Luận văn thạc sĩ Vật lý kỹ thuật: Nghiên cứu máy giúp thở và viết phần mềm ứng dụng trong đào tạo huấn luyện

Hình 2.26: Hình anh máy giúp thở cua hãng Hamilton thực hiện thông khí hỗ trợ thíchung Hình 2.27: Đồ thi nhịp thở của thở tan số caoHình 2.28: Nguyên tắc của thông khi NAVAHình 2.29: Cấu

Trang 1

ĐẠI HOC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHI MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

NGUYEN NHAN THIEN

NGHIEN CUU MAY GIUP THO VA VIET PHAN MEMMO PHONG MAY GIUP THO TRONG DAO TAO VA

Trang 2

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Huỳnh Quang LinhCán bộ chấm nhận xét 1: TS Trần Hy BìnhCán bộ chấm nhận xét 2: TS Lý Anh Tú

Luận văn thạc si được bảo vệ tai Trường Đại học Bách Khoa, DHQG Tp HCMngày 17 tháng 01 năm 2014

Thành phân Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ họ, tên, học ham, học vị cua Hội đông cham bao vệ luận văn thạc si)1 GS TS Can Văn Bé, chủ tịch hội đồng

2 TS Trần Hy Binh, phản biện 13 TS Ly Anh Tu, phan biện 24 TS Huynh Quang Linh, ủy viên5 TS Tran Thi Ngoc Dung, thu kyXác nhận của Chủ tịch Hội đông đánh giá LV va Trưởng Khoa quan lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

HVTH: NGUYÊN NHÂN THIÊN 2 GVHD: TS.HUYNH QUANG LINH

Trang 3

LOI CAM DOANTôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ nay là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sựhướng dân của TS Huỳnh Quang Linh và cộng sự Các sô liệu, hình vẽ, đô thị, bảng biêuliên quan đền các kêt quả tôi thu được trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, kháchquan và chưa được công bồ trong bat kỳ công trình nào mà tôi không tham gia.

Tác giả

Trang 4

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYEN NHÂN THIÊN MSHV: 12120803Ngày, thang, năm sinh: 06/07/1989 Nơi sinh: TP HCM

Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số: 604417I TÊN ĐÈ TÀI:

Nghiên cứu máy giúp thở và viết phần mềm ứng dụng trong đào tạo

huấn luyệnNHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu về nguyên ly, cau tạo và cách vận hành bảo dưỡng máy giúp thở.- _ Xây dựng phần mềm về máy giúp thở sử dụng trong dao tạo huấn luyện: hướng dẫntong quan về nguyên lý, hoạt động vận hành, bảo dưỡng máy giúp thở; mô phỏng hoạtđộng va vận hành hỗ trợ dao tao huấn luyện

H NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/08/2013II NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 22/11/2013IV CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: TS Huỳnh Quang Linh

Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

Trang 5

LOI CAM ON

Đề hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫnrất tận tình từ các thầy cô giảng dạy tại trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Khoa KhoaHọc Ứng Dụng Bộ môn Vật Lý Kỹ Thuật Y Sinh, cũng như nhận được sự hỗ trợ của bạnbé và sự quan tâm tạo điều kiện từ gia đình Với tat cả chân thành, chúng em xin bày tỏlòng biết ơn tới:

TS.Huỳnh Quang Linh, người đã hết lòng giảng dạy và truyền đạt những kiến thứcquý báu cho tôi trong thời gian học tập tại trường Xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thànhvì đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tôi suốt quá trình thực hiện cho đến khi hoàn tất luậnvăn này.

Tập thé Phòng Trang Thiết Bị Y Tế Bệnh Viện Cho Ray đã tạo nhiều điều kiện đểtôi sử dụng các dụng cụ, thiết bị của phòng trong quá trình thực hiện luận văn

KS Lê Ngọc Thảo và KS Mai Ngô Thanh Sơn của tập đoàn Draeger Medical Việt

Nam đã nhiệt tình giúp đỡ và hỗ trợ các tài liệu của hãng

CN Lê Phạm Duy Thanh đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong việc xây dựngphân mềm

Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, những người luôn quan tâm chăm sóc và tạomọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn

Xin chúc mọi người nhiêu sức khoẻ và thành công !

Trang 6

Ngày nay, máy giúp thở đóng một vai trò rất quan trọng trong ngành y tế, nó làmột trong những thiết bị thiết yếu được sử dụng trong các khoa ICU (Intensive Care Unit)ở các bệnh viện Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động của máy giúp thở, cách vận hành củamáy giúp thở là hết sức cần thiết đối với các kỹ sư lâm sảng làm việc tại các bệnh việnbởi vì có hiểu rõ nó thì mới có thé hỗ trợ bác sĩ môt cách hiệu quả trong sử dụng lâm sangcũng như trong công tác bảo tri bảo dưỡng Luận văn này được thực hiện nhằm mục đíchcung cấp một phần mềm dùng trong đảo tạo và hỗ trợ các kiến thức cơ bản về máy giúpthở, các hư hỏng thường gặp cho các kỹ sư lâm sàng làm việc tại các bệnh viện tuyếndưới, nơi còn nhiều khó khăn và thiếu thốn thông tin cập nhật trong lĩnh vực này.

ABSTRACT

Medical ventilators nowadays play very significant role in healthcare system Theyare essential devices which are used mainly in ICU departments of hospitals.Understanding ventilators’s principles and its operations is essential for clinical engineerswho work in hospitals in order to efficiently assist physicians in clinical manipulation aswell as in maintenance or repair of mentioned devices The purpose of this thesis is toprovide a flexible software used in training and supporting basic knowledge aboutmedical ventilators and its troubleshootings for clinical engineers working in suburbhospitals where there are still a lot of lacks and difficulties in accessing actual informationin mentioned domain.

HVTH: NGUYEN NHAN THIEN 6 GVHD: TS.HUYNH QUANG LINH

Trang 7

MUC LUC

DE MỤC TRANGTrang bia ]Loi cam doan 3Nhiệm vu luận van 4Loi cam on 5Tóm tat luận văn 6Mục lục 7Dạnh sách hình vẽ 10Danh sách bảng biểu 1]CHUONG 1 MO DAU

1.1 Hién trạng nghiên cứu máy giúp thở trên thé giới và trong nước 14

1.1.1.Trên thế giới 141.1.2.Trong nước 141.2.Muc tiêu và nhiệm vụ của dé tai 14

1.2.1.Muc tiêu của dé tài 141.2.2.Nhiém vu của dé tài 14CHUONG 2 TONG QUAN

2.1 Lich sử phát triển của máy giúp thở l62.2.Nguyên lý hoạt động của máy giúp thở 22

2.2.1.Cau tạo chung 222.2.2.Các chế độ thở 252.2.3.Các thông số cài đặt máy thở 39

Trang 8

2.3.1.Low Tidal Volume (VT Low), Low Minute Volume (MV Low) 552.3.2.High Tidal Volume (VT High), High Minute Volume (MV High) 562.3.3.Aiway Pressure Low (Paw low) 562.3.4.Aiway Pressure High (Paw High) 57

2.3.5.Disconection/Leakage 57

2.3.6 Low PEEP 572.3.7.High PEEP 572.3.8 High f 582.3.9 High Oxygen 582.3.10.Low Oxygen 582.3.11 Apnea 582.3.12 Power Lost, External Power Lost 582.3.13 Low Battery 582.3.14 Continuous alarm and no signal on ventilator screen 582.3.15.Technical Alarm, Device Failure 59

2.4.Một số ứng dụng lâm sang 59

2.4.1.A dult Respiratory Distress Syndrome (ARDS) 592.4.2 Chronic Pulmonary Disease (COPD) 602.4.3 Asthma 612.4.4 Theo dõi và chăm sóc bệnh nhân khi tho may 62CHƯƠNG 3 THỰC HÀNH

3.1.Nguyên lý xây dựng phần mềm 653.2 Thực hiện phan mém 65

Trang 9

3.2.1.Giới thiệu nền tảng phan mềm 653.2.2.Các chức năng chính của phần mềm 653.2.3.Bản quyền và hệ cơ sở dữ liệu phần mềm 653.2.4 Triển khai sử dụng phần mềm 65

CHUONG 4 BIEN LUẬN

4.1.Uu điểm của phan mềm 784.2 Nhược điểm của phần mềm 78CHƯƠNG 5 KET LUẬN VA HUONG PHÁT TRIEN

5.1 Kết luận 795.2 Huong phat trién 79TAI LIEU THAM KHAO 81

Trang 10

Hình 2.2: Nguyên lý may giup thở ap lực âmHình 2.3: Phối sắt

Hình 2.4: Bệnh viện Los Amigos với dàn “phối thép” 1954Hình 2.5: Ấp giáp ngực

Hình 2.6: Nguyên lý máy giúp thở áp lực dươngHình 2.7: May thở Puritan Bennet PR-2

Hình 2.8 : Khối nguon máy thở Third VSO2 của hãng Viasys (USA)Hình2.9 : Khối xử lý máy thở Vela của hãng Viasys (USA)

Hình 2.10: Màn hình hiển thị của máy thở Vela của hãng Viasys (USA)Hình 2.11: Moteur, bộ trộn và hệ thống khí của máy thở Vela của hãng Viasys(USA)Hình 2.12: Do thị nhịp thở cua thông khí kiểm soát (CMV)

Hình 2.13: Đô thị nhịp thở của thông khí hỗ trợ/ kiểm soát (A/C)Hình 2.14: Đồ thị nhịp thở cua thông khí bắt buộc ngắt quãng động bộ (SIM)Hình 2.15: Đồ thị nhịp thở của thông khi áp suất đường thở dương liên tục (CPAP)Hình 2.16: Do thị nhịp thở cua 2 mức áp suất đường thở dương liên tục (Bi-PAP)Hình 2.17: Đồ thị nhịp thở của mode thở hỗ trợ 2 mức ap suất

Hình 2.18: Đồ thị nhịp thở thông khí kiếm soát áp suất đảo ngược tỷ lệ thở vào — thởHình 2.19: Đồ thị nhịp thở thông khí hỗ trợ áp suất

Hình 2.20: Đồ thị nhịp thở thông khi hỗ trợ thể tíchHình 2.21: Đồ thị nhịp thở thông khi hỗ trợ ty lệHình 2.22: Do thị nhịp thở thông khi áp suất đường thở được xả ngắt quãngHình 2.23: Đô thị nhịp thở thông khi phút bắt buộc với những nhịp thở canHình 2.24: Đồ thị nhịp thở hỗ trợ ap suất có bảo đảm thé tích

Hình 2.25: Do thị nhịp thở kiếm soát thé tích điều chỉnh áp suất

HVTH: NGUYÊN NHÂN THIÊN 10 GVHD: TS.HUŸNH QUANG LINH

Trang 11

Hình 2.26: Hình anh máy giúp thở cua hãng Hamilton thực hiện thông khí hỗ trợ thích

ung

Hình 2.27: Đồ thi nhịp thở của thở tan số caoHình 2.28: Nguyên tắc của thông khi NAVAHình 2.29: Cấu tao của catheter dua vào bệnh nhânHình 2.30: Sự đồng bộ cua máy thở với tín hiệu kích thích cơ hoành khi máy o chế độNAVA

Hình 2.31: Thay đổi thời gian thở vào trong các mục đích khác nhau của thông khíHình 2.32: Do thị áp lực biểu diễn áp lực đỉnh, áp lực bình nguyên, Pmax va PEEPHình 2.33: Do thị biếu diễn áp lực theo thời gian trong cả 2 mode thở kiểm soát thé tíchvà ap luc

Hình 2.34: Do thị biếu diễn áp lực theo thời gian trong mode thở kiểm soát thé tíchHình 2.35: Đô thị biếu diễn áp lực theo thời gian trong mode thở kiểm soát dp lực (PCVvà BiPAP)

Hình 2.36: Do thị biếu diễn lưu lượng theo thời gian trong cả 2 mode thở kiểm soát thétích và ap lực

Hình 2.37: Do thị biếu diễn lưu lượng theo thời gian ở 2 dạng sóng lưu lượng không đổivà sóng lưu lượng giảm dân

Hình 2.38: Do thị biếu diễn thể tích theo thời gian trong cả 2 mode thở kiểm soát thé tíchvà ap luc

Hình 2.39: Do thị biếu diễn thể tích, lưu lượng, áp lực theo thời gian trong cả 2 mode thởkiểm soát thé tích và dp lực

Hình 2.40: Do thị biếu diễn mối quan hệ giữa áp lực và thé tích trong 1 chu kỳ thởHình 2.41: Đồ thị biếu diễn tương ứng các gid trị của đồ thị P-V Loops và các đô thị áp

luc cua mode thở IPPV và BIPAPHình 2.42: Do thị biếu diễn moi quan hệ giữa lưu lượng và thé tích trong 1 chu kỳ thởHình 2.43: Do thị biếu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng và thé tích trong 1 chu kỳ thởHình 2.44: Đồ thi dang trend 3 thông số f, Minute Volume và Minute Volume spontaneous

trong 8 gio lién tuc

Trang 12

Hình 2.46: Đánh giá tình trang thay đổi độ giãn nở phổi qua quan hệ Pressure-Volume(Chế độ thở trên đây là VCV, với Vt giữ cô định va PIP thay đổi)

Hình 2.47: Đánh giá tình trạng thay đổi độ giãn nở phối qua quan hệ Pressure-Volumetrong mode thở PCV

Hinh 2.48: Tinh trang qua apHình 2.49: Bây khí

Hình 2.50: Ấp lực dâng cao bất thườngHình 2.51: Đường thở vào thăng

Hình 2.52: Bệnh nhan tích cực thở vào trong ky thở vàoHình 2.53: Bệnh nhân nỗ lực thở vào

Hình 2.54: Ro ri khí trên đường dâyHình 2.55: Flow rate dao độngHình 3.1: Cac tab ở mục kiến thứcHình 3.2: Thông tin các mode thởHình 3.3: Các thông số cài đặtHình 3.4: Các dạng đồ thị và phương trình chuyền độngHình 3.5: Các tab ở mục vận hành

Hình 3.6: Hình ảnh và nội dung ở tab cấu tạo và các thành phần của máy giúp thởHình 3.7: May tho và các ứng dụng lâm sàng

Hình 3.8: Các tab ở mục bao trìHình 3.9: Các hư hỏng thường gặp ở một số máy giúp thởHình 3.10: Cac tab ở mục mô phỏng

Hình 3.11: Giao điện người dùngHình 3.12: Mô phỏng

Trang 13

DANH SACH BANG BIEU

Bang 2.1: Các thông số cài dat máy thở cho bệnh nhân ARDSBảng 2.2: Các thông số cài đặt máy thở bệnh nhân COPDBảng 2.3: Các thông số cài đặt máy thở bệnh nhân hen

Trang 14

1.1.Hiện trạng nghiên cứu may giúp thở trên thé giới và trong nước1.1.1.Trên thế giới:

Hiện có nhiều nghiên cứu về máy giúp thở Trong đó rất nhiều công trình nghiêncứu về các phương pháp kết hop máy giúp thở dé điều trị các bệnh lý về phối một cách

hiệu quả nhất, cũng như nghiên cứu các mode thở mới đem lại sự dễ chịu cho bệnh nhân

thở máy, các phác đồ thông số điều trị và cai máy giúp thở, cách sử dụng các mode thởtrong gây mê, phẫu thuật được đăng tải trên các tạp chí khoa học nổi tiếng như ScienceDirect, Springer

Các kĩ su lâm sang được hỗ trợ rất tốt trong việc tìm kiếm các tài liệu về máy giúpthở vì theo thông kê của tổ chức WHO, 102 nước trên thế giới đều có các hiệp hội của kĩsư lâm sảng, rất dễ dàng trong việc chia sẻ kinh nghiệm và tài liệu như tổ chứcBiomedical Engineering Society cua Mỹ, Institution of Physics and Engineering inMedicine cua Anh, Deutsche Gesellschaft Fur Biomedizinische Technik E.V cua Duc,Hai Bio Medical Engineering Research Society cua Thai Lan [1]

1.1.2.Trong nước:

Các bệnh viện hiện nay sử dung máy giúp thở rất nhiều, nhưng tài liệu về sử dungmáy giúp thở rất ít và hiếm Nước ta là một trong số ít các nước không có một hiệp hộicủa kĩ sư lâm sàng nào, cho nên việc hỗ trợ nhau đối với các kĩ sư lâm sảng rất khó khăn.Hiện tại, trong nước chưa có một tài liệu chính thức nào về máy giúp thở sử dụng cho kĩsư lâm sàng làm việc tại các bệnh viện.

1.2.Mục tiêu và nhiệm vụ cùa đề tài1.2.1.Mục tiêu:

- Xây dựng một phần mềm cung cấp các kiến thức về máy giúp thở, các thông số, cácmode thở, cách thức hoạt động, bảo trì bảo dưỡng, các hư hỏng thường gặp của máy giúpthở của các hãng

- Ung dung trong dao tao va tap huấn cho các bác sĩ thực tập điều dưỡng các kĩ sư lâmsàng ở các bệnh viện tuyến dưới

1.2.2.Nhiệm vụ:

Trang 15

- Nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn về máy giúp thở.- Tổng hợp các kiến thức cần thiết về máy giúp thở.- Xây dựng và thiết kế một phần mềm tổng hợp các kiến thức về máy giúp thở hỗ trợngười dùng có thể tự nghiên cứu hoặc ứng dụng trong đào tạo tập huấn.

Trong luận văn cũng như trong phần mềm tác giả đã chủ ý giữ lại nhiều thuật ngữđặc trưng bang tiéng Anh mà không dịch toàn bộ, một phan do các thuật ngữ nay nếu dịchsẽ không thể hiện đầy đủ ý nghĩa xác thực của chúng, nhưng quan trọng hơn vì các thiếtbị máy thở hiện nay phố biến được chú dẫn cũng như tài liệu hướng dẫn sử dụng hau hếtbăng tiếng Anh, các thuật ngữ tiếng Anh tối thiểu sẽ giúp người đọc có thể tiếp cận vớicác các chỉ thị của máy một cách trực quan va dé dàng hơn.

Trang 16

2.1.Lich sir phat triển của may giúp thởThời cỗ đại:

Con người đã tìm hiểu về sự hô hấp từ rất xa xưa Các bản viết tay c6 của ngườiTrung Quốc, người Hi Lạp va người Ai Cập đã có những mô tả lý thuyết về sự hô hấptrong không khí Hippocrates (460-375 trước CN) là người đầu tiên đề cập đến việc đặtống nội khí quản, ông viết những điều nay trong cuốn sách ‘Treatise on Air’ của ông nhưsau: "Người ta nên đặt một ống luôn vào bên trong khí quản dọc theo xương hàm đểkhông khí có thé đi vào trong phối."

Thời trung đại:

Paracelsus (1493-1541) đã sử dụng ống bé thôi lửa (Fire Bellows) nối với một ốngluồn vào trong miệng của bệnh nhân như là một thiết bị giúp thở Nghiên cứu được côngbố năm 1550 giúp ông được công nhận là người dau tiên tạo ra một hệ thông thông khí cơhọc Năm 1543, Vesalius thực hiện sự thông khí thông qua thủ thuật mở nội khí quản ởlợn Năm 1667, Hook sử dụng một bóng bóp (bellows) qua thủ thuật mở nội khí quản ởchó Năm 1744, John Fathergill đã báo cáo một trường hợp cứu sống bệnh nhân bằnghình thức "miệng - miệng” thành công.

Năm 1775, John Hunter phát triển một thiết bị gồm có hai quả bóng - một dé thôi khôngkhí vào phối bệnh nhân và một dé hút khí thải ra Năm 1911, hãng Draeger Medical đãthiết kế một thiết bị giúp thở nhân tạo có tên gọi "Draeger Pulmotor" sử dụng cho các đơnvị cứu hỏa và cảnh sát.

Máy giúp thở áp suất âm:

HVTH: NGUYÊN NHÂN THIÊN l6 GVHD: TS.HUYNH QUANG LINH

Trang 17

Trong khoang thoi gian cudi thé ky 19, dau thé ky 20, mot số lượng lớn các kiểuthiết bị giúp thở đặc biệt đã được phát minh, các thiết bị này tạo một áp suất âm xungquanh cơ thé hoặc lồng ngực nên được gọi là máy giúp thở áp suất âm hay là "phối sắt"(iron lung) Có 2 thiết kế thành công va được sử dụng phổ biến: thiết kế thứ nhất có dạngmột hộp hoặc dạng ống bang sat bao quanh co thé bệnh nhân, đầu bệnh nhân tho ra ở mộtđầu Thiết kế thứ hai có dạng một hộp hoặc lớp vỏ vừa vặn với khu vực ngực bệnh nhân(áp giáp ngực, chest cuirass) Các bệnh nhân bị liệt mạn tính có thé được thông khí tại nhàvới các máy thở dạng áo giáp nay trong 25-30 nam.[2] [17]

Hình 2.2: Nguyên lý may giúp thở ap lực âm

Trang 18

FOAM ®UBBER

h COLLAR

ACCESSPoet

ELECTRIC

tAOTORTHE HOLLOWS CAUSES

AIR PRESSURE IN THE"tung" FO #l§E AND FALLTHE PATIENTS LUNGS AREALDED IN DRAWING IN AIRIRON

LUNG

Trang 19

Trang 20

Hinh 2.5: Ap gidp ngucDich bệnh bại liệt Scandinavy - 1952

Trong thời gian từ tháng 7 đến tháng 12 năm 1952, tại Copenhagen, 2722 bệnhnhân bị bệnh bại liệt được điều trị tại bệnh viện Community Disease với 315 bệnh nhâncần tới máy thở Nhiều nguyên ly cua IPPV (Intermittent positive pressure ventilation -thong khi ap lye duong ngat quang) da duge dinh nghia trong khoang thoi gian nay - baogồm sử dung "cuffed tube" (ống thông nhỏ bên thành ống đặt nội khí quan), nhịp thở sâuđịnh kỳ (periodic sign breath) và cai máy bang cách giảm dan sự hỗ trợ của máy thở Đếncuối đợt dịch bệnh này, một vài máy thở áp lực dương đã được phát minh ( Engstrom,Lundi và Bang) va đã trở nên pho bién [2] [19]

HVTH: NGUYEN NHAN THIEN 20 GVHD: TS.'HUYNH QUANG LINH

Trang 21

Trang 22

Hinh 2.7: May tho Puritan Bennet PR-2Ngày nay

Một thay đổi quan trong trong những năm cuối thập kỷ 1960, đầu thập ky 1970góp phân định hình sự phát triển các hình thức thông khí cơ học như ngày nay là việc giớithiệu khái niệm Áp lực dương cuối kỳ thở ra ( Positive End Expiratory Pressure hayPEEP) Hai chế độ thông khí là thông khí hỗ trợ (Assited Ventilation hay AV) và Thôngkhí kiểm soát (Controlled Mechanical Ventilation hay CMV) trong cùng một thiết bị đãmở ra thời kỳ mới của các thiết bị hỗ trợ nhiều chế độ Sự ra đời của các chế độ IMV,SIMV, PSV cho phép hỗ trợ quá trình thở tự nhiên của bệnh nhân và giúp bệnh nhân caimáy.

Các máy thở hiện nay là các thiết bị điện tử, cơ khí phức tạp và hỗ trợ rất nhiều chếđộ giúp thở khác nhau, trong đó có những chế độ rất mới Tuy vật, cần lưu ý rằng, hiệnnay một số chế độ giúp thở mới đã được tích hợp vào các máy thở hiện đại trước khi cócác chứng cứ thuyết phục chứng minh giá trị của các kỹ thuật nảy Khi được giới thiệumột kỹ thuật giúp thở mới, chúng ta phải luôn xem xét đây có phải là phương án thíchhợp và đơn giản để giải quyết vẫn đề của chúng ta hay không.[3]

2.2.Nguyên lý hoạt động của máy giúp thớ

2.2.1.Cau tao chung- Gồm 4 phan chính:

e Khôi nguôn

Trang 23

e Khối hién thi

Trang 24

Hình 2.11: Moteur, bộ trộn và hệ thong khí của máy thở Vela cua hãng Viasys(USA)

- Ngoài ra, máy giúp thở còn gồm các thành phần khác như:e Bộ dây thở, bẫy nước

HVTH: NGUYÊN NHÂN THIÊN 24 GVHD: TS.'HUYNH QUANG LINH

Trang 25

e Van tho rae Cam bién luu luonge Cảm biến oxye Bộ làm âm, HMEe Nguôn khí nén và khí oxy trung tâm hoặc oxy áp lực thấpe Bộ lọc, bộ phun khí dung, mặt nạ thở không xâm lẫn

2.2.2 Các chế độ thở:2.2.2.1.Controlled Mechanical Ventilation (CMV):- Được gọi là thông khí cơ hoc kiểm soát

- Tat cả các nhịp thở do máy thở cung cấp va bệnh nhân không kích hoạt được- Mode thở này bao gồm cả thông khí kiểm soát thể tích (VCV) và thông khí kiểm soát ápsuất (PCV) [4] [20]

- Những nhịp thở kích hoạt (trigger) có thé băng áp suất hoặc lưu lượng [4] [20]

Trang 26

Preset backup time

Hình 2.13: Đồ thi nhịp thở cua thông khi hỗ trợ/ kiêm soát (A/C)2.2.2.3.Assited Mechanical Ventilation (AMV):

- Được gọi là thông khí hỗ trợ

- Tất cả các nhịp thở là do bệnh nhân kích hoạt (không cài đặt tần số thở), mỗi nhịp thở sẽphân phối thể tích khí lưu thông hoặc áp suất

- Mode thở này có thể được thực hiện bang cách cài đặt tan số A/C về 0 trên 1 số máythở [5] [20]

2.2.2.4.Intermittent Mandatory Ventilation UMV):- Được gọi là thông khí bắt buộc ngắt quãng

- Nhịp thở của máy được phân phối do cài đặt tần số va thé tích hay áp suất Giữa 2 nhịpthở do máy thở phân phối, bệnh nhân có thể thở tự nhiên

- Mode thở này thường được sử dụng để cai máy thở.- Hiện nay mode thở Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation (SIMV) được sửdung thay thé cho IMV vì nó giúp cho bệnh nhân dễ chịu hơn [5] [20]

2.2.2.5 Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation (SIMV):- Được gọi là thông khí bat buộc ngắt quãng đồng bộ

- Mode thở này tương tự như IMV ngoại trừ các nỗ lực của máy thở nhằm cung cấp nhịpthở bắt buộc đồng bộ với nỗ lực thở vào của bệnh nhân

- Nếu không phát hiện nỗ lực thở vào của bệnh nhân, máy sẽ cung cấp nhịp thở bắt buộctheo thời gian đã quy định của mỗi chu kì máy thở, điều này thường được thực hiện bằngcách sử dung một cửa số trợ giúp (assist window hay timing window) Cửa số này mởvào các khoảng thời gian do cải đặt tần số SIMV và duy trì tình trạng mở trong suốtkhoảng thời gian do nhà sản xuất quy định cho máy

Trang 27

- Nếu né lực thở của bệnh nhân được phát hiện trong khi của số nay dang mở, một nhịpthở bat buộc đông bộ sé được phát ra Nêu không phát hiện nô lực thở của bệnh nhântrong thời gian cửa sô mở, máy thở sẽ phát một nhịp tho bat buộc [4] [20]

Timing

fe) “window”: Time when cycling mechanism

a is activated.E / 4

©, _ ⁄= A _B

Trang 29

Hình 2.16: Do thị nhịp thở cua 2 mức áp suất đường thở dương liên tục (Bi-PAP)2.2.2.8 Bilevel Pressure Assist:

- Được gọi la mode thở hỗ trợ 2 mức áp suất, thường dùng trong thông khí không xâmnhập qua mỗi.

- Ở mode thở này, máy thở duy trì 2 mức áp suất: áp suất dương đường thở ra(Expeiratory Positive Way Pressure, EPAP) và áp suất dương đường thở vảo (InspiratoryPositive Way Pressure, IPAP).

- Máy thở đổi chu kỳ từ EPAP sang IPAP dap lại nỗ lực thở của bệnh nhân tại một thờiđiểm nhất định (được xác định bằng sự cài đặt tần số) và đối chu kỳ từ IPAP sang EPAPkhi luồng khí thở vào giảm xuống dưới ngưỡng ấn định của nhà sản xuất hay tại một thờiđiểm cố định (tùy theo cai đặt thời gian thở vào) [6] [21]

+ Bilevel PAP

“TY a ẨÑT -—— IPAPqœ Bilevel PAP5 + CPAP support

- Được gọi là thông khí kiểm soát áp suất.- Đây là mode thở thông khí cơ học kiểm soát (CMV) ma tất cả nhịp thở đều giới hạn ápsuất và có tính chu ky, ở mode thở này bệnh nhân không được kích hoạt may.[6] [21]

2.2.2.10 Pressure Controlled Inverse Ratio Ventilation (PCIRV):- Được gọi là thông khí kiểm soát áp suất đảo ngược ty lệ thở vào — thở ra.- Đây là một biến thé của mode thở PCV, trong đó thì thở vao dai hơn thi thở ra [5] [21]

Trang 30

- PSV có thể kết hợp với SIMV và CPAP [6] [21]

PawVolumel/£ `

PSV

f \

Time

Hình 2.19: Đồ thị nhịp thở thông khí hỗ trợ áp suất2.2.2.12 Volume Support (VS):

- Được gọi là hỗ trợ thé tích.- Ở mode thở này, bác sĩ điều trị cài đặt giá tri ban đầu cho tần số hô hấp tự nhiên theo ýmuôn và thê tích khí lưu thông tôi thiêu Ap suât thở vào được điêu chỉnh đền Ï giá tri căn

Trang 31

cu trén su tinh toan ap suat/thé tich cho nhip thở trước, so sánh với thé tích khí lưu thôngđịnh sẵn.

- Nếu bệnh nhân thở cao hơn thể tích khí lưu thông tối thiểu định trước, máy thở sẽ giảmmức áp suất thở vào phù hợp với yêu cầu hỗ trợ của bệnh nhân

- Nếu tần số thở hạ xuống dưới mức báo động ngừng thở, máy thở sẽ tự động chỉnh sangchế độ thông khí có kiểm soát thể tích và điều chỉnh áp suất [5]

VS

\ B (` Ị \ \ |

- Được gọi là thong khí hỗ trợ tỷ lệ, là một dạng mới của hỗ trợ thông khí

- Mode thở này cho phép dòng khí tự do chảy đến bệnh nhân ứng với nỗ lực của ngườibệnh Áp suất, lưu lượng, thể tích khí ở đường thở phía gần bệnh nhân đều được máy thởkhuếch đại lên

- Ap suat do may tho tao ra để hỗ trợ nỗ lực thở vào của bệnh nhân dựa trên cơ sở lưulượng và thể tích và sự khuếch đại những hệt số này do bác sĩ lâm sàng xác định

- Không như PSV có mức hỗ trợ là cô định, PAV có sự tăng hay giảm tỷ lệ hỗ trợ theo sựtăng hay giảm nhu câu của bệnh nhân

- PAV cung cấp sự hỗ trợ không thay đôi bất kế nhu cầu của bệnh nhân, cũng như sự kếtthúc đồng bộ của thì thở vào, và nó cho phép bệnh nhân kiểm soát dạng sóng lưu lượngthở vào.

- PAV có bất lợi là nó chỉ cung cấp thông khí có hỗ trợ, nó không thé bù dap sự rò rỉ và sựhỗ trợ sẽ giảm sút khi có PEEP nội sinh [5]

Trang 32

Decreased effortDecreased pressure

HVTH: NGUYÊN NHÂN THIÊN 32 GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

Trang 33

Pressure(cm H,0)Volume(ml)

- Phương thức thông khí này máy thở giám sát thông khí phút của bệnh nhân và điềuchỉnh thể tích khí tùy theo thông khí của bệnh nhân sao cho đủ thông khí phút đã cài đặttrước.

- Khi sử dụng phương thức MMV thì phải cai đặt báo động cho tan số hô hấp cao [5]

Trang 34

PEEP cm#t2O

† VTe z

_ 0.140$00 G: R cm#i22(ás

- Được gọi là kiêm soát thê tích điêu chỉnh áp suât.

Trang 35

- Phương thức nay có áp suất thở vào được tự động điều chỉnh đến một trị số cơ bản dựatrên sự tính toán thể tích/áp suất cho nhịp thở trước, so sánh với mục tiêu thể tích khí lưuthông đã cài đặt.

- Khi thể tích khí lưu thông đu đựic ứng với trị số cài đặt trước, mức áp suất sẽ giữ

nguyên không thay doi Nếu thé tích khí lưu thông do được là quá cao so với cài đặt

trước, áp suất sẽ hạ xuống cho đến khi thể tích đo được đã cân bang với trị số cai đặttrước [5]

Pressure(cm H,0)

Target tida

PRVC “8

| volume A

Hình 2.25: Đồ thị nhịp thở kiếm soát thé tích điều chỉnh áp suất2.2.2.18 Adaptive Support Ventilation (ASV):

- Được gọi là thông khí hỗ trợ thích ứng

- Ở phương thức này, bác sĩ cần cài đặt cân nặng bệnh nhân, chọn sử dụng cho người lớnhoặc trẻ em, sau đó máy sẽ tinh xấp xỉ các khoảng chết trong phổi và bat đầu hoạt động.Trong quá trinh hoạt động, máy thở sẽ đo độ giãn no, trở kháng va PEEP nội sinh cuaphối, sau đó sẽ lựa chọn các thông số tần số, giới hạn áp suất, thời gian hít vào, tỉ lệ I:Echo nhịp thở bắt buộc và nhịp thở tự nhiên.

- Khi bệnh nhân không có nhịp thở tự nhiên, máy sẽ cung cấp các nhịp thở bắt buộc Khibệnh nhân có nhịp tho tự nhiên, máy sẽ cung cap các nhịp hỗ trợ thé tích và bắt đầu giảmcác nhịp thở bắt buộc [7]

Trang 36

Trang 37

20,0 LFJV + LFJV +

HFJV HEJV HEJV HFJV

PRESSURE(cm H 20)

0,0 0,05 ' “Time (sec) 10,0‘ Inspiration Exspiration :

100,0 ‘

FLOW(1 / min)

~ 100,0 x0,0 0,5Hình 2.27: Đồ thị nhịp thở của thở tan số cao2.2.2.20 Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA):- Day là phương pháp thông khí moi, bệnh nhân kích hoạt may thở băng tín hiệu nãothông qua nô lực hít vào cua lông ngực

- Dé sử dung mode thở nay, can sử dung dùng một ống xông (Catheter) luồn từ mũi quahọng thực quản và xuống dạ dày Catheter này gồm một ống thở, một ống ăn xông và 9điện cực đảm bảo thu nhận một cách tốt nhất cho dù bệnh nhân có nghiêng ngả bất cứ tưthé nào, hệ thống phần mém luôn theo dõi và lấy được tín hiệu điện kích thích co hoành.Tín hiệu điện này được máy đồng bộ đồng pha đồng thì với nhịp thở cả trong chu kì hítvào và thở ra, giúp cho bệnh nhân thở một cách nhẹ nhàng êm ái nhất |4]

uV

Time (sec) - 10,0

Processing and fication of diaphragmelectrical activity, EAdi

Hinh 2.28: Nguyén tac cua théng khi NAVA

Trang 38

Hinh 2.29: Cau tạo cua catheter đưa vào bệnh nhânMode tha NAVA =

Poe | "gà PEEP NAVA level `.

itiona on

settings 2 ce) 1 0 sợ 2 ' 9 values

Hình 2.30: Sự đồng bộ cua máy thở với tín hiệu kích thích cơ hoành khi máy o chế độ

NAVA

Trang 39

2.2.3.Cac thông số cài đặt máy thở:2.2.3.1.Volume Tidal (ml):

- Là thé tích khí lưu thông vào và ra phối bệnh nhân, được tính dựa trên cân nặng củabệnh nhân (người lớn từ 10 - 15ml/kg, trẻ em 8 - I10ml/kg) Tương ứng với thở vào và thởra, ta có Vti và Vte.

- Trong các mode thở thé tích, thì thé tích khí lưu thông được bác sĩ điều trị cài đặt trước.- Trong các mode thở áp lực, thể tích khí lưu thông phụ thuộc vào áp lực được cài đặttrước Do đó, khi thông số khác như độ giãn nở hay trở kháng của phối thay đổi làm thayđối áp lực đường thở thi thé tích khí lưu thông cũng thay đổi [4]

2.2.3.2.Flow rate (ml/min):- La lượng lưu lượng khí cung cấp cho bệnh nhân.- Trong các mode thở thể tích, lượng lưu lượng khí được cài đặt trước được cài đặt saocho đáp ứng đủ nhu cầu đòi hỏi của bệnh nhân.Thông thường, lượng lưu lượng khíthường được cai dat từ 40 — 100 ml/min Đôi khi, ta có thé cai đặt luong luu luong khithấp hon, nhưng ta cần kéo dài thời gian lưu lượng khí vào bệnh nhân

- Trong các mode thở áp lực, lượng lưu lượng khí phụ thuộc vào giá tri ap suất cài đặttrước, trở kháng đường thở và nỗ lực thở của bệnh nhân |4]

2.2.3.3.Ratio of Inspiration to Expiration (1:E Ratio) (s):- Là tỉ lệ thoi gian thở vào — thở ra.

- Tỉ lệ LE này thông thường là 1:1.5 hay 1:2, thời gian thở ra gấp đôi thời gian thở vào.- Tỉ lệ I:E có thé được thay đổi tùy theo mục tiêu của bác sĩ như: thời gian thở vào ngắndùng dé làm trống phối, thời gian thở vào dài dùng dé cung cấp lượng oxy vào phối nhiềuhơn Ngoài ra, ta còn có các mode thở đảo ngược tỉ lệ I:E (Inverse Ratio Ventilation —IRV) dùng dé tăng khí oxy cho bệnh nhân, cải thiện khí máu động mạch [4]

Effect of increasing I-time in pressure targeted ventilation

A further increase in the setWith this particular “wm ’

setting the low Is time is increased, it the tidal volume, but will

seen to end well allows more tidal I in lenath a fth

above the baseline volume to be result in lengthening of the

⁄ delivered pause which now appears

Hình 2.31: Thay đổi thời gian thở vào trong các mục đích khác nhau của thông khí

2.2.3.4.Trigger Sensitivity (mbar, cmH,O, L/min):

HVTH: NGUYEN NHAN THIEN 39 GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

Trang 40

trigger được xác định theo áp lực hay thể tích.- Mục đích của cài đặt thông số này là giúp cho máy thở đồng bộ giữa nhịp thở của bệnhnhân và của máy.

- Thông số trigger lý tưởng là càng nhỏ cảng tốt, vì khi đó bệnh nhân sẽ tốn ít năng lượnghơn để kích hoạt máy thở Thông thường, nếu trigger khởi động bằng áp lực (pressuretrigger) thì cài dat là -0.5 cm H,O đến -1.5 cm HạO; nếu trigger khởi động bằng dòng khí(flow trigger) thì để chế độ 3 - 5lft/phút [4]

2.2.3.5 Frequency, rate (breath/min):- Là giá tri tan số thở, tùy theo nhu cau của bệnh nhân và phương thức điều trị ma bác sicài dat giá tri này.

- Người lớn 12 - 14lần/phút, trẻ em tuỳ theo lứa tuổi:

- Trẻ mới sinh, sơ sinh 30 - 50lần/phút- Trẻ từ 2 - 5 tuổi: 25 - 30 lần /phút.- Trẻ 5 - 15 tuôi: 18 - 25 lần/phút- Ngoài ra cai đặt tần số thở phù hợp với chế độ thở, ví dụ như: SIMV, CMV 10-12lần/phút, PSV: 8 - 10lần/phút ở người lớn [4]

2.2.3.6 Positive End Expiratory Pressure, PEEP (mbar, cm HO):- La gia tri ap suất dương được giữ lai cuỗi kì thở ra

- Áp suat cuối thì thở ra lam tăng áp suất đường thở trung bình (Paw — Pressure airway)và ap suất trung bình lồng ngực (mean intrathoraic pressure) Điều nay tac động đến nhiềuchức năng sinh lý Khi được áp dụng với nhiều mức độ thích hợp cho những cải đặt lâmsàng, PEEP cải thiện các hoạt động cơ học của phối và sự trao đối khí, và còn có thé cómột số tác động khác lên hệ tim mạch [5]

2.2.3.7 Peak Inspiratory Pressure, PIP (mbar, cm HO):- La giá trị áp lực đỉnh máy thở đưa vào phối bệnh nhân (giới han trên 40cmH,0, giới handưới 3cmH,0).

- Trong các mode thở áp lực, thì áp lực đỉnh được bác sĩ điều trị cài đặt trước.- Trong các mode thở thé tích, áp lực đỉnh phụ thuộc vào áp lực được cài đặt trước.- Bên cạnh giá trị PIP, ta cũng có giá trị Mean Airway Pressure (MAP) có giá trị bằng 1nửa giá tri cua PIP |4|

2.2.3.8.End Inspiratory Plateau Pressure (mbar, cm H;©):- Voi thong khi ap suất, với một bệnh nhân nhất định tại một mục tiêu áp suất cụ thé sẽ cómột thời gian thở vào xác định mà ngoài thời gian đó thì xuất hiện một bình nguyên cuỗikì thở vào Kéo dai thời gian thở vào quá giới han này sé tạo nên một thời kỳ bìnhnguyên, trái lại rút ngăn thời gian thở vào dưới mức giới hạn này sẽ xóa mắt bình nguyên.- Với thông khí thé tích, một khi đã cài đặt bình nguyên thì nó giữ nguyên không thay đổimức độ cài đặt, trừ phi được bác sĩ lâm sàng cài đặt Với thông khí áp suất, độ dài củabình nguyên cuối ki thở vào biến đối theo trở kháng bệnh nhân (patient impedance) [4]

2.2.3.9.Pmax (mbar, cm H2O):

Tiêu đề	Nghiên cứu máy giúp thở và viết phần mềm ứng dụng trong đào tạo huấn luyện
Tác giả	Nguyen Nhan Thien
Người hướng dẫn	TS. Huynh Quang Linh
Trường học	Đại học Bách Khoa Tp.HCM
Chuyên ngành	Vật lý kỹ thuật
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Tp. HCM

Định dạng
Số trang	82
Dung lượng	14,06 MB