CHƯƠNG 2. MÁY THỞ VÀ NHỮNG CẬP NHẬT CÔNG NGHỆ
2.1. Cấu tạo máy thở và các thành phần
2.1.4. Hệ thống máy giúp thở tại bệnh viện Nguyễn Tri Phương
Tổng quan
Năm 2015, thế hệ máy giúp thở cao cấp Carescape R860 được lần đầu tiên được giới thiệu tại Việt Nam. Máy thở CARESCAPE R860 đơn giản hóa việc sử dụng các công cụ cao cấp giúp tối ưu điều trị cho mỗi bệnh nhân bằng cách đo dung tích phổi, khả năng huy động phế nang và xác định PEEP tối ưu cho phép quá trình oxy hóa diễn ra tốt hơn.
Hình 2.26. Máy thở R860 [14]
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 52
1. Màn hình hiển thị 10. Vỏ van thở ra
2. Thiết bị máy thở 11. Cổng th ở ra
3. Bảo vệ an toàn thở vào 12. Cảm biến lưu lượng thở ra
4. Khóa máy thở 13. Cổng xả khí
5. Xe đẩy 14. Cổng gắn mạch
6. Rãnh cài dạng đuôi én 15. Chốt vỏ van thở ra
7. Bánh xe (bánh lăn) 16. Bẫy nước
8. Khoang mô-dun đường thở (tùy chọn) 17. Cổng áp lực phụ trợ
9. Kết nối máy xông khí dung 18. Cổng thở vào
Nguyên lý cấu tạo
Hình 2.27. Sơ đồ khối [14]
1. Máy nén 16. Cảm biến oxy
2. Nguồn cung cấp khí 17. Bộ chuyển đổi áp suất thở vào
3. Bộ lọc 18. Van áp suất thở vào zeroing
4. Bộ chuyển đổi áp suất hỗ trợ 19. Van thở vào gắng sức
5. Van kiểm tra 20. Van kiểm tra nhịp thở tự do
6. Bộ điều áp 21. Van xả
7. Cổng kiểm tra 22. Bộ làm ẩm
8. Áp suất tuyệt đối 23. Điện trở dòng làm sạch
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 53
9. Cảm biến dòng thở vào 24. Van thở ra
10. Van thở vào 25. Van kiểm tra
11. Van áp suất phụ giúp làm sạch 26. Cảm biến dòng thở ra 12. Bộ chuyển đổi áp suất phụ 27. Điện trở dòng làm sạch
13. Van xả 28. Van áp suất thở ra zeroing
14. Cổng kết nối áp suất phụ 29. Bộ chuyển đổi áp suất thở ra 15. Cảm biến tổng dòng
Nguồn cung cấp cho hệ thống thông khí bắt nguồn từ việc nén nguồn khí oxy và không khí. 2 kênh thở vào riêng biệt (không khí và O2) được kết hợp chặt chẽ trong hệ thống nhằm cung cấp một hỗn hợp khí phụ thuộc vào lượng % O2. Về phần nguồn không khí, có thể bao gồm một đơn vi nén khí dự phòng khi mà nguồn không khí nén khác không tồn tại ở nơi làm việc
Sự thở vào
Khí nén đi vào hệ thống thông qua một vật nối gắn kết với nơi đặt không khí hoặc khí O2 trong vùng làm việc. Khí gas sẽ được lọc ngay khi chúng đi vào thành phần hệ thống thở. Bộ chuyển đổi áp suất cung cấp được gõ nhẹ tại nơi xả ra của bộ lọc nhằm xác định sự tương xứng, sự thỏa đáng áp suất bổ trợ với một mức cho phép. Sai sót do nguồn cung cấp khí, sợi kết nối, hoặc nút bít bộ lọc, được xác định bằng bộ chuyển đổi hỗ trợ áp suất.
Những van kiểm tra ngăn chặn bất kì dòng hồi lưu ngược lại từ hệ thống mà có khả năng làm bẩn dòng cung cấp khí.
Bộ điều áp đảm bảo 1 hỗ trợ 1 áp suất không đổi cung cấp đến van dòng khí thở vào.
Cảm biến dòng thở vào được sử dụng trong quá trình hoạt động của hệ thống nhằm đo đạc thể tích không khí phân phối từ 2 kênh O2 và air trong sự thở vào. Sự điều chỉnh đối với 1 thể tích tỉ lệ nhằm phân phối từ mỗi kênh một lượng %O2 chính xác để đưa tới bệnh nhân.
Mỗi van dòng thở vào có khả năng đo dòng trong khoảng từ 0.05 l/min tới 160 /min.
Van là một ống solenoid tỉ lệ, thường là loại kiểu đóng, được kích hoạt bởi một dòng điện phản hồi.
Cảm biến đo dòng tổng được sử dụng nhằm đo đạc tổ hợp dòng thở vào được phân phối trong hệ thống. Sử dụng những bộ phận hòa trộn khí, dữ liệu thu được từ cảm biến được chuyển đổi nhằm cung cấp 1 dòng thể tích khí hợp lý tới bệnh nhân
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 54
Trong quá trình hoạt động thông thường, van thở vào gắng sức được mở ra, cho phép van kiểm tra nhịp thở tự do nhận dòng khí này nếu bệnh nhân hít vào một lượng lớn đáng kể áp suất thở vào. Van nhịp thở tự do cho phép bệnh nhân thở tự do khi sự kiện thông khí xảy ra sự cố. Trong quá trình thở vào gắng sức, van thở vào gắng sức đóng lại, khóa van nhịp thở tự do từ cảm biến O2 hoạt động sử dụng yếu tố thuận từ của oxy. Cảm biến được sử dụng nhằm theo dõi hỗn hợp khí hình thành bởi 2 kênh O2 và air. Giá trị hiện thị FiO2 được thay đổi bởi tỉ số của áp suất và trung bình 1.3 giây dịch chuyển của vòng áp suất đạt được bởi bộ chuyển đổi áp suất thở vào. Cảm biển sử dụng công nghệ không suy biến(vĩnh cửu)
Van xả có vai trò trong thông khí thở vào nhằm cung cấp phần rìa của hệ thống 1 dòng chảy tối đa. Van thường đóng và được kích cho mở ra bởi cả 2 bộ kiểm soát trong sự kiện khi mà một sự quá áp được phát hiện. Van xả cũng sẽ mở tại 110 cmH2O. Bộ chuyển đổi áp suất dòng khí thở vào cung cấp cho 1 trong 2 bộ phận áp suất đường khí. Tất cả các bộ chuyển đổi áp suất sử dung công nghệ áp trở silicon.
Sự thở ra
Một ống solenoid cấp năng lượng cho van thở ra nhằm điều khiển khí thở ra trong vòng mạch thở. Ống solenoid cho phép van được sử dụng để kích hoạt sự thay đổi và điều khiển sự bịt kín áp suất thở ra.
Bộ chuyển đổi áp suất thở ra tiếp tục được làm sạch với chất tẩy rửa, khí khô nhằm đảm bảo rằng nước không bị đọng vào ống. Dòng khí liên tục của air được thiết lập đóng lại dùng một điện trở cố định dòng khí. Bộ chuyển đổi áp lưc khí sử dụng công nghệ trở kháng silicon, hoạt động trong khoảng -20 đến 120 cmH20.
Bộ chuyển đổi dòng khí thở ra hoạt động sử dụng nguyên tắc đo sợi dây khí gió nhờ đó một sợi dây có nhiệt độ cao, được đặt vào trong dòng chảy. Tại ngõ ra của cảm biến dòng chảy là một dạng van kiểm tra kiểu vây, nhằm ngăn cản khí gas đi qua van thở ra và giảm tối đa sự tái thở lại của bệnh nhân trong sự kiện xảy ra lỗi trong quá trình thông khí.
Cảm biến dòng thở vào, tổng dòng và dòng thở ra sử dụng công nghệ truyền nhiệt và hoạt động ở giữa mức 0 – 160 l/min.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 55 Hình 2.28. Các bộ phận mạch thở [14]
(2) Inlet fitting Bộ máy nén khí + bình O2 được gắn vào đây, vừa khít
(3) 2-micron particulate filter Bộ lọc khí đầu vào (3a) 0.5-micron coalescing particulate filter Bộ lọc tiếp theo
(4) high-pressure transducer Điều chỉnh áp suất cao chính xác từ 0 đến 8.3 bar (0 đến 120 psi)
(5) check valve Tránh ngược dòng . Nếu nguồn cấp O2 bị mất, van kiểm tra ở kênh O2 sẽ ngăn dòng Air di chuyển ngược vào dây cấp nguồn O2 (6) pressure regulator Điều chỉnh áp suất cao chính xác từ 172
kPa (25 psi)
(7) flow sensor Một vật thể nhiệt-dòng nhằm đưa nhiệt vào trong dòng chảy và kiểm soát sự gia tăng nhiệt độ tại vị trí xuôi theo dòng. Nhiệt độ thay đổi phụ thuộc vào khối lượng dòng chảy và tính chất nhiệt của khí đi qua cảm biến.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 56
(8) flow valve Đo đạc dòng trong khoảng 0.05 l/min (có rò rỉ) đến 160 l/min (full dòng). Van này thường sẽ đóng tỉ lệ theo ống solenoid và được cấp điện bởi 1 dòng lặp hồi đáp (29) Bleed Resistor Tránh xảy ra quá áp giữa bộ điều chỉnh O2
và Van kiểm soát dòng
(10) total flow sensor Đo đạc dòng tổ hợp khí cấp cho dòng thở vào
(11) check valve
Cho phép dòng chảy đi vào nếu bệnh nhân hít vào được 1 lượng lớn áp lực dòng thở vào, làm cho áp lực đường thở âm hơn -0.5 cmH20. Van kiểm tra nhịp thở tự do cho phép bệnh nhân thở tự do trong trường hợp xảy ra lỗi trong quá trình thông khí
(12) inspiratory effort valve
Trong trường hợp để quyết định khả năng chịu đựng của bệnh nhân có thể cai thở máy được không, người điều trị có thể quyết định cường độ của nỗ lực thở vào mà bệnh nhân có thể tạo ra. Trong thủ tục này, van nỗ lực thở vào sẽ đóng, khóa các van tự thở từ mạch thở bệnh nhân
(13) O2 sensor
Điều khiển nồng độ O2 tạo ra bởi sự kết hợp giữa dòng O2 và dòng Air
Cảm biến O2 sử dụng nguyên tắc thuận từ (phân tử Oxy bị hút vào từ trường) để đo nồng độ của Oxy. Cảm biến bao gồm 2 tấm kính chứa đầy nitrogen đặt trên 1 trục treo, bao gồm thêm 1 lõi dẫn điện được đặt trong vùng không bị ảnh hưởng của từ
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 57
trường. Khi hệ thống bị nhiễu loạn bởi xung lực của dòng, trục treo sẽ bắt đầu dao động, bao gồm cả từ trường trong lõi. Chu kì dao động của cảm ứng từ trường phụ thuộc vào áp lực riêng phần của oxy xung quanh trục treo.
Khi khí tổ hợp lấp đầy bên trong cảm biến, lượng oxy tồn tại trong tổ hợp này sẽ bị hút vào vùng mạnh nhất của từ trường. Sự tập hợp của những phần tử O2 thay đổi tần số dao động tự nhiên của trục treo. Tính toán dựa trên sự khác nhau giữa chu kì dao động đối với khí O2 và đối với Nitrogen, và đọc chúng từ bộ chuyển đổi áp suất tuyệt đối, từ đó xác định được %O2
(14) relief valve Cung cấp năng lượng để thông khí toàn dòng cho hệ thống cung cấp dòng thở vào.
Nếu có sự cố quá áp xảy ra, van có thể mở bởi cả 2 bộ điều khiển của hệ thống. Để tạo sự an toàn, van hoạt động không dựa trên dòng điện trong mạch, van sẽ bắt đầu tự động xả ra một áp lực tại 115 cmH2O (15) inspiratory airway pressure transducer Bộ biến đổi này có tầm hoạt động từ -20
đến 120 cmH20 và hoạt động như 1 trong 3 thiết bị đo áp lực đường thở của hệ thống
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 58 Hình 2.29. Nhánh thở ra [14]
(16) exhalation valve Kiểm soát khí thoát ra từ mạch thở. Van chứa đựng một lớp màng đàn hồi được giữ dựa vào một lớp cứng chắc bởi một pít tong hoạt động nhờ kích bởi ống solenoid Van hoạt động đạt sự cân bằng giữa lực tạo ra bởi chính vùng đường kính 21-mm và lực tạo ra bởi pít tong, xả ra một dòng thở ra cần thiết để duy trì sự cân bằng. Ống solenoid điều khiển tỉ lệ với áp suất sealing thở ra trong khoảng 0 – 100 cmH2O
(17) expiratory pressure transducer Áp lực kích của dòng thở ra sẽ tiếp tục thanh lọc với 35 ml/min không khí để đảm bảo khí thở ra ngưng tụ sẽ không làm bịt mất nút kích (the tap)
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 59
(18) fixed orifice (pneumatic resistor) Dòng khí được tạo ra từ bộ giảm áp
(19) expiratory flow transducer Bộ biến đổi tương tự như một sợi dây nóng đo gió. Sợi dây có nhiệt trở kháng lớn được đặt ở dòng khí. Sợi dây được giữ ở một nhiệt độ không đổi sử dụng mạch càu Wheastone.
Dòng điện cần để duy trì trở kháng cho những phần tử cảm biến trong mạch cầu là một chức năng của dòng khí đi qua cảm biến (20) check valve Ngăn khí bị kéo ngược lại vào van thở ra và giảm thiểu tối đa lỗi của máy thở trong quá trình bệnh nhân tự thở
(28) Neonatal Flow Sensor Cảm biến cho nhi sơ sinh, hoạt động tương tự như cảm biến lưu lượng ở van thở ra.
Cảm biến nhi sơ sinh được đặt ở chặc chữ Y, nên có 1 filter lọc trước khi vào bệnh nhân (27) The Aeroneb Professional Nebulizer
System (Aeroneb Pro) by Aerogen, Inc
Tương tác bên trong hệ thống. Bộ xung khí dung này lien kết điện với hệ thống và sử dụng công nghệ độc quyền tạo nên những hạt nhỏ, vận tốc thấp và vận chuyển thuốc hóa hơi vào trong mạch thở.
The Aeroneb Pro được thiết kế phù họp với mạch thở tiêu chuẩn. Chúng hoạt động mà không phải thay đổi những thông số máy thở của bệnh nhân
Thiết lập hệ thống Đầu vào khí:
Hệ thống yêu cầu nguồn O2 và nguồn Air y tế với áp suất 2.4-6.5 bar.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 60
Gồm 2 kênh riêng biệt (O2 và Air) để kiểm soát nồng độ phần trăm O2 của hỗn hợp khí.
Hình 2.30. Kết nối khí đầu vào [14]
Gắn dây nguồn :
Gắn dây nguồn vào cổng phía sau máy thở như hình. Công suất đầu vào tối đa là 200 W.
Hình 2.31. Cách gắn dây nguồn [14]
Cách gắn dây thở
Kết nối dây thở bệnh nhân, bao gồm bộ làm ẩm (nếu sử dụng), co chữ Y (Y-piece), bẫy nước, và các bộ lọc.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 61 Hình 2.32. Kết nối mạch thở bệnh nhân [14]
Bộ xông khí dung
Bộ xông khí dung Aeroneb Pro hoạt động mà không làm thay đổi các thông số thở ở bệnh nhân và có thể nạp tiếp thuốc vào mà không làm gián đoạn quá trình thở ở bệnh nhân.Sử dụng được với dây thở trẻ sơ sinh, trẻ em, và người lớn. Co nối chữ T đặc trưng cho từng loại dây thở.
a. Gắn bộ xông khí dung
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 62 Hình 2.33. Bộ xông khí dung [14]
b. Đổ thuốc vào bộ xông khí dung
CHÚ Ý: Để tránh hư hỏng bộ xông khí dung, không sử dụng ống tiêm có kim tiêm.
Dung lượng lớn nhất của bộ xông khí dung là 10 ml. Không đổ vượt quá dung lượng cho phép được đánh dấu trên bộ xông khí dung.
Máy nén khí EVair 03 (tùy chọn)
Máy nén khí EVair 03 được xem như phụ kiện tùy chọn trên máy giúp thở Datex- Ohmeda để cung cấp khí air.
Hình 2.34. Máy nén khí [14]
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 63
MÁY THỞ PURITAN BENNETT 840
Máy thở Puritan Bennett 840 là loại máy cao cấp trong việc điều trị hô hấp cấp tính và bán cấp ở những bệnh nhân sơ sinh, trẻ em và người lớn. Các chức năng của máy như:
giao diện người sử dụng, tạo nhịp thở và theo dõi bệnh nhân được thiết kế phù hợp để có thể dễ dàng nâng cấp và cải tiến sau này
Máy thở PB 840 được thiết kế để tạo nhịp thở cho bệnh nhân, với nhiều cách tạo nhịp thở khác nhau, giúp người sử dụng có thể chọn được loại tạo nhịp thở nào phù hợp nhất. Giao diện người sử dụng được thiết kế có tính trực quan đối với người đã biết vận hành máy thở, và chỉ mất rất ít thời gian để hướng dẫn cách sử dụng [9].
Giao diện người sử dụng bao gồm màn hình cảm ứng hiển thị kép DualView™, cho phép hiển thị dữ liệu theo dõi một cách độc lập với dữ liệu cài đặt trên máy để có thể đánh giá được tình trạng của bệnh nhân một cách dễ dàng. Vùng màn hình hiển thị SandBox™
cho phép người sử dụng xem lại các thông số cài đặt trước khi áp dụng cho bệnh nhân.Hệ thống cảnh báo thông minh SmartAlert™ được thiết kế để cung cấp những thông tin cụ thể về nguyên nhân cũng như giải pháp cảnh báo.
Máy thở PB 840 gồm có 2 bộ xử lý trung tâm riêng biệt ( CPUs): một là bộ tạo nhịp thở (BDU) và một là giao diện người sử dụng được minh họa bằng đồ thị (GUI). Bộ tạo nhịp thở hoạt động theo những biến thiên cụ thể khác nhau. Giao diện người sử dụng nhận thông tin về nhịp thở, kết hợp với hệ thống cảnh báo để theo dõi máy thở và phản ứng thở của bệnh nhân. Nó có nhiệm vụ kiểm tra việc hoạt động của bộ tạo nhịp thở có tốt hay không; và ngăn cản lỗi do không có sự làm việc đồng thời giữa bộ điều khiển và các chức năng theo dõi.
Máy thở PB 840 cung cấp các nhịp thở tự nhiên và không tự nhiên với mức đặt trước của áp lực dương cuối kỳ thở ra (PEEP), độ nhạy Trigger, và O2%. Một nhịp thở không tự nhiên có thể do áp lực hoặc thể tích khí kiểm soát, trừ chế độ thở Bilevel vì nó luôn là thở kiểm soát áp lực. Chế độ thông khí tự nhiên cho phép các dòng thở vào của bệnh nhân tăng lên mức 200L/phút, dù có hay không có sự hỗ trợ của áp lực. Hệ thống áp lực cung cấp khí nén cho BDU, và có thể được sử dụng thay thế cho khi trong phòng và khí đóng chai. BDU cung cấp điện năng và trao đổi các thông tin cho bộ nén khí.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 64
Nguồn điện Backup 802 (BPS) cung cấp dòng điện một chiều cho BDU và GUI khi dòng điện xoay chiều bị mất. Nguồn điện BPS này giúp máy thở (khi không có bộ nén khí hoặc bộ làm ẩm) có thể chạy được ít nhất 30 phút; như vậy nguồn điện Backup 802 có thể làm chạy máy khi di chuyển bệnh nhân cần máy thở đi kèm.
Hình 2.35. Máy thở Puritan Bennett 840 [10]
Người vận hành máy cài đặt các chỉ thị và dữ liệu về bệnh nhân vào máy thông qua việc sử dụng màn hình cảm ứng tinh thể lỏng, các nút bấm trên giao diện đồ họa cho người sử dụng GUI . Bộ xử lý trung tâm của bộ phận này (GUI CPU) xử lý các thông tin đó và lưu lại trong bộ nhớ của máy thở. Bộ xử lý trung tâm của bộ phận tạo nhịp thở ( BDU CPU) sẽ sử dụng các thông tin được lưu trữ đó để kiểm soát và theo dõi dòng khí thở chuyển tới và từ bệnh nhân. Những thông tin mới cập nhật được truyền tới và kiểm tra, sử dụng đường truyền 4 chiều giữa bộ tạo nhịp thở giữa các BDU CPUs và GUI CPUs. Sau đó mỗi bộ xử lý CPU sẽ liên tục tiến hành xác minh, xử lý thông tin.
Để giao diện đồ họa người sử dụng GUI có thể theo dõi chức năng của minh, bộ tạo nhịp thở BDU phải lấy và ghi lại các dữ liệu nhận biết ban đầu như: áp lực khí thở vào, áp lực khí thở ra, hướng van thở ra, van thở không khí và ôxy thở vào; rồi sau đó chuyển những dữ liệu đó tới GUI. Ngoài ra BDU còn gửi các thông tin về cài đặt nhịp thở như: giới