Mục tiêu cung cấp oxy trong ICU: thận trọng hay thoải mái?

1 Giới thiệu

Hành tinh của chúng ta được sinh ra cách đây khoảng 4,8 tỷ năm. Bầu khí quyển của trái đất không chứa oxy trong giai đoạn đầu hình thành. Vi khuẩn lam, một trong những dạng sống sớm nhất trên trái đất, tạo ra oxy bằng quá trình quang hợp dẫn đến sự gia tăng lượng oxy trong khí quyển, tiếp theo là sự tiến hóa của các sinh vật sống phức tạp, khoảng một tỷ năm sau khi hành tinh của chúng ta ra đời [1]. Vài tỷ năm sau, vào năm 1774, Joseph Priestly đã xác định oxy là chất khí duy trì sự sống trên trái đất [2]. Hơn một thế kỷ sau, vào năm 1885, George Holtzapple đã báo cáo về việc sử dụng oxy để điều trị viêm phổi [3]. Lorraine Smith lần đầu tiên báo cáo về tác dụng gây độc cấp tính của oxy ở chuột thí nghiệm. Ông lưu ý rằng tác dụng độc hại của oxy tăng dần khi nồng độ oxy trong máu cao hơn [4].

2 Tăng oxy là gì?

Tăng oxy máu ngụ ý tiếp xúc với mức áp suất riêng phần của oxy cao hơn bình thường ở cấp độ tế bào và mô [5]. Thông thường, cho thở oxy tùy thích được nhiều bs lâm sàng áp dụng như 1 biện pháp phòng ngừa tình trạng thiếu oxy ngoài ý muốn [6]. Vấn đề phức tạp hơn là việc đo nồng độ oxy trong máu liên tục không thể xác định được tình trạng tăng oxy máu. Trong một nghiên cứu đoàn hệ quan sát từ một khoa ICU nội, trong tuần đầu tiên thở máy, PaO2 tính theo thời gian trung bình là 144 mmHg; ngoài ra, PaO2 >80 mmHg trong 80% tổng thời gian thở máy [7]. Tăng oxy máu đã được định nghĩa khác nhau [8]; PaO2 ở mức 100–125 mmHg được coi là biểu hiện tình trạng tăng oxy máu nhẹ, trong khi mức cao hơn 200 mmHg biểu thị tình trạng tăng oxy máu nghiêm trọng [9].

3 Hậu quả sinh lý của tình trạng tăng oxy máu?

Lorraine Smith lần đầu tiên báo cáo về khả năng gây hại do sử dụng oxy quá mức và mô tả những thay đổi cấp tính ở phổi liên quan đến tình trạng tăng oxy máu ở chuột thí nghiệm [4]. Phân tử oxy có đặc tính độc đáo là “chất nhận electron”. Tuy nhiên, các electron mới nhận vẫn chưa ghép cặp và được gọi là gốc oxy tự do. Các gốc oxy tự do tham gia vào các phản ứng sinh học đại diện cho các loại oxy phản ứng (ROS) [10]. ROS đóng vai trò sinh lý quan trọng trong việc loại bỏ các tế bào bị đột biến hoặc bị hư hỏng. Quá trình này được gọi là apoptosis và cho phép tạo ra các tế bào mới thay thế các tế bào bị đột biến hoặc bị hư hỏng. Tăng oxy máu có thể dẫn đến sự gia tăng nồng độ ROS. Thông thường, các chất chống oxy hóa, bao gồm superoxide effutase, catalase, Vitamin C và E sẽ loại bỏ ROS quá mức. Tuy nhiên, khi đối mặt với tình trạng tăng oxy máu, các cơ chế chống oxy hóa nhanh chóng bị áp đảo, dẫn đến sự phá hủy các tế bào bình thường do quá nhiều ROS, dẫn đến các tác động có hại ở các cơ quan khác nhau [11] (Hình 1.1). Các tác động lâm sàng của tình trạng tăng oxy máu được tóm tắt trong Bảng 1.1.

3.1 Phổi

Mất hoạt động của các nhung mao đến viêm khí phế quản là một trong những biểu hiện độc hại sớm của tình trạng tăng oxy máu trong phổi, đặc trưng bởi đau vùng dưới xương ức, ho và khó thở. Vì oxy được hấp thu nhanh hơn nhiều so với nitơ từ phế nang nên xảy ra hiện tượng xẹp phế nang [12]. Mức FiO2 cao dẫn đến những thay đổi sinh lý bệnh ở phổi tương tự như những thay đổi xảy ra trong hội chứng suy hô hấp cấp tính (ARDS). Những phát hiện trên chụp X quang ngực và hình ảnh CT thường không thể phân biệt được với những thay đổi X quang quan sát được trong ARDS (Table 1.1).

3.2 Đáp ứng co mạch

Oxy ức chế oxit nitric, một chất làm giãn mạch tự nhiên. Sự ức chế oxit nitric dẫn đến tác dụng co mạch ở nồng độ oxy cao, dẫn đến lưu lượng máu đến các cơ quan quan trọng bị suy giảm [13]. Co mạch vành có thể xảy ra sau đó, dẫn đến thiếu máu cơ tim cấp tính [14].

3.3 Kiểm soát thở

Việc sử dụng FiO2 cao thường dẫn đến tiến triển của chứng tăng CO2 máu, đặc biệt rõ ràng ở những bệnh nhân bị đợt cấp của bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD). Thông thường, phản ứng tăng CO2 được cho là do ức chế trung khu điều hòa hô hấp do thiếu oxy [15]. Mức FiO2 cao có thể dẫn đến giảm thông khí phút ban đầu và tăng mức PaCO2. Tuy nhiên, với việc tiếp tục điều trị bằng oxy ở cùng mức FiO2 trong hơn 15 phút, mức giảm thông khí phút ban đầu sẽ giảm đi đáng kể [16]. Sự loại bỏ cơ chế co mạch phổi do thiếu oxy gây ra là lời giải thích hợp lý hơn cho sự tiến triển của chứng tăng CO2 máu. Nồng độ FiO2 cao dẫn đến giãn mạch ở các vùng thiếu oxy của phổi, làm chuyển hướng lưu lượng máu sang các vùng ít thông khí hơn, dẫn đến shunt trong phổi và tăng CO2 máu [17, 18]. Ngoài ra, khi nồng độ FiO2 tăng lên, độ bão hòa oxy của hemoglobin cũng tăng lên. Sự gia tăng độ bão hòa oxy dẫn đến việc loại bỏ carbon dioxide khỏi hemoglobin trong phổi bằng hiệu ứng Haldane ngược. Tuy nhiên, nếu thông khí vẫn ở mức thấp, điều thường xảy ra ở bệnh nhân mắc COPD, việc đào thải carbon dioxide bị suy giảm, dẫn đến tăng CO2 máu.

4 Bằng chứng lâm sàng gợi ý điều gì trong thực tiễn điều trị?

Hiệu quả lâm sàng của việc cung cấp oxy nhắm vào các mức độ PaO2 hoặc độ bão hòa oxy khác nhau là trọng tâm của một số nghiên cứu (Table 1.2).

4.1 Cung cấp oxy ở bệnh nhân STEMI - nghiên cứu AVOID

Hầu hết bệnh nhân nhồi máu cơ tim cấp được cho thở oxy. Sự can thiệp điều trị này dựa trên tiền đề rằng việc bổ sung oxy sẽ cải thiện việc cung cấp oxy và giảm tổn thương cho cơ tim thiếu máu cục bộ [19]. Tuy nhiên, việc bổ sung oxy ở bệnh nhân nhồi máu cơ tim ST chênh lên (STEMI) có cải thiện kết cục lâm sàng không?

Nghiên cứu AVOID là một nghiên cứu ngẫu nhiên có đối chứng (RCT) đa trung tâm được thực hiện bởi dịch vụ xe cứu thương ở Melbourne, Australia [20]. Nghiên cứu bao gồm những bệnh nhân mắc STEMI và có SpO2 nền > 94%. Nhóm can thiệp được cung cấp oxy ở mức 8 L/phút qua mask; nhóm đối chứng không được thở oxy. Aspirin, 300 mg đường uống, được nhân viên y tế cấp cho tất cả bệnh nhân. Tiếp tục điều trị bằng thuốc kháng tiểu cầu, thuốc chống đông và can thiệp qua da dựa trên các phác đồ tại địa phương. Việc bổ sung oxy không liên quan đến tác dụng có lợi trong nghiên cứu này ở những bệnh nhân mắc STEMI. Ngược lại, trong số những bệnh nhân được thở oxy, kích thước vùng nhồi máu tăng lên được ghi nhận vào thời điểm 6 tháng trên phim chụp cộng hưởng từ. Ngoài ra, tỷ lệ nhồi máu cơ tim tái phát và rối loạn nhịp tim cao hơn cũng được ghi nhận khi sử dụng oxy.

4.2 Nghiên cứu Oxygen-ICU

Một số nghiên cứu RCT được công bố gần đây đã đánh giá ảnh hưởng của nồng độ oxy đối với bệnh nhân thở máy trong ICU. Nghiên cứu OXYGEN-ICU, một RCT đơn trung tâm, đã đánh giá tác động của liệu pháp oxy trong ICU nội khoa-phẫu thuật ở Ý. Nghiên cứu bao gồm những bệnh nhân dự kiến phải nằm ICU lâu hơn 72 giờ. Ở nhóm hạn chế, mức PaO2 mục tiêu được đặt trong khoảng từ 70 đến 100 mmHg với mức bão hòa từ 94 đến 98%. Ở nhóm sau, cho phép mức PaO2 tối đa lên tới 150 mmHg và mức bão hòa từ 97 đến 100%. Có sự khác biệt rõ ràng về mức PaO2 trung bình hàng ngày tính theo thời gian giữa nhóm theo xu hướng tự do và nhóm thận trọng (102 mmHg, IQR: 88–116 so với 87 mmHg, IQR: 79–97). Nghiên cứu này cho thấy tỷ lệ tử vong tại ICU cao hơn đáng kể khi sử dụng liệu pháp oxy thoải mái (20,2% so với 11,6%, p = 0,01). Hơn nữa, tỷ lệ sốc mới khởi phát, suy gan và nhiễm khuẩn huyết thấp hơn khi sử dụng liệu pháp oxy thận trọng [21].

4.3 Nghiên cứu ICU-ROX

Nhóm nghiên cứu Lâm sàng-Hội ICU Úc và New Zealand (ANZICS-CTG) đã thực hiện một nghiên cứu đa trung tâm trên những bệnh nhân thở máy [22]. Nghiên cứu ICU-ROX đã chọn ngẫu nhiên các bệnh nhân ở nhóm thở oxy hạn chế với độ bão hòa oxy được duy trì trong khoảng từ 91 đến 96%. Nếu độ bão hòa oxy vượt quá phạm vi này, mức FiO2 sẽ giảm xuống mức mục tiêu. Mức FiO2 giảm xuống 0,21 nếu đạt được mức bão hòa mục tiêu. Ở nhóm thở oxy thoải mái, không có biện pháp cụ thể nào được thực hiện để hạn chế mức FiO2, với việc duy trì mức bão hòa từ 91 đến 100%. Không có sự khác biệt đáng kể được ghi nhận giữa hai nhóm về số ngày không sử dụng máy thở vào ngày 28 (hạn chế và thoải mái: 21,3 ngày so với 22,1 ngày). Ngoài ra, tỷ lệ tử vong trong 90 và 180 ngày cũng không khác biệt đáng kể giữa các nhóm. Khi phân tích dưới nhóm, các tác dụng có hại có thể xảy ra đã được ghi nhận khi sử dụng liệu pháp oxy thoải mái ở những bệnh nhân mắc bệnh não do thiếu oxy-thiếu máu cục bộ (HIE). Những bệnh nhân HIE được điều trị bằng oxy thoải mái có số ngày không thở máy ít hơn, tỷ lệ tử vong trong 180 ngày cao hơn và tỷ lệ xảy ra kết cục bất lợi cao hơn trên Thang điểm Glasgow sau 180 ngày. Ở những bệnh nhân bị các loại tổn thương não khác, liệu pháp oxy thoải mái có xu hướng tăng khả năng sống sót sau 90 ngày [23]. Tuy nhiên, những phát hiện này đang tạo ra giả thuyết và cần được đánh giá trong các nghiên cứu có đối chứng trong tương lai.

4.4 Nghiên cứu HYPERS2S

Một nghiên cứu đa trung tâm của Pháp đã so sánh hai mức độ trị liệu bằng oxy ở những bệnh nhân bị sốc nhiễm trùng phải thở máy. Ở nhóm thở thoải mái, FiO2 được duy trì ở mức 100% trong 24 giờ thông khí đầu tiên. Trong nhóm hạn chế, độ bão hòa oxy được duy trì trong khoảng 88–95%. Nghiên cứu đã bị dừng sớm do có lo ngại về sự an toàn của việc sử dụng oxy 100%. Tại thời điểm ngừng nghiên cứu, tỷ lệ tử vong trong 28 ngày cao hơn ở những bệnh nhân được thở oxy 100%. Sự gia tăng đáng kể về tỷ lệ chung của các tác dụng phụ nghiêm trọng cũng được ghi nhận khi sử dụng oxy 100%. Tỷ lệ suy nhược mắc phải ở ICU cao gấp đôi khi sử dụng liệu pháp oxy thoải mái; tỷ lệ xẹp phổi cũng cao hơn đáng kể [24].

4.5 Nghiên cứu LOCO2

Nghiên cứu LOCO2 là một RCT đa trung tâm được thực hiện trên 13 ICU ở Pháp [25]. Nghiên cứu bao gồm những bệnh nhân đang thở máy để điều trị ARDS theo tiêu chí Berlin [26]. Ở nhóm thận trọng, mức PaO2 được nhắm mục tiêu trong khoảng từ 55 đến 70 mmHg với độ bão hòa oxy được duy trì trong khoảng 88 -92%. Ở nhóm thở thoải mái, mục tiêu đặt ra là PaO2 90–105 mmHg, với mức độ bão hòa từ 96% trở lên. Không có sự khác biệt nào được quan sát thấy về tử vong do bất kỳ nguyên nhân nào sau 28 ngày, kết quả chính. Trong số các kết quả phụ, tỷ lệ tử vong trong 90 ngày cao hơn khi điều trị hạn chế so với điều trị thoải mái. Điều quan trọng là tỷ lệ thiếu máu cục bộ mạc treo cao hơn đáng kể được ghi nhận ở nhóm hạn chế (5% so với 0%). Dựa trên phát hiện bất lợi này, nghiên cứu đã bị dừng lại sau khi tiến hành trên 205 bệnh nhân do lo ngại về an toàn.

4.6 Nghiên cứu HOT-ICU

Những bệnh nhân nặng bị suy hô hấp do thiếu oxy cấp tính từ 35 ICU đã được đưa vào nghiên cứu HOT-ICU. Bệnh nhân được bổ sung oxy với tốc độ dòng tối thiểu là 10 L/phút thông qua hệ thống mở hoặc FiO2 tối thiểu là 0,5 thông qua hệ thống kín (cả thông khí xâm lấn và không xâm lấn) và dự kiến sẽ cần bổ sung oxy trong ít nhất 24 giờ. Ở nhóm hạn chế, PaO2 mục tiêu được đặt ở mức 60 mmHg so với 90 mmHg ở nhóm thở thoải mái. Tỷ lệ tử vong trong 90 ngày, kết quả chính, không khác biệt đáng kể giữa nhóm hạn chế và nhóm thoải mái (42,9% so với 42,4%, p = 0,64). Trong số các kết cục phụ, không có ý nghĩa thống kê về số ngày sống mà không cần hỗ trợ và số ngày sống sau khi xuất viện. Nghiên cứu này ủng hộ mục tiêu PaO2 thấp hơn là 60 mmHg so với 90 mmHg ở bệnh nhân suy hô hấp thiếu oxy cấp tính mà không có kết cục lâm sàng bất lợi [27].

4.7 Nghiên cứu PILOT

Nghiên cứu ngẫu nhiên theo cụm PILOT - một trung tâm đã đánh giá độ bão hòa oxy ở mức thấp (88–92%), trung bình (92–96%) và cao (96–100%) ở những bệnh nhân thở máy ở khoa cấp cứu và ICU. RCT này thu nhận 2987 bệnh nhân; 2541 đã được đưa vào phân tích chính. Số ngày không sử dụng máy thở vào ngày thứ 28, kết quả chính, là tương tự ở ba nhóm. Số ngày không thở máy trung bình là 20 (IQR: 0–25), 21 (IQR: 0–25) và 21 (IQR: 0–26) ở các nhóm bão hòa oxy thấp, trung bình và cao tương ứng (p = 0,81). Tỷ lệ tử vong trong 28 ngày cũng tương tự giữa ba nhóm. Nghiên cứu PILOT gợi ý rằng việc nhắm tới mục tiêu độ bão hòa oxy thấp từ 90% trở xuống sẽ không rút ngắn thời gian hỗ trợ máy thở hoặc cải thiện khả năng sống sót so với mục tiêu trung bình hoặc cao [28].

4.8 Mục tiêu oxy hóa trong bệnh não thiếu oxy-thiếu máu cục bộ

Nghiên cứu BOX không chứng thực các kết quả phân tích phân nhóm của nghiên cứu ICU-ROX cho thấy kết cục xấu hơn liên quan đến mục tiêu oxy hóa cao hơn ở những bệnh nhân mắc bệnh não do thiếu oxy-thiếu máu cục bộ. Trong nghiên cứu trung tâm duy nhất này, mục tiêu hạn chế oxy (PaO2 68–75) được so sánh với mục tiêu tự do (PaO2 98–105 mm Hg) ở những người sống sót hôn mê do ngừng tim ngoại viện. RCT này không cho thấy sự khác biệt đáng kể về tỷ lệ tử vong hoặc khuyết tật nghiêm trọng sau 90 ngày, kết quả chính, giữa chiến lược oxy hóa hạn chế và chiến lược cung cấp oxy tự do [29].