ECMO là gì? Khi nào bệnh nhân cần can thiệp ECMO?

Thông thường, những người cần được hỗ trợ chỉ sử dụng máy ECMO trong một vài giờ đến một vài ngày, nhưng một số người có thể cần phải sử dụng ECMO trong một vài tuần, tùy thuộc vào diễn tiến bệnh.

Tuần hoàn ngoài cơ thể là gì?

Tuần hoàn ngoài cơ thể là một kỹ thuật nhằm thay thế tạm thời chức năng tim và phổi khi cần phải thực hiện các ca phẫu thuật sửa chữa hoặc thay thế các cấu trúc tim mạch hoặc mạch máu lớn trong cơ thể.

Tuần hoàn ngoài cơ thể (Cardiopulmonary bypass – CPB) được thực hiện nhờ vào các máy tim phổi nhân tạo và phải được điều khiến bởi các bác sĩ và kỹ thuật viên chuyên ngành, có nghiệp vụ chuyên môn cao.

CPB là một hệ thống nửa kín, có thể thay thế hoàn toàn chức năng tim phổi của bệnh nhân nhờ vào hệ thống bơm phối hợp với hệ thống trao đổi khí được nối với bồn chứa ống dẫn, cannula và tim của bệnh nhân. Hệ thống này sẽ tạo ra sự thay đổi về sinh lý trong cơ thể mà sự thay đổi này được kiểm soát có chủ động như huyết áp động mạch, huyết áp tĩnh mạch hệ thống, áp lực tĩnh mạch phổi, các thành phần trong máu, áp lực riêng phần CO2, O2, N2 và thân nhiệt. Từ đó dẫn đến các phản ứng tự điều chỉnh và tự bảo vệ cơ thể của bệnh nhân.

Tuần hoàn ngoài cơ thể có thể thay thế hoàn toàn hoặc hỗ trợ một phần hoạt động của hệ tim phổi, hoặc cũng có thể là thay thế hoàn toàn nhưng đặt cùng lúc nhiều cannula ở nhiều vị trí khác nhau kết hợp với ngừng tuần hoàn tạm thời.

ECMO cũng là một trong những phương pháp hỗ trợ trao đổi oxy qua hệ tuần hoàn ngoài cơ thể.

Như thế nào là ECMO?

ECMO - Oxy hóa qua màng ngoài cơ thể (Extracorporeal membrane oxygenation) là phương pháp oxy hóa qua màng ngoài cơ thể, sử dụng một hệ tuần hoàn để thực hiện quá trình trao đổi oxy ở bên ngoài của cơ thể nhằm hỗ trợ và duy trì chức năng sống ở các bệnh nhân suy tuần hoàn hoặc suy hô hấp nặng.

Hình minh họa hoạt động của ECMO. (Ảnh: JACC).

Trong đó, tuần hoàn ngoài cơ thể là một kỹ thuật nhằm thay thế tạm thời chức năng tim và phổi khi cần phải thực hiện các ca phẫu thuật sửa chữa hoặc thay thế các cấu trúc tim mạch hoặc mạch máu lớn trong cơ thể.

Tuần hoàn ngoài cơ thể được thực hiện nhờ vào các máy tim phổi nhân tạo và phải được điều khiển bởi các bác sĩ và kỹ thuật viên chuyên ngành, có nghiệp vụ chuyên môn cao.

Đây là một hệ thống nửa kín, có thể thay thế hoàn toàn chức năng tim phổi của bệnh nhân nhờ vào hệ thống bơm phối hợp với hệ thống trao đổi khí được nối với bồn chứa ống dẫn, cannula và tim của bệnh nhân.

Hệ thống này sẽ tạo ra sự thay đổi về sinh lý trong cơ thể mà sự thay đổi này được kiểm soát có chủ động như huyết áp động mạch, huyết áp tĩnh mạch hệ thống, áp lực tĩnh mạch phổi, các thành phần trong máu, áp lực riêng phần CO₂, O₂, N₂ và thân nhiệt. Từ đó dẫn đến các phản ứng tự điều chỉnh và tự bảo vệ cơ thể của bệnh nhân.

Tuần hoàn ngoài cơ thể có thể thay thế hoàn toàn hoặc hỗ trợ một phần hoạt động của hệ tim phổi, hoặc cũng có thể là thay thế hoàn toàn nhưng đặt cùng lúc nhiều cannula ở nhiều vị trí khác nhau kết hợp với ngừng tuần hoàn tạm thời.

Nguyên lý hoạt động của ECMO

Hệ thống ECMO được kết nối với cơ thể bệnh nhân qua các ống nhựa (ống cannula) được đặt trong các động mạch, tĩnh mạch lớn ở chân, cổ và ngực.

Hệ thống máy ECMO lấy máu từ cơ thể bệnh nhân bơm qua màng trao đổi oxy của hệ thống phổi nhân tạo. Tại đây, dịch thẩm tách chạy xung quanh màng tạo nên sự chênh lệch về áp suất thẩm thấu và nồng độ là điều kiện để diễn ra quá trình trao đổi dịch và các chất hòa tan, đồng thời quá trình này cũng làm tăng lượng oxy trong máu và giúp đào thải bớt carbon dioxide ra ngoài.

Sau đó, bằng việc sử dụng một lực bơm bằng với sức co bóp của tim, ECMO lại giúp đưa máu đã qua trao đổi khí và chất trở về với hệ tuần hoàn của cơ thể.

Có hai cấu hình trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể là tĩnh mạch-tĩnh mạch và tĩnh mạch-động mạch. Cấu hình tĩnh mạch - động mạch được sử dụng nhằm đảm bảo cả về trao đổi khí và hỗ trợ huyết động. Còn cấu hình tĩnh mạch-tĩnh mạch sử dụng chủ yếu để đảm bảo nhu cầu về oxy và thể tích tuần hoàn cho cơ thể.

Mô phỏng hoạt động của máy thở (trước) và ECMO (sau). (Video: Texas Children’s Hospital).

Khi nào cần can thiệp ECMO?

Đối tượng cần sử dụng ECMO là những bệnh nhân mắc bệnh lý nặng, có nguy cơ ngừng hô hấp hoặc ngừng tuần hoàn, đe dọa đến tính mạng.

ECMO được sử dụng khi phổi không có đủ khả năng cung cấp oxy cho cơ thể ngay cả khi đã cho hỗ trợ thở máy oxy ví dụ như trường hợp viêm phổi nặng có biến chứng suy hô hấp, hay bệnh nhân chẩn đoán phù phổi cấp kèm theo biểu hiện suy hô hấp nặng...

Hoặc khi phổi không thể thải trừ carbon dioxide ngay cả khi đã có sự hỗ trợ từ máy thở, hoạt động bơm của tim không đủ cung cấp máu cho cơ thể.

Hoặc có thể chỉ định áp dụng cho những trường hợp bị bệnh lý về tim phổi và đang trong thời gian chờ nội tạng để được cấy ghép.

Chỉ định của ECMO

• Phổi không có đủ khả năng cung cấp oxy cho cơ thể ngay cả khi đã cho hỗ trợ thở máy oxy ví dụ như trường hợp viêm phổi nặng có biến chứng suy hô hấp, hay bệnh nhân chẩn đoán phù phổi cấp kèm theo biểu hiện suy hô hấp nặng...
• Phổi không thể thải trừ carbon dioxide ngay cả khi đã có sự hỗ trợ từ máy thở.
• Hoạt động bơm của tim không đủ cung cấp máu cho cơ thể.
• Hoặc có thể chỉ định áp dụng cho những trường hợp bị bệnh lý về tim phổi và đang trong thời gian chờ nội tạng để được cấy ghép.

Cấu tạo hệ thống máy tim phổi nhân tạo

Một hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể ECMO bao gồm:

• Ống cannula, là thông tiếp cận mạch máu
• Ống dẫn máu có tráng phủ heparin để tránh làm đông máu trong quá trình hoạt động ECMO.
  Màng trao đổi oxy: được cấu tạo bởi hàng ngàn các sợi rỗng cho phép các tế bào hồng cầu đi vào và tiếp xúc gần với khí lưu thông.
• Bơm máu: có thể là dạng bơm trục lăn hoặc bơm ly tâm. Các nghiên cứu đã chỉ ra dùng bơm ly tâm sẽ thích hợp hơn đối với hệ tuần hoàn ngoài cơ thể do nó ít gây tan máu hơn bơm trục lăn.
• Bộ trao đổi nhiệt nhằm giữ ấm cho máu khi nó đi qua hệ thống tuần hoàn ngoài cơ thể, tránh xảy ra hiện tượng mất nhiệt khi dòng máu ngoài cơ thể lớn.

Quá trình trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể

Hệ thống ECMO được kết nối với cơ thể bệnh nhân qua các ống cannula được đặt trong các động mạch, tĩnh mạch lớn ở chân, cổ và ngực.

Hệ thống máy ECMO lấy máu từ cơ thể bệnh nhân bơm qua màng trao đổi oxy của hệ thống phổi nhân tạo. Tại đây, dịch thẩm tách chạy xung quanh màng tạo nên sự chênh lệch về áp suất thẩm thấu và nồng độ là điều kiện để diễn ra quá trình trao đổi dịch và các chất hòa tan, đồng thời quá trình này cũng làm tăng lượng oxy trong máu và giúp đào thải bớt carbon dioxide ra ngoài. Sau đó, bằng việc sử dụng một lực bơm bằng với sức co bóp của tim, ECMO lại giúp đưa máu đã qua trao đổi khí và chất trở về với hệ tuần hoàn của cơ thể.

Có hai cấu hình trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể là tĩnh mạch-tĩnh mạch và tĩnh mạch-động mạch. Cấu hình tĩnh mạch - động mạch được sử dụng nhằm đảm bảo cả về trao đổi khí và hỗ trợ huyết động. Còn cấu hình tĩnh mạch-tĩnh mạch sử dụng chủ yếu để đảm bảo nhu cầu về oxy và thể tích tuần hoàn cho cơ thể.

Quá trình trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể.

Một số nguy cơ biến chứng có thể xảy ra ở những bệnh nhân sử dụng ECMO

Trao đổi oxy qua màng ngoài cơ thể có thể dẫn đến một số biến chứng bao gồm:

• Xuất huyết có thể xảy ra ở các bộ phận khác nhau trong cơ thể như não, phổi và đôi khi là xuất huyết ở tại các vị trí đặt ống thông. Điều này xảy ra do việc sử dụng thuốc chống đông trong quá trình sử dụng ECMO. Bởi vậy cần thăm khám, xét nghiệm kỹ càng trước khi tiến hành thực hiện ECMO và theo dõi bệnh nhân sát xao trong suốt quá trình chạy máy để đảm bảo an toàn và phát hiện kịp thời các biến chứng.
• Nhiễm trùng: do là hệ thống trao đổi oxy bên ngoài màng cơ thể và được nối trực tiếp với các mạch máu trong cơ thể nên nguy cơ nhiễm trùng là rất cao và nếu không được phát hiện xử lý kịp thời sẽ dẫn đến nguy cơ nhiễm trùng huyết ảnh hưởng đến tính mạng bệnh nhân.
• Suy thận xảy ra khi hệ thống ECMO không cung cấp đủ máu cho thận, thường gặp là suy thận cấp.
• Đột quỵ: do tắc mạch hoặc do hệ thống không cung cấp và phân phối đủ máu cho một số vùng trên não.
• ECMO cũng có thể gây tổn thương tại các vùng đặt ống.