ECMO thường được sử dụng như là một liệu pháp cứu hộ cho bệnh nhân nặng, suy hô hấp có giảm oxy máu dai dẳng mà thất bại với các biện pháp điều trị truyền thống khác.

TRAO ĐỔI OXY QUA MÀNG NGOÀI CƠ THỂ (ECMO)
Extracorporeal Membrane Oxygenation (ECMO)

Tác giả: Matthew Cove, Arthur Boujoukos
Người dịch: ThS. BS. Lương Quốc Chính (Khoa Cấp cứu - Bệnh viện Bạch Mai)
Nguồn:
Mechanical Ventilation
John W. Kreit
Oxford University Press, Jan 10, 2013 - Medical - 288 pages

HỆ THỐNG TUẦN HOÀN TRAO ĐỔI OXY QUA MÀNG NGOÀI CƠ THỂ (ECMO Circuit)

“Trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể” (Extracorporeal Membrane Oxygenation - ECMO). Mặc dù không thường xuyên được sử dụng, và chỉ có ở những trung tâm chuyên khoa, ECMO có khả năng đảm bảo sử trao đổi khí đầy đủ khi thông khí nhân tạo thất bại. Nó là một kỹ thuật hồi sức cấp cứu quan trọng cho hầu hết các bệnh nhân nặng. 

Như thấy trong hình1, hệ thống tuần hoàn VV-ECMO (trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-tĩnh mạch veno-venous ECMO hoặc VV-ECMO) bao gồm các ống thông đường vào (access cannulas), ống tráng phủ heparin (heparin-coated tubing), màng trao đổi oxy (oxygenator), bơm máu (blood pump), và bộ trao đổi nhiệt (heat exchanger).

Dù theo cách nào thì ECMO vẫn tương tự như thẩm tách máu (hemodialysis). Trong khi thẩm tách (Hình 2), máu được rút ra khỏi cơ thể, được bơm qua một màng, và sau đó được trở về hệ thống tuần hoàn cơ thể. Dịch thẩm tách (dialysate) chảy xung quanh màng và tạo lên sự chênh lệch về thẩm thấu và nồng độ, điều này tạo ra sự trao đổi dịch và các chất hòa tan. Tương tự, trong khi ECMO, máu được rút khỏi cơ thể, bơm qua một màng (màng trao đổi oxy) và sau đó trở về tuần hoàn cơ thể. Thay vì dịch thẩm tách, máu được tiếp xúc với khí lưu thông (circulating gas hoặc sweep gas) có một nồng độ phân suất oxy (FO­₂) được đặt sẵn. Điều này đã tạo ra một sự chênh lệch áp lực riêng phần lớn làm cho O₂ đi vào và CO₂ đi ra khỏi máu. Như thấy trong hình 3, màng trao đổi oxy hiện đại được cấu tạo bởi hang ngàn các sợi rỗng cho phép hồng cầu đi vào để tiếp xúc gần với khí lưu thông.

Hình 1. Trong khi trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-tĩnh mạch (VV-ECMO), máu thường được rút ra từ tĩnh mạch đùi phải và trở về qua tĩnh mạch cảnh trong phải. Hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể (ECMO circuit) bao gồm các ống thông tiếp cận mạch máu (access cannulas), ống dẫn máu có phủ heparin (heparin-coated tubing), màng trao đổi oxy (oxygenator), bơm máu (blood pump), và bộ trao đổi nhiệt (heat exchanger).

Hình 2. Sơ đồ diễn tả hệ thống tuần hoàn thẩm tách máu đơn giản. Sự di chuyển ngược nhau của máu và dịch thẩm tách tạo điều kiện loại bỏ chất hòa tan

Tốc độ dòng máu ngoài cơ thể trong khi VV-ECMO cao hơn đáng kể trong khi thẩm tách máu. Vì toàn bộ cung lượng tim (CO) được truyền (sử dụng để đẩy máu) qua phổi, do vậy việc trao đổi khí đầy đủ có thể đạt được chỉ bằng cách tạo ra một dòng tương tự qua hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể (ECMO circuit). Điều này được thực hiện bằng việc sử dụng hoặc bơm trục lăn (roller pump) hoặc bơm ly tâm (centrifugal) (Hình 4), mặc dù bơm ly tâm thích hợp hơn vì nó gây tan máu ít. Dòng máu ngoài cơ thể lớn có thể gây mất nhiệt, vì vậy bộ trao đổi nhiệt phải được sử dụng để giữ ấm cho máu khi nó đi qua hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể.

Như thấy trong hình 1, máu thường đi vào hệ tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-tĩnh mach (VV-ECMO circuit) qua một ống thông (catheter) lớn được đặt qua da vào tĩnh mạch đùi và đi lên tĩnh mạch chủ dưới. Máu trở về tĩnh mạch chủ trên qua một ống thông được luồn vào tĩnh mạch cảnh trong phải. Các ống thông tiên tiến hiện nay cho phép máu được rút ra và trở về hệ tuần hoàn cơ thể qua cùng một vị trí tiếp cận mạch máu (Hình 5). Các ống thông này được đặt qua tĩnh mạch cảnh trong phải và tiến vào phần trong gan của tĩnh mạch chủ dưới.

Một cấu hình trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể khác là để rút máu từ tĩnh mạch chủ dưới và đưa máu về một động mạch đùi. Cấu hình này được gọi là trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-động mạch (veno-arterial ECMO hoặc VA-ECMO) và nó thường được sử dụng để nhằm hai mục đích trao đổi khí và hỗ trợ huyết động.

Hình 3. Sơ đồ diễn tả màng trao đổi oxy (oxygenator) cho thấy sự di chuyển của khí lưu thông (sweep gas) và máu theo hai hướng ngược nhau. Hình ảnh ở bên phải cho thấy mạng sợi rỗng tinh xảo

Hình 4. Một bơm trục lăn (roller pump) và một bơm ly tâm (centrifugal pump)

Hình 5. Ống thông của kỹ thuật trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể tĩnh mạch-tĩnh mạch trên 2 tĩnh mạch chủ (Bicaval VV-ECMO catheter). Máu được rút ra từ cả hai tĩnh mạch chủ dưới và tĩnh mạch chủ trên và máu trở về tâm nhĩ phải

           Biến chứng

Trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể (ECMO) có một vài biến chứng quan trọng và có thể dự báo được. Nhiều biến chứng liên quan tới sự kích hoạt dây truyền đông máu và viêm. Nó xảy ra khi máu đi vào và tiếp xúc với tuần hoàn ngoài cơ thể. Màng trao đổi oxy (oxygenator) đặc biệt có vấn đề, vì nó tiếp xúc với máu trên một diện tích rất lớn vật liệu phi sinh học.

Thuốc chống đông toàn thân là cần thiết để dự phòng các cục máu đông được hình thành trong màng trao đổi oxy và các cấu tạo khác của tuần hoàn ngoài cơ thể. Không có (hoặc đôi khi có) thuốc chống đông đầy đủ, đông máu có thể làm tắc hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể hoặc thuyên tắc mạch (embolization). Sử dụng hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể được bao phủ heparin, bơm ly tâm, và vật liệu tương thích sinh học hơn đã làm giảm, nhưng không loại bỏ được, các biến chứng này.

Kích hoạt dây truyền đông máu còn gây tiêu thụ các yếu tố đông máu và tiểu cầu, điều này có thể dẫn tới bệnh đông máu và giảm tiểu cầu. Đừng ngạc nhiên khi thường thấy chảy máu, đặc biệt khi bệnh nhân được điều trị bằng thuốc chống đông. Các vị trí chảy máu thường thấy bao gồm đường tiêu hóa, nhu mô phổi và đường thở, và tất nhiên cả các vị trí tiếp cận mạch máu. Chảy máu nội sọ ít gặp.

ECMO có thể có biến chứng tắc mạch khí, nó có thể là hậu quả của việc mồi (priming) hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể không đúng, hình thành các bong bóng nhỏ trong hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể, hoặc tình cờ cuốn theo khí phòng trong khi đang kết nối hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể. ECMO cũng có thể gây tan máu vì hồng cầu bị đẩy rất nhanh qua các ống thông, ống dẫn, bơm, và màng trao đổi oxy.

Cuối cùng, nhiễm trùng bệnh viện, thường gặp nhất là viêm phổi và nhiễm khuẩn huyết, rất phổ biến và đã được báo cáo chiếm khoảng 50 – 60 % bệnh nhân được hỗ trợ ngoài cơ thể. Suy đa phủ tạng chiếm 30 – 40% bệnh nhân và có thể liên quan tới nhiễm trùng hoặc kích hoạt dây truyền đông máu và viêm do hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể (ECMO circuit).

           Lựa chọn bệnh nhân

Chỉ định và chống chỉ định với VV-ECMO được liệt kê ở bảng 1. ECMO thường được sử dụng như là một liệu pháp cứu hộ cho bệnh nhân nặng, suy hô hấp có giảm oxy máu dai dẳng mà thất bại với các biện pháp điều trị truyền thống khác. Chống chỉ định tương đối bao gồm tuổi trên 65, suy đa phủ tạng, thông khí nhân tạo kéo dài, đang có chảy máu, và tổn thương thần kinh nặng.

Quy trình điều trị bệnh nhân đang được trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể

Hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể

Ở bệnh nhân đang được ECMO, trao đổi khí chủ yếu được thực hiện trong màng trao đổi oxy (oxygenator) của hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể hơn là ở trong phổi. Ba cài đặt có thể được điều chỉnh dựa vào các phép đo độ bão hòa oxy máu động mạch (SaO₂), áp lực riêng phần của CO₂ (PaCO₂), và áp lực riêng phần của O₂ (PaO₂): (1) tốc độ dòng khí qua màng trao đổi oxy; (2) nồng độ phân suất oxy (FO₂) của khí lưu thông (sweep gas); và (3) tốc độ máu được bơm qua hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể

Tốc độ dòng khí

Tốc độ khí CO₂ được loại bỏ khỏi máu tĩnh mạch trong hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể tỷ lệ thuận với tốc độ dòng khí qua màng trao đổi oxy. Vì vậy tăng dòng khí lưu thông sẽ làm giảm PaCO₂, và giảm dòng khí lưu thông sẽ làm tang PaCO₂

Nồng độ phân áp oxy (FO₂)

PaO₂ và SaO_2­ thay đổi thuận với FO₂ của khí lưu thông (sweep gas), FO₂ được đặt sao cho PO₂ đạt 100 – 150 mmHg trong máu trở về tuần hoàn cơ thể.

Tốc độ máu trong hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể

Một yếu tố quyết định thậm chí quan trọng hơn PaO₂ và SaO₂ là tỷ lệ % của cung lượng tim (CO) đi qua hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể. Nếu dòng máu trong hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể thấp hơn đáng kể cung lượng tim (CO) thì máu trở về đã được oxy hóa sẽ pha trộn với một lượng lớn máu tĩnh mạch của bệnh nhân, dẫn tới oxy hóa máu động mạch không đầy đủ. Dòng máu qua hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể được điều chỉnh bằng việc thay đổi tốc độ (vòng trên phút) của bơm máu

Thường rất khó khăn để duy trì dòng máu trong hệ tuần hoàn ngoài cơ thể được tối ưu. Khi dòng máu không đủ, tăng thể tích lòng mạch và/hoặc thay đổi kích cỡ, số lượng và vị trí của ống thông tiếp cận mạch máu có thể làm cải thiện được hiệu quả và hiệu quả của ECMO

Hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể cần phải được kiểm tra hàng ngày xem có cục máu đông không, đặc biệt chú ý tới các kết nối ống và màng trao đổi oxy. Để dự phòng sự hình thành cục máu đông, bệnh nhân cần được duy trì heparin truyền tĩnh mạch liên tục với mục tiêu APTT cần đạt 50 – 70 giây. Để giảm thiểu biến chứng chảy máu, số lượng tiểu cầu cần được duy trì trên 80 x 10⁹.

Thông khí nhân tạo

VV_ECMO rất có hiệu quả trong việc loại bỏ CO₂ và duy trì PaO₂ và pH trong giới hạn bình thường. Khi oxy hóa máu đầy đủ, mục tiêu của thông khí nhân tạo là giữ cho phế nang mở (alveolar recruitment) mà không gây hư tổn thêm cho phổi tổn thương. Thiết lập thông số thông khí nhân tạo gợi ý được trình bầy trong bảng 2. Vt có thể được giảm xuống 200 – 300 ml và tần số giảm xuống 4 – 6 nhịp/phút. PEEP thường được đặt 10 – 15 cmH₂O, và FiO₂ thường được đặt ≤ 0,4

Thật không may, oxy hóa máu thường không phù hợp bởi vì cung lượng tim vượt quá công suất dòng của hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể. Trong những trường hợp như vậy, FiO₂ và PEEP cao được sử dụng để cố gắng làm cải thiện PaO₂ và SaO₂.

           Cai ECMO
           Máy ECMO có thể giúp cứu sống tính mạng của bệnh nhân, nhưng nó không điều trị bệnh lý hoặc chấn thương của bệnh nhân. Máy ECMO chỉ đơn giản cung cấp hỗ trợ cho bệnh nhân trong khi các bác sĩ điều trị bệnh lý nền hoặc chấn thương của bệnh nhân (chẳng hạn như nhiễm trùng) hoặc trong thời gian chờ cơ quan cấy ghép sẵn sàng. Các bác sĩ luôn luôn cố gắng giúp người bệnh cai máy ECMO càng sớm càng tốt. Một số bệnh lý hoặc chấn thương có thể được điều trị nhanh chóng, và những bệnh nhân này chỉ cần sử dụng máy ECMO trong một vài giờ. Trong một số trường hợp khác cần phải điều trị lâu dài mới có hiệu quả, bệnh nhân có thể sử dụng máy ECMO trong vài ngày đến vài tuần. Không may rằng trong một số trường hợp, bệnh nhân không cải thiện đủ để cai máy ECMO. ECMO không thể cứu sống tất cả bệnh nhân nhưng nó có thể cải thiện khả năng sống còn cho những trường hợp nguy kịch không đáp ứng với các điều trị hỗ trợ khác.
          

Quá trình tách bệnh nhân ra khỏi ECMO nên được bắt đầu khi có bằng chứng cải thiện đáng kể bệnh lý phổi nền của bệnh nhân. Điều này thường được căn cứ vào biểu hiện trên X-quang phổi và sự cải thiện PaO₂ và SaO₂, và độ đàn hồi của hệ hô hấp. Các thử nghiệm được thực hiện bằng việc tăng FiO₂, tần số, và PEEP và tắt khí lưu thông(sweep gas) trong khi vẫn duy trì dòng máu qua hệ thống tuần hoàn trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể. Nếu SaO₂ tụt xuống dưới 90%, thì duy trì lại dòng khí lưu thông. Các thử nghiệm được làm lại tối thiểu là hằng ngày cho tới khi oxy hóa máu đầy đủ và thông khí nhân tạo được duy trì mà không cần sự hỗ trợ của ECMO

Kết luận
ECMO là một công cụ quan trọng để có thể hỗ trợ bệnh nhân khi thông khí nhân tạo thất bại. Mặc dù khái niệm còn đơn giản, nhưng việc điều trị những bệnh nhân này đòi hỏi kinh nghiệm và hệ thống hỗ trợ tích cực và vì vậy, ECMO chỉ nên được dùng ở các trung tâm chuyên khoa. Điều quan trọng là tất cả các bác sĩ điều trị bệnh nhân thông khí nhân tạo có thể biết bệnh nhân của họ sẽ có lợi từ ECMO để giới thiệu kịp thời tới một trung tâm ECMO.

Link: http://bacsinoitru.vn/content/trao-doi-oxy-qua-mang-ngoai-co-ecmo-840.html

                                                                                                                           Sưu tầm: GV Phạm Thị Thảo, Khoa Điều dưỡng