CHƯƠNG 2. MÁY THỞ VÀ NHỮNG CẬP NHẬT CÔNG NGHỆ
2.1. Cấu tạo máy thở và các thành phần
2.1.3. Các dòng máy thở trên thị trường
Máy thở trên thị trường có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau:
Máy thở xâm lấm và không xâm lấn
Máy thở di động và cố định
Ngoài ra khi phân loại theo nguyên lý cấu tạo ta có thể chia ra các dòng máy thở.
a. Theo cách tạo áp lực
Các máy thở đều dựa vào nguyên lý tạo ra chênh lệch áp lực nhằm đưa khí vào trong và ra ngoài phổi của bệnh nhân để thực hiện quá trình thông khí. Để tạo ra chênh lệch áp lực áp lực này, các máy thở có thể sử dụng áp lực dương, áp lực âm hoặc phối hợp cả hai.
Các máy thở áp lực âm tạo ra áp lực âm ngoài lồng ngực. Áp lực âm ngoài lồng ngực làm nở thành ngực ra và không khí đi vào phổi bệnh nhân. Các loại máy thở này có vẻ rất
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 46
sinh lý nhưng rất khó kiểm soát thông khí cho bệnh nhân và có nhiều hạn chế. Điển hình cho loại máy thở này là “phổi thép” (“iron lung”).[24]
Các máy thở áp lực dương tạo ra áp lực dương bên trong phổi, làm căng và nở phổi ra. Các loại máy thở này tạo ra áp lực dương trong lồng ngực, ngược với sinh lý. Tuy vậy đây là loại máy được dùng phổ biến trong các khoa Điều trị Tích cực vì nó cho phép các bác sĩ hồi sức can thiệp mạnh và kiểm soát tốt hơn thông khí của bệnh nhân.
Ở loại này người ta còn phân chia chúng thành các máy thở thể tích, áp lực và kết hợp giữa thể tích và áp lực. Các máy thở phối hợp áp lực tạo ra áp lực dương trong phổi và áp lực âm ngoài lồng ngực. Việc phối hợp này làm giảm đi áp lực dương trong lồng ngực, hạn chế được nhiều nhược điểm của thông khí nhân tạo áp lực dương.Tuy nhiên hiện tại mới chỉ có máy Engstrom 150 sử dụng phương pháp này nhưng hiệu quả còn rất thấp.
b. Theo dạng năng lượng Năng lượng điện
Một số máy thở sử dụng điện xoay chiều để hoạt động. Hầu hết các máy thở loại này dùng điện để chạy môtơ của quạt thổi, piston. Một số máy hiện đại sử dụng nguồn điện để chạy máy tính, giúp điều khiển hoạt động của máy thở. Một số máy còn có hệ thống ắc-qui hoặc pin sạc, và do vậy máy có thể hoạt động được trong điều kiện không có điện lưới, mất điện hoặc khi vận chuyển bệnh nhân.
Năng lượng khí
Một số máy sử dụng khí nén để chạy máy. Các loại máy thở chạy hoàn toàn bằng khí nén chủ yếu là các máy thở cũ (Bird Mark 7, Bird Mark 8, PR2...). Các máy được vận hành bằng khí nén đều có van giảm áp, đảm bảo máy hoạt động liên tục trong điều kiện áp lực khí nén trong đường ống dẫn không đảm bảo. Các máy chạy hoàn toàn bằng khí nén thường được sử dụng trong quân y, và vận chuyển bệnh nhân. Ngoài ra có một số máy thở sử dụng hiệu ứng gây ra khi có dạng khí chảy tốc độ cao (hiệu ứng Venturi) để tạo năng lượng chạy máy thở (fluidic ventilator). Các máy thở loại này (fluidic) có thể được sử dụng trong các phòng chụp MRI.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 47 Kết hợp năng lượng khí và điện
Hiện nay các máy thở hiện đại được sử dụng trong các khoa Điều trị Tích cực thường kết hợp cả điện và khí nén để hoạt động. Các loại máy này thường dùng 2 nguồn khí nén (ôxy và khí trời) để tạo nên dòng khí thở vào. Tốc độ hình dạng dòng khí thở vào được điều khiển bằng máy tính.
c. Theo hệ thống vận hành khí
Hệ thống vận hành khí là hệ thống sinh ra áp lực dương, tạo nên thì hít vào. Hiểu được hệ thống vận hành khí, chúng ta dễ dàng hiểu được đặc điểm của kiểu dạng thở vào, hiểu được đường cong áp lực và tỷ lệ I/E...Có thể dùng trực tiếp khí nén hoặc gián tiếp thông qua các piston, motor để tạo nên áp lực dương.Khí nén và van giảm áp (PB 7200, PB 840; Servo 900, Servo 300; Evita 2 dura, Evita 4; N.M. Systems Graph; Galileo; Engstrom Erica IV).
Các loại máy dùng khí nén làm hệ thống vận hành khí thường sử dụng van giảm áp.
Sau đó mỗi một loại máy có các cách khác nhau để đưa khí vào tới bệnh nhân. Hầu hết các máy (PB 7200, PB 840, Evita 2 dura, Evita 4,Servo 300....) đều trực tiếp sử dụng khí nén (khí ôxy và khí trời) để đưa thẳng tới bệnh nhân sau khi đã thực hiện trộn ô xy với khí trời.
Servo 900 lại dùng khí nén để nén lực cho một lò xo, sau đó lực lò xo này sẽ nén đàn xếp chứa khí trộn đưa khí tới phổi bệnh nhân. Một số loại máy khác như máy Engstrom Erica 4 lại dùng khí nén để nén túi chứa khí trộn.
Ưu điểm: Hệ thống vận hành khí hoạt động trực tiếp dưới tác dụng của khí nén, nên khả năng tạo áp lực dương rất nhanh, nhạy và mạnh. Các máy này có thể thở PC rất tốt. Một ưu điểm đáng kể khác là máy chạy rất êm không gây ra tiếng ồn.
Nhược điểm: Các máy thở loại này đều đòi hỏi khí nén và ô xy trung tâm. Nếu không có khí nén thì bắt buộc máy phải có thêm hệ thống khí nén đi kèm. Chính 2 điều này làm cho giá máy cao hơn rất nhiều so với các loại máy khác.
Quạt thổi (T-Bird, Esprit...)
Các máy thở loại này dùng quạt thổi tốc độ cao để tạo ra áp lực dương của hệ thống vận hành khí. Các loại máy dùng quạt thổi không cần tới khí nén, nên có thể sử dụng ở những nơi không có khí nén trung tâm. Tốc độ quạt thổi có thể được điều khiển bằng máy
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 48
tính nên có thể tạo nên các dạng dòng khí thở vào khác nhau như dạng vuông, dạng giảm dần, dạng hình sin. Tuy vậy quạt thổi rất dễ hỏng do phải hoạt động liên tục ở mức độ cao.
Piston (Acoma, PB 740, PB 760, Lifecare 100 và 102, Emerson 3-PV, Emerson IMV, MA-1, Bear 2, Sechrist 2200).
Các máy thở loại này dùng piston để tạo ra áp lực dương cho hệ thống vận hành khí.
Nhóm này được chia ra làm 2 loại tuỳ theo kiểu piston.
Piston trục thẳng (Linear piston): loại máy thở sử dụng piston trục thẳng thường tạo ra dạng khí thở vào có tốc độ cố định (dạng vuông) và do vậy làm tăng dần áp lực trong đường thở bệnh nhân. Gần đây một số máy (PB 740, 760) sử dụng chất liệu mới có độ ma sát thấp để sản xuất piston và xylanh, do đó không cần một lực mạnh để di chuyển piston.
Đồng thời tốc độ di chuyển của piston được điều khiển bằng máy tính, nên một số máy có thể tạo ra các dạng dòng thở vào khác như giảm dần, hình sin.
Piston trục cam (Rotary piston): Các máy thở sử dụng piston trục cam sẽ đẩy khí theo kiểu hình sin tạo nén một thì hít vào gần sinh lý hơn so với kiểu dạng hình vuơng. Điển hình cho loại này là Lifecare 100 v 102.
Các máy thở sử dụng piston thường được lựa chọn cho những nơi không có khí nén, trong vận chuyển bệnh nhân.
Thống kê thị trường
Năm 2019, cung ứng 77.000 máy thở là đủ đáp ứng nhu cầu của toàn thế giới. Thế nhưng, riêng thành phố New York ước tính cần thêm 30.000 máy thở trong tháng 4/2020.
Cho tới thời điểm hiện tại, chưa ai có thể tính toán được thế giới sẽ cần tất cả bao nhiêu máy thở cho đến khi dịch Covid-19 kết thúc.
Theo hãng phân tích GlobalData, thế giới hiện đang cần 880.000 máy thở. Hãng sản xuất thiết bị y tế hàng đầu Trung Quốc - Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co. – ước tính nhu cầu sử dụng máy thở trên toàn cầu hiện cao gấp khoảng 10 lần so với số máy hiện có. Trong khi đó, Hiệp hội Hồi sức Tích cực Mỹ dự đoán riêng tại Mỹ, tổng số bệnh nhân Covid-19 cần được máy thở hỗ trợ có thể lên tới khoảng 960.000 người, trong khi Mỹ hiện chỉ có khoảng 200.000 máy thở. Tại Italy, nước có nhiều ca tử vong vì Covid-19 nhất
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 49
thế giới tính tới thời điểm hiện tại, tình trạng thiếu máy thở đã buộc các bác sĩ phải phân loại bệnh nhân được ưu tiên dùng máy thở [16].
Cỏc nhà sản xuất mỏy thở hàng đầu thế giới là Gelinge, Hamilton Medical, Drọger, Mindray, Medtronic, Lửwenstein, Vyaire Medical, Philips, GE Heathcare, và Fisher &
Paykel đều đang nỗ lực tăng công suất sản xuất thêm 30 – 50% nhưng cũng không thể đáp ứng nhu cầu đặt hàng – tăng khoảng 500 – 1000%. Những nhà máy khác đang gấp rút trang bị lại toàn bộ dây chuyền sản xuất để thực hiện các đơn hàng [17].
Hình 2.25. Biểu đồ thống kê tăng trưởng sản xuất máy giúp thở [17]
Các hãng sản xuất máy thở đang phải tăng sản lượng ngay cả khi đại dịch CovidD-19 làm gián đoạn nhiều mắt xích vận chuyển cũng như nguồn cung các linh kiện thiết yếu như ống thở, van, động cơ và bảng mạch điện tử. Một vài linh kiện trong đó được sản xuất tại Trung Quốc, nơi bùng phát dịch bệnh đầu tiên. Trong bối cảnh đó, công ty nào cũng phải tăng gấp đôi, thậm chí gấp 3 công suất bình thường. Một trong các nhà sản xuất máy thở lớn nhất thế giới, Công ty Hamilton Medical AG có trụ sở tại Thụy Sĩ, đặt mục tiêu nâng sản lượng lên khoảng 21.000 máy thở trong năm nay, tăng 6.000 chiếc so với 15.000 máy thở năm ngoái. Còn Công ty Siare Engineering International Group có trụ sở tại Bologna (Italy) với 25 kỹ thuật viên quân đội tham gia lắp ráp các máy hi vọng sẽ tăng gấp 3 sản lượng máy thở hàng tháng.
Thống kê số liệu thị phần các nhà sản xuất máy thở ICU trên toàn cầu năm 2019
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 50
Nhà chế tạo Quốc gia Thị phần (2019)
Getinge Thụy Điển 22%
Hamilton Medical Hoa Kỳ, Thụy Sĩ 22%
Drọger Đức 16%
Mindray Trung Quốc 10%
Medtronic Ireland, Hoa Kỳ 5%
Lửwenstein Medical Đức 3%
Vyaire Medical Hoa Kỳ 3%
GE Healthcare Hoa Kỳ 3%
Philips Respironics Hà Lan 3%
Khác 15%
Đối với thị trường Việt Nam chưa có những thống kê cụ thể về các hãng máy thở.
Tuy nhiên có thể khẳng định hiện tại thị trường máy thở cao cấp tại nước ta là cuộc đua tranh giữa 3 hãng lớn: GE, Medtronic và Drager.
Trước tình hình dịch Covid 19 phức tạp, nhu cầu máy thở đang tăng cao và số lượng máy thở đang khan hiếm. Các dòng máy thở , trợ thở “made in Vietnam” đang xuất hiện.
Tiêu biểu, Công ty TNHH Metran – doanh nghiệp tại Nhật Bản có nhiều năm kinh nghiệm trong việc máy hô hấp nhân tạo cho biết, Metran dự kiến sẽ cung cấp cho thị trường Việt Nam 15.000 máy thở, trong đó đợt đầu sẽ chuyển giao cho đối tác phía Việt Nam 2.000 chiếc để phục vụ cho công tác phòng chống dịch viêm đường hô hấp cấp Covid-19 [18].
Ngày 20/6/2020, Bộ Y tế ra quyết định số 2591/QĐ-BYT chính thức cấp số đăng ký lưu hành cho máy thở Vsmart VFS-510, do Công ty Cổ phần nghiên cứu và sản xuất Vinsmart, thuộc Tập đoàn Vingroup phát triển. Sau khi được cấp phép từ Bộ Y tế, Vingroup có thể tiến hành sản xuất đại trà, cung cấp máy thở cho thị trường trong nước đồng thời sẵn sàng xuất khẩu, nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu điều trị dịch bệnh COVID-19 đang diễn biến phức tạp trên thế giới. Vsmart VFS-510 là mẫu máy thở “made in Vietnam” đầu tiên được công nhận chính thức bởi Bộ Y tế. Sản phẩm đã trải qua các bài đo kiểm chất lượng độc lập,
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 51
được tiến hành đánh giá lâm sàng thông qua việc sử dụng thực tế tại nhiều bệnh viện tuyến đầu như Bệnh viện Bạch Mai, Bệnh viện Quân Y 103, Vinmec... với sự theo dõi, đánh giá sát sao của các bác sĩ chuyên khoa và chuyên gia đầu ngành. Kết quả cho thấy VFS-510 hoàn toàn đáp ứng được các tiêu chí về chất lượng, độ an toàn và chức năng vận hành của Bộ Y tế, cũng như đảm bảo tuân thủ các quy định của pháp luật. Máy thở xâm nhập Vsmart VFS-510 được phát triển dựa trên mẫu PB560 của hãng Medtronic đã được sử dụng phổ biến tại Việt Nam. Trong số đó, 70% các cụm linh kiện là do Vingroup chủ động nghiên cứu để tự sản xuất hoặc nội địa hóa song song với tự chủ sản xuất bàn phím, màn hình hiển thị, vỏ máy, pin. Toàn bộ quá trình phát triển Vsmart VFS-510 đều có sự phối hợp chặt chẽ của Medtronic. Đặc biệt, các kỹ sư của Medtronic đã tham gia cùng Vsmart hiệu chỉnh lại phần mềm của máy nhằm đảm bảo các tính năng của VFS-510 hoàn toàn tương đương với máy gốc PB560 [19].