CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đại cương về ECMO ECMO là hệ thống đưa máu ra ngoài cơ thể, sau đó loại bỏ carbon dioxit và thêm oxy vào tế bào hồng cầu. Kỹ thuật này nhằm điều trị các ca bệnh suy tim, suy hô hấp nghiêm trọng. Một số trung tâm còn dùng ECMO cho người bệnh ngưng tim nhằm kéo dài sự sống giúp bác sĩ tìm ra nguyên nhân gây ngưng tim. Nguyên lý cơ bản của ECMO là cho dòng máu đi qua một thiết bị cung cấp oxy để trao đổi khí.
Dòng máu được đẩy đi bởi một bơm, nên áp suất tạo ra có thể thay thế một phần hoặc toàn bộ chức năng tim. Bộ phận trao đổi khí là không thể thiếu để bổ sung oxy vào đường máu về. Hệ thống ECMO có thể hỗ trợ tình trạng suy tim (bằng hỗ trợ của hệ thống bơm) hoặc tình trạng suy phổi (bằng hệ thống trao đổi khí), hoặc cả hai. Từ cách tiếp cận trên, kết hợp thêm đường lấy máu ra hoặc trả máu về (đường trả máu về có thể cả động mạch và tĩnh mạch).
Mô hình nào được lựa chọn để xác định cơ quan nào được hỗ trợ từ đó xuất hiện các thuật ngữ như: ECMO tim, ECMO phổi, V-V ECMO, V-A ECMO, V-V-A, V-A-V ECMO. Sử dụng thuật ngữ ECMO tim khi hỗ trợ tim và phổi và ECMO phổi khi hỗ trợ trao đổi khí [40]. Có hai loại ECMO phổ biến nhất: - V-V ECMO: khi dòng máu lấy từ 1 tĩnh mạch và trở về qua tĩnh mạch khác. - V-A ECMO: khi dòng máu lấy ra qua tĩnh mạch và trở về qua động mạch.
Cannula trả máu về có thể được đặt ở động mạch ngoại biên hoặc động mạch chủ. Đường lấy máu ra có thể từ cannula tĩnh mạch ngoại biên và cannula trả máu về đặt xuyên lồng ngực vào động mạch chủ [15].1: Hệ thống VV-ECMO và VA-ECMO Nguồn: Theo Chaves, R.2 Thành phần hệ thống ECMO 1.1 Dây dẫn Dây dẫn gồm những ống trong suốt, liên kết nhiều thành phần của hệ thống ECMO. Dòng máu chảy qua dây dẫn và qua các thành phần khác như bơm và bộ phận trao đổi khí. Nhân viên y tế có thể quan sát dòng máu chảy trong dây dẫn để biết màu sắc và huyết khối trong lòng ống.
Hầu hết dây dẫn làm từ vật liệu polyvinyl chloride được lót một lớp heparin để tăng khả năng tương thích với mô sống, giảm khả năng hình thành huyết khối, giảm phản ứng viêm khi máu tiếp xúc với vật liệu ngoài. Chiều dài dây dẫn nên ngắn nhất có thể, nhưng đủ dài để người bệnh di chuyển thụ động (vận chuyển người bệnh đi CT) hoặc chủ động (tập đạp xe đạp). Dây ngắn giúp giảm thể tích priming, giảm diện tích tiếp xúc của máu với bề mặt lạ và giảm mất nhiệt. Việc điều chỉnh dây dẫn rất nguy hiểm vì cần cắt đoạn dây, dẫn đến lọt khí vào, mất máu, huyết khối hoặc nhiễm trùng, cũng như vỡ dây dẫn hay mất kết nối sau đó.
Đường kính dây dẫn ở người lớn là 3/8 inch đảm bảo đủ dòng. Dây dẫn có các cổng bên để kết nối với hệ thống khác như CRRT. Cổng bên cũng có thể dùng để chảy dịch hoặc thuốc. Chỗ nối là nơi nguy cơ tạo huyết khối, tán huyết [40].2 Bộ phận bơm Bộ phận bơm có nhiệm vụ đẩy dòng máu đi trong hệ thống ECMO.
Có hai loại bơm đó là bơm ly tâm và bơm trục. Bơm ly tâm được sử dụng rộng rãi hơn vì nó ít gây tán huyết và sử dụng ít kháng đông hơn. Nguyên lý vận hành của bơm: tạo dòng dịch xoáy bởi cánh bơm xoay quanh. Việc tương tác trực tiếp giữa cánh bơm và khung máy bơm là không xảy ra ở máy quay ly tâm, loại bỏ tạo hạt và tạo nhiệt.
Vì thế giúp giảm tán huyết, huyết khối và nguy cơ hỏng máy là thấp. Nếu không có dòng nào đi qua thì năng lượng của cánh bơm có thể tán xạ thành nhiệt nhưng chủ yếu là năng lượng động học. Do đó ta nhận thấy sẽ có áp suất âm ở trước bơm tại nhánh lấy máu đi và áp suất dương tại nhánh còn lại đưa máu về. Tiền tải và hậu tải ảnh hưởng đến bơm ly tâm.
Lưu lượng dòng qua hệ thống không chỉ số vòng/phút của cánh bơm là quyết định tất cả. Nếu tiền tải giảm có thể do người bệnh giảm thể tích hoặc bất kỳ tắc nghẽn trên dòng máu đi vào bơm thì bơm vẫn tiếp tục quay nhưng năng lượng chủ yếu thành nhiệt hơn là thành dòng vì không có dịch hút vào bơm. Kháng lực đối với dòng máu sau bơm tăng thì hậu tải của bơm sẽ tăng. Trường hợp có huyết khối hoặc gập dây dẫn và cannula đường về hoặc có huyết khối trong bộ phận trao đổi khí xảy ra giữa bơm và người bệnh.
Kháng lực của dòng máu cũng bị ảnh hưởng bởi việc lựa chọn đường kính, chiều dài của cannula. Đường kính đường máu ra nên rộng hơn đường kính máu về để tối ưu dòng. Bộ đo lưu lượng dòng siêu âm giúp theo dõi dòng máu liên tục qua hệ thống, tốc độ dòng máu không đổi nhưng lưu lượng dòng sẽ phụ thuộc vào kháng trở trước và sau bơm. Trong mô hình VV-ECMO sẽ gây ra tình trạng ứ trệ dòng máu hoặc trong VA-ECMO dòng có thể đảo chiều (do áp suất trong động mạch cao hơn áp suất tĩnh mạch sẽ đẩy dòng máu từ động mạch qua tĩnh mạch) nếu bơm dừng hoạt động [15, 40].3 Bộ phận trao đổi oxy Nếu như bộ phận bơm được ví là trái tim nhân tạo thì bộ phận trao đổi oxy (hay màng trao đổi oxy) được xem là phổi nhân tạo nhưng nhiệm vụ chủ yếu là trao đổi oxy.
Thành phần của bộ phận trao đổi khí là các sợi rỗng tạo kênh, với chất liệu là sợi polymethylpentene. Nguyên lý làm việc là trộn máu với bóng khí, máu và khí được phân tách bởi màng, chỉ cho khí di chuyển qua lại. Màng ECMO có hình dạng như một chiếc hộp hình thoi được kết nối với đồng hồ nhiệt để điều hòa nhiệt độ. Dòng máu đi qua bộ phận trao đổi oxy tiếp xúc với các sợi rỗng polymethypentene nơi trao đổi O2 và CO2 diễn ra.
Khí được qua một bộ trộn có dòng kế để điều chỉnh dòng khí. Oxy được vận chuyển thì phụ thuộc vào: (1) diện tích bề mặt màng, (2) tỉ lệ O2 trong khí quét (sweep gas) và (3) thời gian tiếp xúc với màng. Khi tăng lưu lượng dòng thì sẽ tăng số sợi tiếp xúc có ý nghĩa tăng nồng độ O2 trong máu cao hơn. CO2 thì phụ thuộc vào lưu lượng của khí quét, nồng độ CO2 trong máu cao hơn nồng độ CO2 trong khí nên dễ dàng khuếch tán từ máu vào khí.
CO2 được đào thải ra khỏi hệ thống ECMO một cách dễ dàng. Tuy nhiên cần lưu ý đến việc ngưng tụ tại bộ phận trao đổi oxy nên thường xuyên đẩy dòng khí cao để loại bỏ hơi ẩm tích tụ tránh giảm hiệu quả làm việc của nó [15, 40].4 Bộ phận trao đổi nhiệt Theo khuyến cáo của hiệp hội tim mạch Hoa Kỳ (AHA- American Heart Association) năm 2015, việc hạ thân nhiệt nhằm bảo vệ thần kinh trung ương. Sau khi hồi sức hô hấp-tuần hoàn thì tất cả người bệnh hôn mê có nhịp kịch phát trở lại phải được kiểm soát hạ thân nhiệt mục tiêu (KSTNMT). Nhiệt độ mục tiêu nằm trong khoảng 320C đến 360C và duy trì liên tục trong ít nhất 24 giờ.
Sau 24 giờ thì chủ động duy trì thân nhiệt ở mức bình thường và đánh giá tiên lượng hồi phục không được thực hiện sớm hơn 72 giờ sau khi kết thúc KSTNMT [4]. Ở các trường hợp ECMO sau khi ngưng hô hấp-tuần hoàn thì nhiệm vụ của bộ phận trao đổi nhiệt không kém phần quan trọng. Bộ phận trao đổi nhiệt giúp giữ ấm, kiểm soát nhiệt độ trong giới hạn cho phép, chặt chẽ đặc biệt đối với việc kiểm soát nhiệt độ sau ngưng tim. Ngoài ra, còn cho phép làm lạnh người bệnh để giảm tổng lượng chuyển hóa, dẫn đến giảm tạo CO2 và giảm tiêu thụ O2.
Phần lớn các bộ phận trao đổi nhiệt được làm ấm bằng nước quanh bộ phận trao đổi nhiệt và dây dẫn [40].3 Chỉ định ECMO 1.1 VV-ECMO Chỉ định VV-ECMO cho người bệnh suy hô hấp nặng nhưng có khả năng phục hồi trong các bệnh: hội chứng suy hô hấp cấp nguy kịch (ARDS), viêm phổi (virus, vi khuẩn, viêm phổi hít), rối loạn chức năng phổi sau ghép, phù phổi sau cắt phổi. Có nhiều tiêu chuẩn để chọn bệnh nhưng thử nghiệm CESAR được sử dụng ở nhiều quốc gia. Người bệnh được định nghĩa suy hô hấp nặng khi điểm Murray >=3, hoặc tăng CO2 mất bù với PH <7,2. Số điểm Murray là giá trị trung bình của 4 thông số: PaO2/FiO2, XQ phổi, PEEP, độ giãn nở phổi [15, 19, 20].
Chỉ định VA-ECMO cho người bệnh suy tim cấp, viêm cơ tim cấp, hỗ trợ sau phẫu thuật tim, sau phẫu thuật bắt cầu mạch vành, đặt dụng cụ hỗ trợ thất, suy tim trơ với điều trị nội khoa với liều tối đa catecholamine (adrenalin >4µg/phút, dopamine hoặc dobutamine >20µ/kg/phút) [15, 18, 20].4 Chống chỉ định 1.1 Tuyệt đối - Bệnh chính hoặc bệnh nền không hồi phục, không nằm trong danh sách chờ ghép hoặc đặt các thiết bị hỗ trợ lâu dài. - Có các dấu hiệu thiếu máu mô nặng, kéo dài: Lactate máu >15 mmol/L; suy vi tuần hoàn nặng như nổi bông, tử ban; ALT hoặc AST > 2000U/L hoặc INR > 4.5 - Ngưng tim không đáp ứng với hồi sức >60 phút [1].2 Tương đối - Chống chỉ định dùng kháng đông - Tuổi cao - Béo phì - Thở máy > 7 ngày với PEEP cao, FiO2 cao - Suy giảm miễn dịch nặng [1].5 Tình hình sử dụng ECMO 1.1 Trên thế giới Kỹ thuật ECMO đã được ứng dụng tại Nga và thực hiện thành công ở chó vào năm 1929. Đến năm 1953, Gibbon đã thực hiện thành công một ca ECMO cho người bệnh bắc cầu tim phổi [40]. Năm 1989 Tổ chức hỗ trợ sự sống (ELSO) ra đời nhằm cung cấp công cụ để các thành viên ELSO và cộng đồng khoa học trên thế giới làm sáng tỏ các khía cạnh khác nhau về ECMO, từ đó cung cấp nguồn dữ liệu vô giá cho các cuộc điều.
tra lâm sàng. Năm 2018 gần 500 trung tâm ECMO đang hoạt động ở 60 quốc gia đăng ký thành viên của tổ chức ELSO với 100. Hiện nay, 1040 trung tâm đăng ký ELSO ở nhiều quốc gia thuộc khu vực Bắc Mỹ, Châu Âu, Châu Á Thái Bình Dương, Mỹ La Tinh và Châu Phi [34]. Năm 2021 trên thế giới có tổng cộng là 151.683 ca ECMO, với tỷ lệ sống sót 69% [22].