Chương 1 sẽ trình bày tổng quan chung về các cơ sở lý thuyết gồm các kiến thức cơ bản cần thiết về cơ thể người và kĩ thuật hút dẫn lưu màng phổi. Phần cơ sở lý thuyết lâm sàng sẽ trình bày cấu tạo của hệ hô hấp, đặc biệt là về cấu tạo của phổi và màng phổi, từ đó đưa ra cơ chế hình thành tràn dịch màng phổi. Phần cơ sở lý thuyết về cơ học chất lưu bao gồm các khái niệm về áp suất, chân không, các định luật cơ bản về cơ học chất lưu. Phần tiếp theo sẽ trình bày về các triệu chứng tràn dịch, tràn khí màng phổi và nguyên lý, cấu tạo của từng hệ thống hút dẫn lưu màng phổi để giải quyết các triệu chứng trên.
Đây là các kiến thức cơ sở để người thiết kế hiểu được cơ chế hoạt động của hệ thống hút dẫn lưu.2 Cơ sở lý thuyết lâm sàng 1.1 Cấu tạo và đặc điểm của hệ thống hô hấp Hệ thống hô hấp bao gồm: lồng ngực, đường dẫn khí, phổi và màng phổi.1 Lồng ngực Lồng ngực (hình 1.1) là một khung xương, bên trong chứa nhiều bộ phận quan trọng như: tim, phổi, phế quản. Khi bị chấn thương lồng ngực, xương sườn có thể gãy, đâm vào các phủ tạng, đặc biệt dễ làm rách màng phổi và phổi, gây chảy máu, đau, lồng ngực khó cử động, do vậy làm ảnh hưởng đến chức năng thông khí phổi.[1] Lồng ngực được tạo thành bởi một khung xương gồm 12 đốt sống ngực, 12 đôi xương sườn, phía trước là xương ức, bên dưới được giới hạn với ổ bụng bởi cơ hoành. Xung quanh hộp xương được bao phủ từ ngoài vào trong bởi ba lớp tạo nên thành ngực đó là: - Da và mô dưới da - Cân (phủ trước cơ ngực to) 1 - Cơ: Bao gồm cơ ngực to và cơ ngực bé ở phía trước, hai cơ bên là cơ lưng to và cơ răng to Hình 1. 1 Hộp xương lồng ngực Khi các cơ hô hấp co giãn, xương sườn sẽ chuyển động làm kích thước của lồng ngực thay đổi và phổi co giãn theo, nhờ đó mà thở được.
Kích thước và thể tích của lồng ngực sẽ thay đổi tùy thuộc vào độ tuổi và giới tính. Lồng ngực của nam giới thì lớn hơn lồng ngực của phụ nữ. Lồng ngực của người lớn đường kính ngang nhỏ hơn đường kính trước sau, hình nón cụt. Lồng ngực của trẻ em có đường kính ngang lớn hơn đường kính trước sau và có hình tháp.2 Đường dẫn khí Đường dẫn khí (hình 1.2) bao gồm từ mũi, miệng, họng, thanh quản rồi khí quản, phế quản.[1] - Mũi: trong có nhiều lông, có nhiều lông mũi, có lớp niêm mạc tiết chất nhầy, có lớp mao mạc dày đặc.
- Họng: Có tuyến amidan và tuyến VA chứa nhiều tế bào limpho. - Thanh quản: được cấu tạo bởi khung sụn, có nắp thanh quản cử động để đậy kín đường hô hấp. - Khí quản: Được cấu tạo bởi các vòng sụn hình chữ C xếp chồng lên nhau. Nối hai đầu vòng sụn là các sợi cơ trơn.
Các vòng sụn này gắn với nhau bởi các dây chằng. 2 - Phế quản: Cấu tạo bởi các vòng sụn. Ở phế quản nơi tiếp xúc các phế nang thì không có vòng sụn mà là các thớ cơ. 2 Hệ thống đường dẫn khí Lót mặt trong của đường dẫn khí đi từ mũi vào các tiểu phế quản là lớp niêm mạc.
Lớp này bao gồm hệ thống biểu mô có lông rung, các tuyến dịch nhầy và hệ thống mao mạch. Nhiệm vụ của lớp biểu mô có lông rung là đẩy chất nhầy từ phía trong đường dẫn khí ra ngoài. Ngoài ra, khí và hơi nước sẽ được sưởi ấm và bão hòa hơi nước trước khi được đưa vào trong phổi.3 Phổi Phổi (hình 1.3) là cơ quan chính của hệ hô hấp, chiếm phần lớn hai bên lồng ngực. Phổi được bao bọc bởi màng phổi.
3 Lá phổi ở cơ thể người Phổi gồm hai phổi là phổi trái và phổi phải. Phổi phải lớn hơn phổi trái. Mỗi phổi lại được chia thành thùy và phân thùy. Mỗi phân thùy có rất nhiều túi nhỏ được gọi là phế nang.
4 Cấu tạo một phân thùy của phổi Phế nang là những túi nhỏ chứa khí có thành rất mỏng, lót thành trong là một lớp dịch. Giữa các phế nang là vách phế nang có nhiều mạch máu. Thành phế nang và thành mạch máu bao quanh tạo nên một cấu trúc đặc biệt đóng vai trò quan trọng trong việc khuếch tán khí giữa máu và phế nang gọi là màng hô hấp. Ở hai phổi người có khoảng 300 triệu phế nang, tổng diện tích các phế nang khoảng 70 m 2.
Với cấu tạo như vậy, phổi có một số đặc điểm như sau: - Do phổi được cấu tạo bởi nhiều túi nhỏ nên diện tích trao đổi khí rất lớn. Tổng diện tích trao đổi khí ở người lớn từ 50-100 m 2. - Màng phế nang rất mỏng lại có nhiều mạch máu ở phế nang nên trao đổi khí dễ dàng. - Phổi có tính đàn hồi lớn nên dễ dàng thay đổi thể tích, do vậy quá trình thông khí thuận lợi.4 Màng phổi và áp suất âm khoang màng phổi Màng phổi (hình 1.5) gồm hai lá: là lá thành và lá tạng.
Lá thành áp sát mặt trong thành ngực, lá tạng áp sát mặt ngoài phổi. Giữa hai lá là khoang màng phổi, nhưng lá thành và lá tạng luôn áp sát nhau, giữa hai lá chỉ có một lớp dịch mỏng giúp hai lá trượt lên nhau một cách dễ dàng, do vậy người ta nói khoang màng phổi là khoang ảo. 4 Bình thường trong khoang màng phổi có một ít dịch (khoảng 10-15ml) có chức năng như hệ thống đệm giữa phổi và thành ngực, lượng dịch này gọi là dịch sinh lý trong khoang màng phổi. 5 Vị trí khoang màng phổi Áp suất trong khoang màng phổi khi nghỉ ngơi có giá trị khoảng 756 mmHg thấp hơn áp suất khí quyển (760 mmHg) nên gọi là áp suất âm.[1] Để có thể xác định được áp suất âm màng phổi bằng thực nghiệm, ta có thể tiến hành đo như sau: chọc kim tiêm qua cơ liên sườn ở thành ngực, mũi kim nằm trong khoang màng phổi, đuôi kim nối với áp kế.
Khi đó, áp kế sẽ chỉ áp suất âm kể cả khi ngừng thở và càng âm hơn khi hít vào. Khoang màng phổi có đặc điểm là một khoang kín. Trong khi đó, phổi là cơ quan có tính đàn hồi, luôn có xu hướng co lại nhỏ hơn thể tích của lồng ngực. Lá tạng bị kéo tách ra khỏi lá thành nên thể tích khoang màng phổi có xu hướng tăng lên.
Với một nhiệt độ không đổi, khi thể tích bình kín (ở đây là khoang màng phổi) tăng lên thì áp suất tổng bình sẽ giảm xuống thấp hơn áp suất bên ngoài bình. Do đó, khoang màng phổi có áp suất thấp hơn áp suất khí quyển (hình 1. 6 Sự hình thành áp suất âm khoang màng phổi Áp suất âm của khoang màng phổi chịu sự chi phối của sự thay đổi kích thước của lồng ngực khi thở, nên giá trị của nó thay đổi theo chu kì hô hấp. Khi hít vào, phổi bị căng giãn sẽ có xu hướng co về phía rốn phổi, lồng ngực tăng kích thước.
Lá thành và lá tạng có xu hướng tách nhau làm thể tích khoang màng phổi tăng lên, áp suất khoang ảo đã âm lại càng âm hơn. Càng hít vào áp suất càng âm, khi hít vào hết sức có thể xuống tới -30 mmHg, khi thở ra hết sức còn khoảng -1 mmHg. Ở thì thở ra, phổi thu nhỏ lại thì lực đàn hồi giảm xuống và áp suất bớt âm hơn, giảm bớt lực tách giữa lá thành và lá tạng, thể tích khoang ảo, áp suất âm dần trở về trạng thái ban đầu, càng thở ra áp suất âm càng bớt âm. Ở cuối thì thở ra bình thường khoảng -4 mmHg.
Ở cuối thì hít vào bình thường khoảng -6 mmHg. Để có áp suất âm, lồng ngực phải kín, áp suất âm làm lá tạng luôn dính vào lá thành nên phổi sẽ co giãn theo cử động lồng ngực. Khi áp suất âm mất đi, phổi sẽ không co giãn theo lồng ngực nữa dẫn đến rối loạn hô hấp. Điều này thể hiện rõ ở những bệnh nhân bị vết thương lồng ngực hở, không khí từ bên ngoài đi qua vết thương tràn vào khoang màng phổi, khi đó áp suất khoang màng phổi cân bằng với áp suất khí quyển, do tính đàn hồi phổi sẽ xẹp lại.
Khi bệnh nhân thở, không khí sẽ đi ra đi vào khoang màng phổi thông qua vết thương, phổi hầu như không co giãn theo động tác hô hấp làm bệnh nhân bị suy hô hấp. Nhờ áp suất âm này nên trong lồng ngực luôn có áp suất thấp hơn các vùng khác. Vì vậy, máu từ các nơi theo tĩnh mạch trở về tim rất dễ dàng. Áp suất âm làm cho tuần hoàn phổi có áp suất rất thấp tạo thuận lợi cho tim phải bơm máu lên phổi, đặt biệt là lúc hít vào áp suất càng âm hơn, máu lên phổi 6 cũng nhiều hơn cùng lúc đó phân áp O2 phổi cũng cao hơn, sự trao đổi khí xảy ra tốt hơn.2 Chức năng thông khí của phổi Quá trình lấy không khí từ bên ngoài vào phổi và đẩy không khí từ phổi ra ngoài, tức là trao đổi khí giữa phổi và không khí bên ngoài gọi là chức năng thông khí của phổi.
Phổi thực hiện được các chức năng thông khí nhờ động tác hít vào và thở ra.1 Các động tác hô hấp bình thường a) Động tác hít vào Hít vào bình thường là động tác chủ động, tiêu tốn năng lượng cho co cơ.Khi các cơ hô hấp co (cơ ngực to, ngực bé, cơ hoành, cơ răng to), lồng ngực tăng thể tích cả ba chiều trên- dưới, trước- sau, trái- phải. Lồng ngực nở ra kéo theo lá thành, khoảng cách giữa lá thành và lá tạng tăng lên làm cho áp suất trong khoang màng phổi càng âm hơn do đó hút lá tạng theo. Do lá tạng bao quanh phổi nên khi lá tạng bị kéo theo lá thành, phổi sẽ giãn theo làm áp suất trong các phế nang giảm. Áp suất trong phế nang giảm thấp hơn áp suất khí quyển nên không khí tràn từ ngoài vào phế nang.
Khi hít vào cố sức, ngoài các cơ đã kể ở trên còn có một số cơ khác tham gia như cơ ức đòn chũm, cơ ngực, cơ chéo, có tác dụng nâng xương sườn lên cao thêm nữa, vì vậy động tác hít vào cố sức là động tác chủ động. b) Động tác thở ra Động tác thở ra bình thường là động tác thụ động. Trong quá trình thở ra bình thường, các cơ hô hấp giãn ra làm lồng ngực xẹp xuống và ép vào phổi.