Xây dựng quy trình gây vỡ phổi thực nghiệm ứng dụng trong Y học quân sự

T¹p chÝ y - d−îc häc qu©n sù sè 6-2017<br /> <br /> XÂY DỰNG QUY TRÌNH GÂY VỠ PHỔI THỰC NGHIỆM<br /> ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC QUÂN SỰ<br /> Cao Hồng Phúc*; Nguyễn Minh Phương*<br /> TÓM TẮT<br /> Mục tiêu: xây dựng quy trình gây bệnh vỡ phổi trên thực nghiệm. Đối tượng: 30 thỏ trọng<br /> lượng 2,0 - 2,2 kg. Phương pháp: nén thỏ tới áp suất cao từ 4 - 5,5 atm (tương đương với độ<br /> sâu 30 - 45 mét), sau đó quan sát các triệu chứng lâm sàng 30 phút giữa trước và sau thí<br /> nghiệm. Kết quả: tỷ lệ bệnh vỡ phổi thực nghiệm ở cả 3 quy trình 10/10. Tỷ lệ thỏ có nốt xuất<br /> huyết ở phổi trong 3 quy trình 10/10. Tỷ lệ khó thở, rối loạn thăng bằng ở quy trình 3 lần lượt là<br /> 2/10, 2/10 so với quy trình 1 là 0/10 và 1/10, quy trình 2 là 1/10 và 1/10. Kích thước nốt xuất<br /> huyết ở phổi trong quy trình 3 là 30 mm, so với quy trình 1: 2 mm và quy trình 2: 5 mm.<br /> Kết luận: nghiên cứu đã xây dựng được quy trình gây bệnh vỡ phổi thực nghiệm có nội dung:<br /> nén tới áp lực 5,5 atm, tương đương với độ sâu 45 mét, thời gian duy trì 5 phút, tốc độ xả khí<br /> 45 mét/phút (45 x 5 x 45).<br /> * Từ khóa: Vỡ phổi; Thỏ; Y học quân sự; Thực nghiệm.<br /> <br /> Establising the Experimental Pulmonary Barotrauma Protocol.<br /> Applying the Protocol in Military Medicine<br /> Summary<br /> Objectives: To establish the protocol of pulmonary barotrauma on rabbit. Objectives: Adult<br /> rabbits, weight 2.0 - 2.2 kg. Methods: Using the prospective study, observing and describing the<br /> symptoms between pre and post-experiment. Results: The rate of pulmonary barotrauma is<br /> 10/10, appearing all 3 protocols but the incidence of symptoms is different in each protocol. In<br /> rd<br /> the 3 protocol (45 x 5 x 45), it causes much more physical symptoms: unbreathable, balance<br /> rd<br /> disorder. The 3 protocol also causes pathological signs more clearly: pulmonary heamorrage,<br /> aveolar heamorrage, aveolar hole. Conclusion: The pulmonary barotrauma protocol is 45 x 5 x<br /> 45 (45 metre deep, 5 min time, 45 metre/min ascent).<br /> * Key words: Pulmonary barotrauma; Rabbit; Military medicine; Experiment.<br /> <br /> ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Vỡ phổi là vấn đề có thể gặp trong<br /> lâm sàng. Các báo cáo cho thấy, nhiều<br /> bệnh nhân (BN) phải thông khí nhân tạo<br /> hoặc thở máy bị vỡ phổi [10]. Việc can<br /> <br /> thiệp thông khí nhân tạo và thở máy đã<br /> làm căng giãn phế nang và gây biến<br /> chứng cho BN. Đặc biệt ở BN hen phế<br /> quản, bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính,<br /> hội chứng tắc nghẽn đường thở cấp tính.<br /> <br /> * Học viện Quân y<br /> Người phản hồi (Corresponding): Nguyễn Minh Phương (phuongk21@gmail.com)<br /> Ngày nhận bài: 06/05/2017; Ngày phản biện đánh giá bài báo: 16/06/2017<br /> Ngày bài báo được đăng: 27/07/2017<br /> <br /> 19<br /> <br /> T¹p chÝ y - d−îc häc qu©n sù sè 6-2017<br /> Ngoài BN được thông khí nhân tạo, vỡ<br /> phổi còn là tai biến nghề nghiệp của thợ<br /> lặn và những người làm việc dưới nước<br /> [3, 5, 10]. Lafere (2009) thống kê cho thấy<br /> 27,4% trong tổng số 124 thợ lặn bị mắc<br /> bệnh vỡ phổi. Trong số BN này, 58,8% BN<br /> bị biến chứng tắc mạch khí do bóng khí<br /> tràn từ phổi vào mạch máu [5]. Nguy cơ<br /> gây vỡ phổi trong đào tạo lặn cao hơn<br /> bình thường từ 100 - 400 lần. Những<br /> cuộc huấn luyện cấp cứu lặn ngoi lên<br /> nhanh không giới hạn có nguy cơ bị bệnh<br /> vỡ phổi cao hơn bình thường từ 500 1.500 lần [10]. Xuất phát từ cơ sở lý luận<br /> và yêu cầu thực tiễn chúng tôi tiến hành:<br /> Thiết lập mô hình gây vỡ phổi thực nghiệm<br /> trên thỏ.<br /> ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP<br /> NGHIÊN CỨU<br /> 1. Đối tượng nghiên cứu.<br /> Nghiên cứu được tiến hành trên 30<br /> thỏ, trọng lượng 2,0 - 2,2 kg, không phân<br /> biệt đực cái, khỏe mạnh, không mắc bệnh<br /> hô hấp và vận động. Chia thỏ làm 3<br /> nhóm, mỗi nhóm 10 con: nhóm 1 thử<br /> nghiệm với quy trình 1; nhóm 2 thử<br /> nghiệm với quy trình 2 và nhóm 3 thử<br /> nghiệm với quy trình 3.<br /> 2. Phương pháp nghiên cứu.<br /> * Thiết kế nghiên cứu: tiến cứu, quan<br /> sát triệu chứng trước và sau thí nghiệm<br /> 30 phút.<br /> * Phương pháp gây bệnh vỡ phổi: ban<br /> đầu làm hẹp khí quản của thỏ bằng 1 dây<br /> thít một chiều. Thắt từ từ cho đến khi tần<br /> số thở của thỏ giảm chỉ còn 30 lần/phút.<br /> Sau đó gây vỡ phổi thực nghiệm theo<br /> 1 trong 3 quy trình:<br /> 20<br /> <br /> - Quy trình 1 (30 x 5 x 30): nén xuống<br /> độ sâu 30 mét, duy trì 5 phút, xả khí<br /> 30 mét/phút.<br /> - Quy trình 2 (45 x 5 x 30): nén xuống<br /> độ sâu 45 mét, duy trì 5 phút, xả khí<br /> 30 mét/phút.<br /> - Quy trình 3 (45 x 5 x 45): nén xuống<br /> độ sâu 45 mét, duy trì 5 phút, xả khí<br /> 45 mét/phút.<br /> * Tiêu chuẩn chẩn đoán vỡ phổi: có ít<br /> nhất một trong các triệu chứng sau [1, 4]:<br /> - Triệu chứng lâm sàng: khó thở, liệt,<br /> bọt máu ở miệng, rối loạn thăng bằng.<br /> - Xét nghiệm giải phẫu bệnh đại thể và<br /> vi thể: tràn máu khoang màng phổi, tràn<br /> dịch máu khí phế quản, xuất huyết nhu<br /> mô phổi, bóng khí trong lòng mạch, lỗ<br /> thủng phế nang, tràn máu phế nang.<br /> * Chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp<br /> xác định:<br /> - Tỷ lệ thỏ bị bệnh vỡ phổi: xác định số<br /> thỏ bị vỡ phổi/tổng số thỏ thí nghiệm.<br /> Quan sát thỏ trong 30 phút sau gây bệnh.<br /> - Triệu chứng lâm sàng:<br /> + Khó thở: xác định bằng tần số thở,<br /> mức độ cử động thành bụng, góc đầu cổ.<br /> Xác định khó thở khi thỏ thở mạnh, thành<br /> bụng cử động mạnh, thỏ ngửa đầu lên<br /> trên và ra sau để thở.<br /> + Liệt: xác định bằng mức độ vận động<br /> của chân sau. Xác định liệt khi cơ thể<br /> lệch vẹo về một bên và/hoặc chân không<br /> co duỗi bình thường.<br /> + Bọt máu ở miệng: có bọt máu ở<br /> miệng, mũi hoặc 2 bên mép.<br /> + Rối loạn thăng bằng: xác định bằng<br /> mất cân đối khi bò, đi lại, người nghiêng<br /> ngả về 1 bên.<br /> <br /> T¹p chÝ y - d−îc häc qu©n sù sè 6-2017<br /> - Triệu chứng giải phẫu bệnh đại thể<br /> và vi thể: để quan sát giải phẫu bệnh đại<br /> thể, chúng tôi tiến hành phẫu tích thỏ tại<br /> thời điểm thỏ chết hoặc 30 phút sau gây<br /> bệnh nếu thỏ sống đến thời điểm 30 phút.<br /> Tiến hành quan sát các triệu chứng:<br /> + Tràn máu màng phổi: có máu trong<br /> khoang màng phổi.<br /> + Dịch máu trong phế quản: có dịch,<br /> máu trong khí phế quản khi mở ra.<br /> + Xuất huyết phổi: thấy nốt xuất huyết<br /> trên bề mặt phổi.<br /> + Bóng khí tĩnh mạch: thấy bóng khí<br /> trong tĩnh mạch chủ, gan, thận, mạc treo.<br /> + Kích thước nốt xuất huyết: đo đường<br /> kính nốt xuất huyết (mm).<br /> + Xét nghiệm mô bệnh học: quan sát<br /> cấu trúc phế, màng phế nang, có/không<br /> có tế bào hồng cầu trong lòng phế nang<br /> dưới kính hiển vi quang học và điện tử.<br /> * Xử lý số liệu: bằng phần mềm Excel<br /> 2013. So sánh sự khác biệt giữa các quy<br /> trình sử dụng Chi - square test.<br /> KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ<br /> BÀN LUẬN<br /> 1. Kết quả gây bệnh vỡ phổi và đặc<br /> điểm triệu chứng lâm sàng.<br /> Bảng 1: Số thỏ bị vỡ phổi sau thí<br /> nghiệm.<br /> Tình trạng vỡ<br /> phổi<br /> <br /> Quy<br /> trình 1<br /> <br /> Quy<br /> trình 2<br /> <br /> Quy<br /> trình 3<br /> <br /> Số thỏ bị vỡ phổi<br /> <br /> 10<br /> <br /> 10<br /> <br /> 10<br /> <br /> Số thỏ không bị<br /> vỡ phổi<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> Tổng số<br /> <br /> 10<br /> <br /> 10<br /> <br /> 10<br /> <br /> Tỷ lệ thỏ bị bệnh vỡ phổi ở cả 3 quy<br /> trình bằng nhau (10/10). Bệnh vỡ phổi<br /> xuất hiện ngay từ quy trình đầu tiên với<br /> độ sâu 30 mét và tốc độ xả khí<br /> 30 mét/phút. Với tiêu chuẩn chẩn đoán<br /> “có nốt xuất huyết ở phổi”, tỷ lệ bệnh vỡ<br /> phổi là 10/10.<br /> Kết quả của chúng tôi tương đồng với<br /> nghiên cứu của Siermontoski (2015) [9]<br /> khi gây vỡ phổi bằng nén khí với tốc độ<br /> 10 mét/phút tới áp suất tương đương<br /> 30 mét, xả khí với tốc độ 30 mét/phút.<br /> Trong quy trình này, Siermontoski cũng<br /> thu được tỷ lệ thỏ bị bệnh vỡ phổi thực<br /> nghiệm 100%.<br /> Ở quy trình 2 và quy trình 3 với độ sâu<br /> sâu hơn (45 mét) và tốc độ xả khí lớn<br /> hơn (45 mét/phút), tỷ lệ thỏ bị bệnh được<br /> duy trì và còn xuất hiện thêm nhiều triệu<br /> chứng lâm sàng (biểu đồ 2 và biểu đồ 3).<br /> Tuy nhiên, cách làm của chúng tôi<br /> khác với Siermontoski. Siermontoski thực<br /> hiện gây vỡ phổi thực nghiệm bằng cách<br /> gây mê động vật, sau đó bơm khí áp lực<br /> lớn vào trong phổi nhằm tạo ra chênh<br /> lệch áp lực chủ ý giữa trong và ngoài phế<br /> nang gây vỡ phổi. Nghiên cứu này, chúng<br /> tôi không thực hiện trên động vật gây mê,<br /> thay vào đó sử dụng động vật sống và<br /> không can thiệp vào cơ thể, để thỏ thở tự<br /> nhiên. Phương pháp của chúng tôi nhằm<br /> quan sát triệu chứng lâm sàng xuất hiện<br /> sau đó nếu có. Tuy 2 phương pháp thực<br /> hiện khác nhau, nhưng kết quả đạt được<br /> như nhau, tỷ lệ vỡ phổi đều đạt 100%.<br /> Cơ chế gây vỡ phổi của 3 quy trình có<br /> thể là do chênh lệch áp lực chủ ý được<br /> tạo ra. Trước thí nghiệm, khí quản thỏ<br /> được chít hẹp từ bên ngoài da (không<br /> 21<br /> <br /> T¹p chÝ y - d−îc häc qu©n sù sè 6-2017<br /> bộc lộ khí quản) để làm giảm tần số thở<br /> của thỏ còn 30 - 35 lần/phút. Sau đó, tiến<br /> hành xả khí nhanh từ áp lực 4 atm<br /> (30 mét) xuống còn 1 atm (0 mét) trong<br /> 1 phút. Áp lực chênh lệch tương đương<br /> áp lực 3 x 760 mmHg. Như vậy, tính ra<br /> mỗi nhịp thở có sự chênh lệch giữa trong<br /> và ngoài phế nang là 76 mmHg, đủ lớn<br /> gây rách và vỡ phế nang [1]. Kết quả này<br /> phù hợp với nghiên cứu của Adkins<br /> (1991) khi thực hiện gây vỡ phổi trên thỏ<br /> với áp lực chênh lệch 55 cmH2O [2].<br /> Để đánh giá bệnh vỡ phổi cũng như<br /> theo dõi tiến triển của bệnh trên lâm sàng,<br /> chúng tôi quan sát triệu chứng lâm sàng<br /> trên động vật không gây mê. Các triệu<br /> chứng lâm sàng được theo dõi gồm khó<br /> thở, liệt, bọt máu ở miệng và rối loạn<br /> thăng bằng. Kết quả trình bày trong biểu<br /> đồ 1 cho thấy, ở mỗi quy trình gây bệnh,<br /> thỏ đều có triệu chứng lâm sàng, nhưng<br /> mức độ và tỷ lệ khác nhau. Trước hết,<br /> triệu chứng bọt máu trong miệng không<br /> xuất hiện ở trường hợp nào. Các tài liệu<br /> đều ghi nhận có bọt máu ở miệng trào ra<br /> trên BN bị vỡ phổi. Nhưng tỷ lệ chúng tôi<br /> thu được là 0/10, có lẽ mức độ bệnh<br /> chưa đủ nặng hoặc số lượng thỏ nghiên<br /> cứu còn ít, chưa đủ làm bộc phát hết các<br /> triệu chứng.<br /> Biểu đồ 1 còn cho thấy tình trạng khó<br /> thở xuất hiện sau gây bệnh với tỷ lệ tăng<br /> lên ở các quy trình 2 và 3. Ở quy trình 1,<br /> tỷ lệ khó thở là 0/10 (không có thỏ nào bị<br /> khó thở), nhưng ở quy trình 2 và 3, tỷ lệ<br /> này lần lượt 1/10 (10%) và 2/10 (20%).<br /> Cơ chế gây ra khó thở có thể do màng<br /> phế nang bị đứt rách, dịch và máu tràn<br /> vào trong phế quản và phế nang (hình 1B<br /> và 1C). Dịch và máu chiếm chỗ đã làm bít<br /> 22<br /> <br /> tắc đường thở, gây khó thở trên lâm<br /> sàng. Ngoài ra, có thể do máu tràn vào<br /> phế nang (hình 2B và 2C) làm phế nang<br /> đông đặc lại, không có giá trị trao đổi khí,<br /> thỏ bị thiếu oxy và xuất hiện khó thở trên<br /> lâm sàng. Nguyên nhân gây tỷ lệ khó thở<br /> tăng là do tốc độ xả khí tăng đã làm số<br /> lượng và mức độ phế nang bị vỡ tăng, số<br /> lượng phế nang bình thường giảm, dẫn<br /> tới khó thỏ tăng [4].<br /> <br /> Biểu đồ 1: Các triệu chứng lâm sàng xuất<br /> hiện ở thỏ thuộc 3 quy trình nghiên cứu.<br /> Tỷ lệ thỏ liệt xuất hiện như nhau ở cả<br /> 3 quy trình (20%). Tất cả thỏ có triệu<br /> chứng liệt đều có các đặc điểm sau: liệt<br /> 2 chân sau, liệt mềm, phản xạ mất và<br /> cảm giác đau mất. Đây là triệu chứng liệt<br /> của tủy sống, có lẽ do cơ chế tắc mạch<br /> khí gây ra [1, 3]. Khi vỡ phổi, không khí từ<br /> phế nang tràn vào mạch máu và gây tắc<br /> mạch thứ phát (não, tủy sống) [3]. Tắc<br /> mạch khí làm suy giảm đột ngột nuôi<br /> dưỡng ở não và tủy sống, gây liệt cấp<br /> tính trên lâm sàng.<br /> Số liệu còn cho thấy tỷ lệ thỏ bị rối<br /> loạn thăng bằng tăng dần từ 1/10 (quy<br /> trình 1 và 2) đến 2/10 (quy trình 3). Sau<br /> thí nghiệm, thỏ được thả vào chuồng lưu<br /> động vật để theo dõi khả năng thăng<br /> bằng khi đi lại. Quan sát thấy một số thỏ<br /> có triệu chứng đi lảo đảo, thậm chí mất<br /> <br /> T¹p chÝ y - d−îc häc qu©n sù sè 6-2017<br /> định hướng di chuyển, một số khác tương<br /> đối bình thường và không có triệu chứng<br /> rối loạn thăng bằng. Tỷ lệ thỏ có rối loạn<br /> thăng bằng tăng từ quy trình 1 đến quy<br /> trình 3. Nguyên nhân rối loạn thăng bằng<br /> có lẽ do thiếu oxy tiền đình cấp tính. Khi<br /> vỡ phổi, một lượng nhất định phế nang bị<br /> đông đặc, dẫn tới thiếu oxy đột ngột (hình<br /> 2C). Thiếu oxy ảnh hưởng cấp tính đến<br /> tiền đình của thỏ, làm thỏ mất thăng<br /> bằng. Ngoài ra, có thể do bóng khí nhỏ di<br /> chuyển theo mạch máu đến vùng tai trong<br /> và thiếu tuần hoàn tai trong. Cơ chế này<br /> cần được nghiên cứu thêm.<br /> 2. Kết quả mô bệnh học.<br /> * Kết quả mô bệnh học đại thể:<br /> <br /> Biểu đồ 2: Các triệu chứng giải phẫu<br /> bệnh đại thể.<br /> Hiện tượng tràn máu màng phổi không<br /> xuất hiện. Trong tất cả các lô thỏ nghiên<br /> cứu, chúng tôi không thu nhận được ca<br /> bệnh nào có hiện tượng tràn máu màng<br /> phổi. Có lẽ sự chênh lệch áp lực ở phần<br /> trung tâm phổi ít gây co kéo màng phổi<br /> [1], vì thế màng phổi không bị đứt rách,<br /> không có hiện tượng tràn máu màng phổi.<br /> Quan sát tình trạng dịch trong lòng phế<br /> quản, chúng tôi thu được tỷ lệ có dịch<br /> trong phế quản ở quy trình 1 là 2/10, các<br /> <br /> dịch này đầy bọt khí (hình 1B). Tuy nhiên,<br /> tỷ lệ dịch phế quản ở quy trình 2 là 0/10<br /> mặc dù quy trình 2 có áp lực nén lớn hơn<br /> quy trình 1. Nguyên nhân có thể do phổi<br /> bị xẹp (vì máu tràn vào phế nang và gây<br /> bít tắc đường hô hấp), phổi thỏ không đủ<br /> khả năng đẩy dịch ra ngoài. Ở quy trình 3<br /> gặp 2/10 ca bệnh có triệu chứng này.<br /> Quan sát bề mặt phổi ở trạng thái bình<br /> thường, bề mặt phổi hồng hào, xốp,<br /> không có các vết bất thường. Khi quan<br /> sát thỏ ở các lô thí nghiệm, kết quả hình<br /> 3B và 3C cho thấy, trên bề mặt phổi có<br /> nhiều nốt xuất huyết với kích thước khác<br /> nhau. Kích thước nốt xuất huyết phổ biến<br /> 1 - 2 mm (quy trình 1), 3 - 5 mm (quy trình<br /> 2) và 20 - 30 mm (quy trình 3) (bảng 2). Tỷ<br /> lệ xuất huyết phổi của cả 3 mô hình đều<br /> bằng nhau đạt 10/10, nhưng mức độ xuất<br /> huyết (thể hiện qua kích thước nốt xuất<br /> huyết) khác nhau. Sự khác biệt về kích<br /> thước là do chênh lệch áp lực khác nhau.<br /> Ở quy trình 1, chênh lệch áp lực trong và<br /> ngoài phế nang 76 mmHg. Nhưng quy<br /> trình 2 và 3, chênh lệch áp lực 114<br /> mmHg. Sự chênh lệch áp lực này đã đủ<br /> mạnh để gây ra ổ xuất huyết rộng.<br /> Kết quả hình 1 cho thấy, so với lúc<br /> bình thường, thỏ bị vỡ phổi có hiện tượng<br /> tràn ngập dịch và máu trong lòng phế<br /> quản. Dịch có đặc điểm nhiều bọt khí và<br /> cục máu đông. Viêc tràn dịch này đã làm<br /> tắc khí quản, làm đông đặc phổi và gây<br /> các triệu chứng khác nhau trên thỏ. Cục<br /> máu đông xuất hiện trong lòng phế quản<br /> chứng tỏ mạch máu của phổi bị vỡ, máu<br /> tràn vào trong đường thở. Tuy nhiên, cục<br /> máu bị đông ngay, kích thước còn khá<br /> nhỏ. Vì thế, không xuất hiện triệu chứng<br /> bọt máu ở miệng thỏ.<br /> 23<br /> <br />