòng trông khác biệt hơn, những bộ phận được sắp xếp theo cách phù hợp hơn. Nhất là với các hệ thống máy gây mê hiện đại (hình 5.3), những hệ thống ống dẫn có xu hướng được ẩn bên trong thân máy và để hiểu rõ cách khí mới di chuyển trong hệ thống ống ẩn đi này cần đọc hướng dẫn của nhà sản xuất.
6) Bổ sung chi tiết về cấu trúc của một số bộ phận:
Nhằm đơn giản hóa khi miêu tả hệ thống đường vòng, một số bộ phận của hệ thống chưa được miêu tả chi tiết. Phần 6 nhằm mục đích đảm bảo bạn có thể hiểu rõ về một số bộ phận của hệ thống đường vòng.
6.1) Hệ thống van một chiều (One way valves) :
Như đã miêu tả, mỗi một hệ thống đường vòng cần tối thiểu hai van một chiều đặt tại vị trí như hình 6.1.1.
Van một chiều được thiết kế đặc biệt nhằm đảm bảo dòng khí chỉ đi theo một chiều. Van một chiều được thiết kế điển hình bao gồm một đĩa dẹp đặt trên đường đi của dòng khí. Đĩa dẹp này chỉ mở ra theo một hướng, cho phép dòng khí di chuyển theo một chiều và ngăn chặn dòng khí di chuyển theo chiều ngược lại. Bề mặt van này thường được thiết kế trong suốt để có thể quan sát được sự di động của đĩa dẹp. Khi hoạt động tốt, van một chiều luôn luôn đảm bảo dòng khí di chuyển theo một chiều nhất định (hình 6.1.2).
Hệ thống van một chiều hoạt động chính xác là điều quan trọng tiên quyết nhằm đảm bảo hệ thống đường vòng hoạt động đúng chức năng. Lấy ví dụ, nếu hệ thống van một chiều không còn dẫn khí theo một chiều và bị chênh lên ở trạng thái mở, người bệnh có thể hít vào và thở ra lượng khí ở nhánh thở ra của hệ thống đường vòng và không có nhiều oxy (hình 6.1.3).
Và nếu, đĩa dẹp dính chặt với chân đỡ (được thể hiện bằng hai hình chữ nhật nhỏ màu đỏ), dòng khí bị ứ lại (hình 6.1.4).
Nhằm giảm thiểu các tình huống trên, chân đỡ đĩa dẹp của van một chiều thường ở dạng chóp nhọn (được thể hiện bằng hình tam giác nhỏ màu đỏ trong hình 6.1.5). Với cấu trúc này, giảm thiểu diện tích tiếp xúc của đĩa dẹp và chân đỡ. Từ đó, hạn chế việc hai bộ phần này dính chặt với nhau và hệ thống van một chiều cũng dễ dàng mở ra .
6.2) Bình vôi (Carbon dioxide absorber):
Bình vôi là cấu trúc quan trọng kế tiếp nhằm đảm bảo hệ thống đường vòng hoạt động chính xác. Trong hệ thống đường vòng, người bệnh hít lại khí thở ra của bản thân từ bóng dự trữ (thể hiện bằng mũi tên màu xám nhỏ). Khí thở ra có một lượng CO2 cần được loại bỏ. Và đó chính là vai trò của bình vôi. Bình vôi chứa một hóa chất có khả năng gắn kết với CO2 và loại bỏ lượng CO2 đã gắn kết ra khỏi hệ thống (hình 6.2.1).
Khí CO2 được loại bỏ nhờ vào một phản ứng hóa học. Và hóa chất chính nhằm hấp thụ CO2 là Ca(OH)2. Phản ứng hóa học diễn ra được thể hiện trên hình 6.2.2. Đồng thời, phản ứng này cũng sinh ra nhiệt và nước.
Đôi khi phản ứng hóa học với Ca(OH)2 có thể diễn ra chậm, nên một lượng nhỏ NaOH có thể được thêm vào nhằm đẩy nhanh tốc độ. Hình 6.2.3 thể hiện đầy đủ và chi tiết hơn những phản ứng có thể xảy ra bên trong bình vôi. Phản ứng bắt đầu từ sự gắn kết CO2 của người bệnh với lượng nước sẵn có trong bình vôi.
Khi hóa chất của bình vôi có chứa hợp chất của natri (còn được gọi là sodium, như NaOH trong phản ứng trên), hóa chất này thường được biết tới với tên “soda lime”. “Lime” là từ thường được dùng để thể hiện hợp chất có Canxi (hình 6.3.4).
Vì trong phương trình phản ứng, lượng NaOH tham gia phản ứng bằng với lượng NaOH sinh ra (hình 6.3.5) nên hóa chất trong bình vôi không cần nhiều NaOH.
Nói một cách đơn giản và dễ nhớ hơn thì CO2 được hấp thụ tạo thành CaCO3, nước và nhiệt (hình 6.3.6).
Khi lượng Ca(OH)2 được dùng hết, phản ứng không thể tiếp tục diễn ra vì không còn hoạt chất để gắn kết với với CO2 (hình 6.3.7) và cần thay thế lượng vôi trong bình.
Vậy làm sao để ta nhận biết được khi nào cần thay vôi ? Khi hóa chất của bình vôi đã hết tác dụng hấp thụ CO2, độ pH giảm (mang tính axit). Vì vậy, hóa chất của bình vôi được nhuộm màu, và thuốc nhuộm này nhạy cảm với sự thay đổi độ pH. Khi độ pH thay đổi (hóa chất hấp thu CO2 đã hết tác dụng), màu vôi sẽ thay đổi và báo hiệu rằng đã đến lúc cần thay vôi. Trên thực tế, có nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau và bạn cần kiểm tra xem vôi sẽ thay đổi màu sắc như thế nào khi hết tác dụng. Hình 6.3.8, thể hiện một số loại vôi thường gặp và màu sắc thay đổi như thế nào khi hết tác dụng.
Hóa chất hấp thụ CO2 ở dạng các hạt vôi nhỏ, những hạt nhỏ này đựng trong bình vôi. Khi hóa chất đã hết tác dụng, các hạt nhỏ này được loại bỏ và thay mới. Khí mê và CO2 đi qua các khoảng kẽ của các hạt vôi, khi ấy sẽ xảy ra phản ứng làm khí CO2 được hấp thụ như đã trình bày (hình 6.3.9).
Kích thước của các hạt vôi cũng rất quan trọng. Nếu những hạt vôi có kích thước quá nhỏ, khi đựng trong bình vôi sẽ nén chặt với nhau và không có khoảng không gian để khí len lỏi giữ những hạt vôi này dẫn đến áp lực đường thở tăng cao (hình 6.3.10).
Nếu những hạt vôi quá bự, khí có thể lưu thông dễ dàng giữa các hạt vôi. Tuy nhiên, việc các hạt vôi quá bự sẽ làm giảm diện tích tiếp xúc của những hạt vôi với khí từ đó làm giảm tác dụng gắn kết với CO2 (hình 6.3.11). Điều này có thể dẫn đến ứ đọng khí CO2 và tình trạng hít lại khí thở ra của người bệnh.
Kích thước tối ưu của các hạt vôi nhằm đảm bảo không làm tăng áp lực đường thở và bề mặt tiếp xúc với vôi đủ lớn để xuất hiện các phản ứng hóa học. Kích thước này thường khoảng 1.5 – 5mm (hình 6.3.12).
Những trở lực của bình vôi kèm với trở lực của hệ thống van, ống nẫng có thể khiến người bệnh tự thở phải mất nhiều năng lượng. Vì vậy, với những bệnh nhân có trọng lượng quá nhỏ, không được phép sử dụng hệ thống đường vòng (hình 6.3.13) cho người bệnh tự thở (và giới hạn khối lượng này là khác nhau tùy thuộc vào nơi công tác).
Trong một số trường hợp nhất định, phản ứng giữa vôi và khí mê có thể sinh ra những chất gây hại (carbon monoxide (CO), hoạt chất A). Tuy vậy, thật sự rất tiếc phải nói rằng nội dung này nằm ngoài phần thảo luận của bài viết và bạn có thể tìm kiếm hướng dẫn về vấn đề này ở một nơi khác.
Đến đây là kết thúc của bài viết về hệ thống đường vòng và hy vọng là bạn đã học được gì đó từ bài viết trên. Ngoài ra tác giả còn có phần tiếp theo về những vấn đề nâng cao về hệ thống đường vòng. Bạn có thể xem bản gốc của bài viết, tại đây và bản dịch lại của bài viết, tại đây.
Be kind,
Phương Vũ.
28/06/2022.