CHƯƠNG 2. MÁY THỞ VÀ NHỮNG CẬP NHẬT CÔNG NGHỆ
2.2. Những công nghệ mới
2.2.2. Công nghệ theo dõi dinh dưỡng
Đo lượng nhiệt tạo ra bởi một đối tượng bằng cách xác định lượng oxy tiêu thụ và lượng carbon dioxide thải ra thông qua quá trình đường phân, sử dụng Oxy đốt cháy đường và giải phóng CO2, phương pháp gián tiếp giúp ta xác định lượng đường được đốt cũng như giá trị dinh dưỡng mà cơ thể tiêu thụ
C6H12O6 + 3*O2 => 2*CO2 + 3*H2O
Việc xác định lượng Oxy tiêu thụ và CO2 thải ra được theo dõi một cách liên tục trên máy thở Carescape R860.
Oxy tiêu thụ:
Lượng Oxy hít vào trừ lượng Oxy thở ra VO2 = MVinsp x FiO
2 - MVexp x FeO
2
với VO2 là lượng Oxy tiêu thụ
MVinsp là thông khí phút hít vào
FiO2 là nồng độ phần trăm khí Oxy hít vào MVexp là thông khí phút thở ra
FeO2 là nồng độ phần trăm khí Oxy thở ra Carbon dioxide thải ra:
Lượng CO2 thải ra trừ lượng CO2 hít vào VCO2 = MVexp x FeCO
2 - MVinsp x FiCO
2
với VCO2 là lượng CO2 tiêu thụ
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 78
FiCO2 là nồng độ phần trăm khí CO2 hít vào FeCO2 là nồng độ phần trăm khí CO2 thở ra Tính toán gián tiếp
Tỉ số thở (Respiratory quotient)
RQ = VCO2/VO2 Năng lượng tiêu hao
EE = 5.5 x VO2 + 1.7 x VCO2 - 2 x UN UN = Nitơ thải qua đường tiết niệu (N2) giả sử ở mức 13 g/ngày
Giá trị RQ và EE được tính toán liên tục, tuy nhiên, giá trị có ý nghĩa phải nằm ở thời điểm bệnh nhân ổn định nhất, không có bất kỳ sự thay đổi nào về: cài đặt thông số thở máy, hút đàm nhớt, thay đổi mode thở...Trạng thái ổn định là trạng thái mà các giá trị VO2, VCO2 và MVexp đo được ít biến động nhất. Máy thở sẽ hiển thị dạng biểu đồ trend của 3 thông số trên. Người sử dụng sẽ chọn thời điểm nào mà các dạng biểu đồ gần như là đường thẳng, ít thay đổi nhất. Lúc ấy, giá trị RQ và EE ghi nhận được sẽ có ý nghĩa chính xác cao.
Hình 2.48. Biểu đồ trạng thái ổn định dài của bệnh nhân
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 79
Giá trị RQ sau khi được ghi nhận từ trạng thái ổn định sẽ được đối chiếu để điều chỉnh lượng thức ăn nuôi ăn cho bệnh nhân:
RQ >1: cho ăn quá mức, tăng thông khí
RQ [0.9-1]: oxy hóa carbon hydrate
RQ [0.8-0.9]: oxy hóa chất béo, protein và carbon hydrate
RQ [0.7-0.8]: oxy hóa chất béo và protein RQ < 0.7: thiếu dinh dưỡng, tăng CO2 trong máu Khối đo chuyển hóa
Khối đo chuyển hóa với thiết kế nhỏ gọn được tích hợp sẵn trên máy thở là một trong những điểm nhấn đáng chú ý của máy giúp thở Carescape R860. Nguyên tắc hoạt động dựa trên việc phân tich phổ hồng ngoại của mẫu khí được đưa vào.
Theo định luật Lambert-Beer: Khi chiếu một chùm tia sáng đơn sắc đi qua một môi trường vật chất thì cường độ của tia sáng ban đầu (I0) sẽ bị giảm đi chỉ còn là I
Tỷ số I/I0.100% = T đợc gọi là độ truyền qua.
Tỷ số (I0-I)/I0.100% = A đợc gọi là độ hấp thụ
Độ lớn của độ truyền qua (T) hay độ hấp thụ (A) phụ thuộc vào bản chất của chất hòa tan , vào chiều dày d của lớp mỏng và vào nồng độ C của dung dịch. Có thể viết:
lg(I0)
cd D
I (1.3)
Trong đó, là hệ số hấp thụ mol khí C được tính bằng mol/l, d tính bằng cm, còn D là mật độ quang.
Dựa vào phương pháp trên, máy giúp thở có thể tính toán được nồng độ khí CO2 ở thì hít vào và thở ra (FiCO2 và EtCO2). Ngoài ra, phương pháp trên còn giúp chúng ta xác định chính xác loại thuốc mê được sử dụng cũng như nồng độ khí mê được sử dụng trong suốt quá trình gây mê
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 80 Hình 2.49. Biểu đồ độ hấp thu của các loại khí mê khác nhau
Hình 2.50. Khối đo khí mê với phương pháp phân tích phổ hồng ngoại [14]
Module đo chuyển hóa
Module khí được dùng để đo phải là loại module E-COVX (hiện đã ngừng sản xuất) hoặc module E-sCOVX (loại đang sử dụng hiện hành) mới có thể đo được FRC . Module khí E-sCOVX có khả năng đo được những loại khí sau:
- Nồng độ CO2 và N2O hít vào và thở ra.
- Nồng độ oxy thở vào và thở ra
- Đo phế dung của bệnh nhân (Spirometry)
Ngoài ra, việc đo CO2 còn có một lợi ích nữa là từ đó, máy thở có thể tính ra nhịp thở thực tế của bệnh nhân một cách chính xác hơn so với cách đo thường quy trước đây dựa trên trở kháng lồng ngực khi đo điện tim của các dòng monitor theo dõi bệnh nhân.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 81 Hình 2.51. Ảnh chụp các thành phần bên trong của module đo khí E-sCOVX - tác giả
Hình 2.52. Dây lấy mẫu khí - tác giả
Dây lấy mẫu khí có hai đầu, một đầu có 3 nhánh gắn vào module khí. Hai dây màu vàng có nhiệm vụ đo phế dung của bệnh nhân, dây còn lại màu trong là dây dùng để lấy mẫu khí đo CO2 và oxy. Ở đầu còn lại của dây lấy mẫu khí là cảm biến D-lite được gắn lên đường thở của bệnh nhân, và khí lấy mẫu sẽ được lấy từ đường thở bệnh nhân đưa vào trong module khí như hình .
Cảm biến D-lite tiến hành lấy mẫu khí trên bệnh nhân dựa theo nguyên lý Pitot với tốc độ lấy mẫu khí 120 ± 20 ml/phút. Trước đây, có những lo ngại xuất hiện rằng với việc sử dụng phương pháp Side stream, việc lấy mẫu khí sẽ dẫn đến hậu quả là bệnh nhân không nhận được đúng lượng khí do bác sĩ cài đặt trên máy thở để bơm vào bệnh nhân, nhất là đối với các công nghệ Side Stream cũ có tốc độ lấy mẫu khí khá lớn > 200 ml/phút. Tuy nhiên, hiện nay với sự tiến bộ của công nghệ thì nhược điểm của công nghệ Side Stream đã được khắc phục đáng kể bởi việc giảm tốc độ lấy mẫu khí xuống để tránh ảnh hưởng đến khí thở
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 82
bệnh nhân. Bên cạnh đó, máy thở sau này đều có các tính năng bù dòng (flow compensation) để tính toán và bù đắp lại lượng khí suy hao trên đường dây cũng như việc lấy mẫu khí trên đường thở bệnh nhân.
Chính vì điều đó, việc đo khí bằng phương pháp Side Stream trở nên khả thi và an toàn hơn bao giờ hết.
Hình 2.53. Kết nối module khí vào hệ thống dây thở của bệnh nhân [14]
Chú thích:
1. Module khí E-sCOVX
2. Đầu nối dây lấy mẫu khí với bẫy nước và ngõ lấy mẫu khí 3. Dây lấy mẫu khí và ống spirometry
4. Cảm biến D-lite
5. Ống tạo khoảng cách giữa cảm biến D-lite và bộ lọc
6. Bộ lọc khuẩn tích hợp giữ ấm và giữ ẩm HME (có thể thay thế bằng bộ lọc thường) 7. Co nối chữ L
8. Dây lấy mẫu khí
Hình 2.54. Các thành phần bên trong module khí [14]
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 83
Hình trên cho ta thấy góc nhìn bên trong của module khí, thể hiện vị trí của một số bộ phận cần thay thế trong các đợt bảo trì dự phòng (bộ lọc nghẽn và ống Nafion thay thế hàng năm, bộ hấp thụ CO2 thay thế mỗi 4 năm).
Bộ hấp thụ CO2 trong module có mục đích chính là để loại bỏ CO2 trong khí trời thông qua bộ hấp thụ vôi soda với phản ứng:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O + nhiệt lượng được sử dụng khi hệ thống thực hiện chỉnh 0.
Tất cả các đơn vị thuộc trường thay thế trong module khí cần phải thay thế ngoại trừ hệ thống khí, cảm biến TPX và cảm biến oxy.
Hình 2.55. Hệ thống ống trong module khí [14]
Các ống dẫn trong hệ thống được dẫn đến và đi qua bộ khí nén – nơi được đặt bộ thu hẹp dòng để giúp tạo ra các mức lưu lượng khác nhau.
Ống số 1 dẫn đến hệ thống khí nén từ bộ hấp thụ vôi soda và ngõ vào zero từ khí trời.
Ống số 2 là khí lấy mẫu đi từ D-fend (hay van zero) đên cảm biến đo TPX.
Ống số 3 là dòng lấy mẫu đi từ D-fend đến ống số 2. Do phụ thuộc vào vị trí của van zero, khí được kéo thông qua ống số 1 hoặc số 3 và thoát ra hệ thống khí nén ở ống số 2 và đi vào TPX.
Ống số 5 cũng đi từ D-fend và trở thành dòng phụ đi ra khỏi bộ phân tích khí.
Khí từ TPX được chia làm hai dòng, dòng lấy mẫu tiếp tục đi qua cảm biến oxy trực tiếp từ TPX và một dòng đi tắt không qua cảm biến oxy gọi là dòng bypass. Dòng Bypass được thể hiện ở ống số 6.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 84
Ống số 4 là ống lấy mẫu và làm tham chiếu cho cảm biến oxy. Dòng khí này đi ra khỏi cảm biến oxy.
Cuối cùng, dòng từ ống số 5, số 4, số 6 tất cả đi ra khỏi hệ thống khí nén và đi vào bơm từ ống số 7.
Hình 2.56. Sơ đồ nguyên lý đường đi của dòng khí bên trong module [14]
Sau khi tìm hiểu các thành phần của module đo khí, tiếp theo ta sẽ tìm hiểu về quá trình xử lý dòng khí lấy mẫu bên trong nó. Trong phần phân tích này, chúng ta sẽ dựa trên sơ đồ khối của một module khí cũ hơn nhưng có nguyên lý tương tự, với dòng lấy mẫu khoảng 200ml/phút.
Tất cả các khí lấy mẫu đều đi qua bẫy nước D-Fend để loại bỏ hơi ẩm. Sau khi qua D-fend, 90% dòng khí trở thành dòng lấy mẫu, và duy trì khoảng 10% để trở thành dòng phụ. Một bộ thu hẹp dòng chảy được gắn vào hệ thống khí nén để thay đổi lưu lượng dòng khí. Dòng khí càng cao thì sự cản trở càng ít.
Dòng phụ tạo thành một áp suất dưới áp suất khí quyển bên trong D-fend và cho phép hơi ẩm bị bẫy lại trong bộ lọc và làm ngưng đọng chúng lại trong bộ lọc. Dòng phụ không được dùng để phân tích khí và nó được đẩy qua buồng giảm chấn (damping chamber) bởi bơm lấy mẫu khi nó rời khỏi bộ phân tích khí.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 85
Dòng lấy mẫu đi qua van zero trước khi đi qua những đơn vị đo khí khác để phân tích. Van zero được cung cấp năng lượng lúc khởi động và theo chu kỳ lặp lại để hút khí trời nhằm đưa ra một đường zero cơ sở bởi đơn bị đo. Dòng này dùng để tham khảo gọi là dòng zero. Sau van zero, tất cả khí được đưa qua bộ đo lường TPX để phân định và tính toán nồng độ các khí CO2, N2O .
Khí sau khi rời bộ đo lường TPX sẽ chia làm 2 hướng. Một dòng (khoảng 60 ml/phút) được đưa vào cảm biến oxy để đo nồng độ oxy trong khi dòng còn lại (khoảng 140 ml/phút) được chuyển hướng đi quanh bộ đo oxy.
Bộ đo oxy sử dụng công nghệ cảm biến áp lực chênh áp để xác định sự chênh lệch trong áp lực tạo ra bởi dòng lấy mẫu và dòng tham chiếu đi qua một từ trường. Dòng tham chiếu là khí trời được cho là có nồng độ oxy 21% và chỉ sử dụng bởi bộ đo oxy. Dòng tham chiếu đi vào bộ đo oxy luôn luôn thấp hơn dòng lấy mẫu đi vào bộ đo oxy và thường ở mức 25-40 ml/phút.
Để đo đạc chính xác sự trao đổi khí, dây lấy mẫu khí dài 2 m nên được sử dụng, điều này cũng thay đổi lưu lượng dòng đo đạc. Những lưu lượng sau có thể đo được:
- Dòng lấy mẫu: 200 ml/phút ± 20ml/phút.
- Dòng tham chiếu: 27 – 40 ml/phút trong dây lấy mẫu dài 2 m và 31-45 ml/phút với dây lấy mẫu dài 3 m.
- Ngõ thải khí lấy mẫu: 227 – 240 ml/phút với dây lấy mẫu khí dài khoảng 2m và 231–245 ml/phút với dây lấy mẫu khí dài khoảng 3 mét.