Nghiên cứu pha loãng máu đẳng thể tích trên bệnh nhân phẫu thuật thay khớp háng toàn phần

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN QUÂN Y ***** TỐNG XUÂN HÙNG NGHIÊN CỨU PHA LOÃNG MÁU ĐẲNG THỂ TÍCH TRÊN BỆNH NHÂN PHẪU THUẬT THAY KHỚP HÁNG TOÀN PHẦN Chuyên ngành : GÂY MÊ HỒI SỨC Mã số : 62. 72. 33. 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC Người hướng dẫn khoa học : 1. GS. NGUYỄN THỤ 2. GS.TS. NGUYỄN TIẾN BÌNH HÀ NỘI - 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN QUÂN Y ***** TỐNG XUÂN HÙNG NGHIÊN CỨU PHA LOÃNG MÁU ĐẲNG THỂ TÍCH TRÊN BỆNH NHÂN PHẪU THUẬT THAY KHỚP HÁNG TOÀN PHẦN LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC HÀ NỘI - 2009 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, Ban Giám đốc Học viện Quân y, Phòng Sau đại học, Hệ Sau đại học, Bộ môn Gây mê Hồi sức, cùng tập thể Thầy Cô giáo và cán bộ nhân viên của Học viên Quân y đã tổ chức, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu tại Học viện. Tôi xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, Ban Giám đốc Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi học tập và hoàn thành công trình nghiên cứu của mình. Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của Khoa Phẫu thuật Gây mê Hồi sức, Khoa Phẫu thuật khớp-Viện chấn thương chỉnh hình Quân đội, Khoa Huyết học, Khoa Sinh hoá, Khoa Truyền máu - Bệnh viện TƯQĐ 108, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thu thập số liệu nghiên cứu. Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS. Nguyễn Thụ và GS.TS. Nguyễn Tiến Bình, là những người Thầy trực tiếp hướng dẫn, luôn tận tình giúp đỡ, động viên tôi từ lúc hình thành những ý tưởng ban đầu của đề tài nghiên cứu cho đến khi hoàn thành luận án. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới: GS.TS. Lê Xuân Thục, PGS.TS. Phan Đình Kỷ, PGS.TS. Trần Duy Anh, PGS.TS. Nguyễn Việt Tiến, PGS.TS. Nguyễn Thị Thu Hà, PGS. Chu Mạnh Khoa, PGS.TS. Nguyễn Quốc Kính, PGS.TS. Phạm Quang Vinh, PGS.TS. Trần Đình Chiến, TS. Công Quyết Thắng, TS. Nguyễn Đắc Nghĩa, TS. Hoàng Văn Chương là những người Thầy tận tâm đã đóng góp những ý kiến khoa học quí báu cho luận án của tôi được hoàn chỉnh. Xin chân thành cảm ơn những người bạn, đồng nghiệp luôn chia sẻ và động viên khuyến khích tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình tôi, đây là nguồn động viên, giúp đỡ tôi cả về vật chất và tinh thần, giúp tôi khắc phục và vượt qua mọi khó khăn trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận án. Tác giả Tống Xuân Hùng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Tống Xuân Hùng MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các biểu đồ Danh mục các hình Danh mục các ảnh ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................1 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................3 1.1. Một số nguy cơ của thay khớp háng toàn phần ........................................3 1.1.1. Mất máu trong và sau mổ thay khớp háng toàn phần .........................3 1.1.2. Thay đổi huyết động, giảm oxy trong máu .........................................4 1.1.3. Huyết khối ...........................................................................................5 1.2. Nguy cơ khi truyền máu đồng loại............................................................6 1.3. Một số biện pháp làm giảm truyền máu đồng loại trong phẫu thuật ........9 1.3.1. Truyền máu tự thân .............................................................................9 1.3.2. Sử dụng thuốc cầm máu....................................................................11 1.3.3. Hạ huyết áp kiểm soát trong phẫu thuật............................................12 1.3.4. Hạn chế chấn thương do phẫu thuật..................................................12 1.4. Pha loãng máu đẳng thể tích ..................................................................13 1.4.1. Cơ sở sinh lý và vận chuyển oxy của máu........................................13 1.4.2. Cơ sở sinh lý huyết động...................................................................20 1.4.3. Đáp ứng của cơ thể với pha loãng máu đẳng thể tích.......................22 1.4.4. Tình hình nghiên cứu pha loãng máu đẳng thể tích..........................26 1.4.5. Chống chỉ định pha loãng máu đẳng thể tích....................................32 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........33 2.1. Đối tượng nghiên cứu..............................................................................33 2.1.1. Tiêu chuẩn lựa chọn ..........................................................................33 2.1.2. Tiêu chuẩn loại trừ ............................................................................33 2.1.3. Tiêu chuẩn đưa ra khỏi nghiên cứu...................................................34 2.2. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................34 2.2.1. Thiết kế nghiên cứu...........................................................................34 2.2.2. Chia nhóm bệnh nhân và ước lượng cỡ mẫu trong nghiên cứu........35 2.2.3. Các chỉ tiêu theo dõi, đánh giá trong nghiên cứu .............................36 2.2.4. Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu ................................37 2.2.5. Phương tiện sử dụng trong nghiên cứu .............................................42 2.2.6. Qui trình nghiên cứu .........................................................................44 2.2.7. Thời điểm nghiên cứu .......................................................................46 2.2.8. Xử lý số liệu ......................................................................................48 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ....................................................49 3.1. Đặc điểm bệnh nhân nghiên cứu.............................................................49 3.2. Chỉ số huyết học, đông máu, hóa sinh máu và huyết động cơ bản trước phẫu thuật.......................................................................................51 3.3. Biến đổi các chỉ số huyết học, đông máu, hóa sinh máu sau pha loãng máu đẳng thể tích .............................................................53 3.4. Biến đổi các chỉ số huyết học, đông máu, hóa sinh máu sau phẫu thuật ..........................................................................................56 3.5. Mức khôi phục các thành phần máu sau truyền máu tự thân, máu đồng loại ..........................................................................................62 3.6. Chỉ số huyết học, đông máu, hóa sinh máu tại thời điểm sau truyền máu.........................................................................................69 3.7. Chỉ số huyết học, đông máu, hóa sinh máu tại thời điểm sau truyền máu tự thân hoặc đồng loại và ngày thứ nhất sau phẫu thuật .................71 3.8. Chỉ số huyết học, đông máu, hóa sinh máu ngày thứ nhất sau phẫu thuật ..........................................................................................75 3.9. Tần số tim, huyết áp động mạch, áp lực tĩnh mạch trung tâm tại các thời điểm nghiên cứu ...................................................................78 CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN .............................................................................82 4.1. Độ tuổi, bệnh lý và chấn thương khớp trong phẫu thuật thay khớp háng toàn phần........................................................................82 4.2. Biến đổi các chỉ số huyết học, đông máu, hóa sinh máu sau pha loãng máu đẳng thể tích .............................................................84 4.2.1. Biến đổi các chỉ số tế bào máu ngoại vi............................................84 4.2.2. Biến đổi APTT, APTT/chứng, tỷ lệ prothrombin, fibrinogen và số lượng tiểu cầu...........................................................................88 4.2.3. Biến đổi chỉ số hóa sinh máu ............................................................93 4.3. Mất máu trong phẫu thuật thay khớp háng toàn phần ............................95 4.4. Hiệu quả giảm mất máu trong phẫu thuật khi áp dụng pha loãng máu đẳng thể ích.....................................................................99 4.4.1. Thay đổi các chỉ số tế bào máu sau phẫu thuật.................................99 4.4.2. Thay đổi APTT, APTT/chứng, tỷ lệ prothrombin, fibrinogen sau phẫu thuật ................................................................102 4.4.3. Thay đổi các chỉ số hóa sinh máu sau phẫu thuật ...........................103 4.5. Truyền máu trong và sau phẫu thuật.....................................................104 4.6. Hiệu quả khôi phục các thành phần của máu sau truyền máu tự thân, máu đồng loại ................................................107 4.7. An toàn trong pha loãng máu đẳng thể tích ..........................................109 4.7.1. Tình trạng huyết động .....................................................................109 4.7.2. Tác động do biến đổi các chỉ số đông máu, hoá sinh máu khi pha loãng máu đẳng thể tích .....................................................109 4.8. Thay đổi các chỉ số huyết học, đông máu, hóa sinh máu ngày thứ nhất sau phẫu thuật.................................................................114 4.8.1. Thay đổi các chỉ số tế bào máu ......................................................114 4.8.2. Thay đổi chỉ số đông máu và hóa sinh máu...................................115 KẾT LUẬN ...................................................................................................117 KIẾN NGHỊ ..................................................................................................119 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH SÁCH BỆNH NHÂN NGHIÊN CỨU DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 2,3 DPG ASA : : 2,3 Diphosphoglycerate American Society of Anesthesiologists (Hiệp hội Gây mê Hoa Kỳ) ALK : Áp lực keo ALTMTT : Áp lực tĩnh mạch trung tâm ALTT : Áp lực thẩm thấu APTT : Activated partial thromboplastin time (Thời gian thromboplastin một phần được hoạt hóa) BC : Bạch cầu BN CaO2 : : Bệnh nhân Arterial oxygen content (Lượng oxy trong máu động mạch) CLT : Cung lượng tim CS CTCH DO2 : : : Cộng sự Chấn thương chỉnh hình Oxygen delivery (Cung cấp oxy) fl : Femtoliter G/L : Giga/liter GRAN : Granulocytes (Bạch cầu hạt) HA : Huyết áp HAĐM : Huyết áp động mạch HAĐMTB : Huyết áp động mạch trung bình HAĐMTT : Huyết áp động mạch tâm thu HAĐMTTr : Huyết áp động mạch tâm trương Hb : Hemoglobin HbO2 : Oxyhemoglobin HC : Hồng cầu HCL : Hồng cầu lưới Hct : Hematocrit HES : Hydroxyethyl starch HIV : Human Immunodeficiency Virus (Vi rút gây suy giảm miễn dịch trên người) LYM : Lymphocyte (Bạch cầu lympho) MID No1 : : Medium sized cells (Bạch cầu có kích thước trung bình) Ngày thứ nhất sau phẫu thuật O2ER : Oxygen extraction ratio (Tỷ lệ lấy oxy) PaO2 PLM : : Arterial partial pressure of oxygen (Phân áp oxy trong máu động mạch) Pha loãng máu PLMĐTT : Pha loãng máu đẳng thể tích PT : Prothrombin time (Thời gian prothrombin) SaO2 SV O2 T/L : : : Arterial oxygen saturation (Bão hoà oxy máu động mạch) Venous oxygen saturation (Bão hoà oxy máu tĩnh mạch trộn) Tera/liter TC : Tiểu cầu TKHTP TST : : Thay khớp háng toàn phần Tần số tim VO2 : Oxygen uptake (Tiêu thụ oxy) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1. Độ nhớt của máu tương ứng với các giá trị hematocrit.............................16 3.1. Giới tính, tuổi, chiều cao, cân nặng bệnh nhân .........................................49 3.2. Phân loại nhóm máu bệnh nhân.................................................................50 3.3. Chẩn đoán của bệnh nhân trước phẫu thuật ..............................................50 3.4. Các chỉ số tế bào máu cơ bản trước phẫu thuật.........................................51 3.5. Chỉ số đông máu cơ bản trước phẫu thuật.................................................52 3.6. Chỉ số hóa sinh máu cơ bản trước phẫu thuật ...........................................52 3.7. Tần số tim, huyết áp động mạch, áp lực tĩnh mạch trung tâm cơ bản trước phẫu thuật .............................................................................53 3.8. Các chỉ số của hồng cầu, tiểu cầu trước và sau pha loãng máu đẳng thể tích...........................................................53 3.9. Các chỉ số bạch cầu trước và sau pha loãng máu đẳng thể tích. ...............54 3.10. Các chỉ số đông máu trước và sau pha loãng máu đẳng thể tích ..............54 3.11. Protein, albumin, globulin máu trước và sau pha loãng máu đẳng thể tích................................................................55 3.12. Nồng độ ion Na+,K+,Ca+², áp lực thẩm thấu huyết thanh trước và sau pha loãng máu đẳng thể tích .................................................55 3.13. Thể tích máu mất trong mổ và ngày thứ nhất sau mổ ...............................56 Bảng Tên bảng Trang 3.14. Loại khớp nhân tạo, thời gian phẫu thuật, thể tích dịch truyền, nước tiểu trong mổ ...................................................56 3.15. Các chỉ số của bạch cầu trước và sau phẫu thuật ......................................57 3.16. Các chỉ số hồng cầu, tiểu cầu trước và sau phẫu thuật..............................58 3.17. APTT, APTT/chứng, prothrombin, fibrinogen trước và sau phẫu thuật..............................................................................59 3.18. Protein, albumin, globulin trước và sau phẫu thuật ..................................60 3.19. Nồng độ ion Na+, K+, Ca+2 và áp lực thẩm thấu huyết thanh trước và sau phẫu thuật .........................61 3.20. Truyền máu tự thân trong nhóm pha loãng máu đẳng thể tích .................62 3.21. Truyền máu đồng loại trong hai nhóm bệnh nhân ....................................63 3.22. Các chỉ số của hồng cầu, tiểu cầu trước và sau truyền máu......................64 3.23. Các chỉ số của bạch cầu trước và sau truyền máu.....................................65 3.24. APTT, APTT/chứng, prothrombin, fibrinogen trước và sau truyền máu ............................................................................66 3.25. Protein, albumin, globulin trước và sau truyền máu .................................67 3.26. Nồng độ ion Na+, K+, Ca+2, áp lực thẩm thấu huyết thanh trước và sau truyền máu.........................................................68 3.27. Các chỉ số tế bào máu tại thời điểm sau truyền máu.................................69 3.28. Các chỉ số đông máu tại thời điểm sau truyền máu...................................70 3.29. Các chỉ số hóa sinh máu tại thời điểm sau truyền máu .............................70 Bảng Tên bảng Trang 3.30. Các chỉ số của bạch cầu tại thời điểm sau truyền máu và ngày thứ nhất sau phẫu thuật ................................................................71 3.31. Các chỉ số của hồng cầu, tiểu cầu tại thời điểm sau truyền máu và ngày thứ nhất sau phẫu thuật .................72 3.32. Các chỉ số đông máu tại thời điểm sau truyền máu và ngày thứ nhất sau phẫu thuật ................................................................73 3.33. Các chỉ số hóa sinh máu tại thời điểm sau truyền máu và ngày thứ nhất sau phẫu thuật ................................................................74 3.34. Các chỉ số tế bào máu ngày thứ nhất sau phẫu thuật.................................75 3.35. Các chỉ số đông máu ngày thứ nhất sau phẫu thuật ..................................76 3.36. Các chỉ số hoá sinh máu ngày thứ nhất sau phẫu thuật.............................76 3.37. Tần số tim, huyết áp động mạch, áp lực tĩnh mạch trung tâm trước và sau pha loãng máu đẳng thể tích...........................................................78 3.38. Tần số tim, huyết áp động mạch, áp lực tĩnh mạch trung tâm trước và sau gây tê tuỷ sống................................................................................79 3.39. Tần số tim, huyết áp động mạch, áp lực tĩnh mạch trung tâm trước và sau phẫu thuật .......................................................................................79 3.40. Tần số tim, huyết áp động mạch, áp lực tĩnh mạch trung tâm tại thời điểm trước và sau truyền máu .......................................................80 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ Tên biểu đồ Trang 3.1. Tỷ lệ bệnh lý, chấn thương khớp háng trong đối tượng nghiên cứu ...........51 3.2. Hemoglobin tại các thời điểm nghiên cứu...................................................72 3.3. Hồng cầu lưới tại các thời điểm nghiên cứu................................................73 3.4. APTT tại các thời điểm nghiên cứu.............................................................77 3.5. Fibrinogen tại các thời điểm nghiên cứu .....................................................77 3.6. Áp lực tĩnh mạch trung tâm tại các thời điểm nghiên cứu ..........................81 3.7. Huyết áp động mạch trung bình tại các thời điểm nghiên cứu....................81 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang 1.1. Ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, men 2,3 DPG đối với sự phân ly của oxyhemoglobin .....................................................15 1.2. Sơ đồ minh họa mô lấy oxy từ mao mạch.................................................19 DANH MỤC CÁC ẢNH Ảnh Tên ảnh Trang 2.1. Máy xét nghiệm tế bào máu ngoại vi Cell-Dyn 1800 ...............................38 2.2. Máy xét nghiệm đông máu ACL 9000......................................................40 2.3. Máy cân - lắc máu tự động T-RAC...........................................................42 2.4. Máy Monitor đa thông số Philips ..............................................................43 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Phẫu thuật thay khớp háng toàn phần là phương pháp điều trị hiệu quả một số bệnh lý và chấn thương vùng khớp háng như thoái hoá khớp, hoại tử tiêu chỏm xương đùi, gẫy cổ xương đùi, di chứng gây viêm dính khớp háng. Sau phẫu thuật bệnh nhân có thể trở lại cuộc sống sinh hoạt bình thường và lao động trong xã hội [49], [104]. Thay khớp háng toàn phần đã trở thành phẫu thuật thường qui tại các nước phát triển nên số bệnh nhân được thay khớp ngày một tăng. Năm 2003, tại Mỹ có khoảng 200.000 bệnh nhân thay khớp háng toàn phần lần đầu và 36.000 trường hợp thay lại khớp háng [49]. Phẫu thuật thay khớp háng toàn phần bắt đầu được thực hiện tại Việt Nam vào năm 1973. Hiện nay, thay khớp háng toàn phần đã được triển khai rộng rãi tại các trung tâm chấn thương chỉnh hình trong cả nước, đây là một thành tựu lớn của chuyên ngành ngoại khoa [5], [11], [28]. Thay khớp háng toàn phần là phẫu thuật lớn, mất máu nhiều, nhất là trong trường hợp thay lại khớp háng nên tỷ lệ bệnh nhân phải truyền máu trong và sau mổ cao [35], [85], [98], [121], [136]. Nghiên cứu của Bennett J. thấy thể tích máu mất trung bình trong và sau phẫu thuật thay khớp háng toàn phần lần đầu là 1210 ml [38]. Theo Pola E., thể tích máu mất trong thay khớp háng toàn phần là 1573 ml [131]. Trong nghiên cứu đa trung tâm của Bierbaum B.E. trên 3920 bệnh nhân thay khớp háng toàn phần tại Mỹ thấy 57% số bệnh nhân phải truyền máu trong hoặc sau mổ [40]. Truyền máu là biện pháp điều trị tích cực và hiệu quả đối với bệnh nhân mất máu nhiều trong phẫu thuật. Tuy nhiên, thiếu nguồn cung cấp máu và đảm bảo an toàn truyền máu hiện đang là vấn đề thời sự của Việt Nam cũng như trên toàn thế giới. Do đó, một số biện pháp như truyền máu tự thân, pha 2 loãng máu đẳng thể tích, sử dụng thuốc cầm máu trước và trong phẫu thuật, hạ huyết áp kiểm soát trong mổ, cải tiến kỹ thuật mổ… đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng nhằm hạn chế mất máu trong phẫu thuật. Trên cơ sở đó sẽ giảm sử dụng máu đồng loại, chủ động phòng chống những tác dụng phụ do truyền máu đồng loại gây ra, đồng thời tiết kiệm được nguồn cung cấp máu cho phẫu thuật [6], [32], [41], [125], [137], [140], [155]. Pha loãng máu đẳng thể tích trước phẫu thuật đã được áp dụng trong phẫu thuật tim mở, thay khớp háng toàn phần, cắt toàn bộ tiền liệt tuyến… [63], [64], [120], [142], [154]. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đánh giá hiệu quả của pha loãng máu đẳng thể tích đưa ra kết quả có những điểm còn chưa thống nhất [38], [117], [128], [141], [147]. Theo Gillon J. (1999) và Segal J.B. (2004), cần tiến hành thêm những nghiên cứu qui mô và đầy đủ hơn trong đánh giá hiệu quả và an toàn của pha loãng máu đẳng thể tích trước khi áp dụng rộng rãi phương pháp này đối với các loại phẫu thuật [61], [141]. Ở Việt Nam, có một số nghiên cứu pha loãng máu đẳng thể tích trước phẫu thuật nhưng phạm vi nghiên cứu còn hẹp, kết quả chưa được hệ thống, ảnh hưởng của pha loãng máu đẳng thể tích đối với quá trình đông máu và hoá sinh máu chưa được đề cập tới một cách cụ thể. Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu pha loãng máu đẳng thể tích trên bệnh nhân phẫu thuật thay khớp háng toàn phần” với thể tích máu lấy ra là 15 ml trên 1 kg thể trọng của bệnh nhân được thực hiện với các mục tiêu: 1. Nghiên cứu sự biến đổi một số chỉ số huyết học, đông máu và hóa sinh máu sau pha loãng máu đẳng thể tích. 2. Đánh giá hiệu quả giảm mất máu trong mổ, giảm truyền máu đồng loại và tính an toàn của pha loãng máu đẳng thể tích trước phẫu thuật trên bệnh nhân thay khớp háng toàn phần. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. MỘT SỐ NGUY CƠ CỦA THAY KHỚP HÁNG TOÀN PHẦN Thay khớp háng toàn phần (TKHTP) là phẫu thuật cắt bỏ khối cổ chỏm xương đùi, sụn viền, sụn và một phần xương dưới sụn của ổ cối, thay vào đó khớp nhân tạo toàn phần để khôi phục lại chức năng khớp háng của bệnh nhân (BN). Đây là phẫu thuật lớn, trong và sau mổ có thể xảy ra một số biến chứng như mất nhiều máu, tắc mạch, rối loạn huyết động, huyết khối tĩnh mạch... 1.1.1. Mất máu trong và sau mổ thay khớp háng toàn phần Khớp háng là khớp lớn nhất và phải chịu tải trọng của toàn bộ cơ thể. Khớp háng được khối cơ mông bao bọc và có một hệ thống dây chằng để đảm bảo sự vững chắc của khớp [12]. Trong phẫu thuật TKHTP phải tách và cắt cơ, cắt dây chằng và sụn để bộc lộ khớp, cắt bỏ khối cổ chỏm xương đùi, doa ổ cối, nong ống tuỷ để đặt khớp nhân tạo. Chính những can thiệp này là nguyên nhân gây mất máu trong và sau phẫu thuật [78]. Khi bộc lộ khớp, cố định chỏm khớp nhân tạo vào thân xương đùi, đặt khớp nhân tạo theo vị trí giải phẫu có thể gây chấn thương và tụ máu trong cơ, làm mất một lượng máu đáng kể nhưng không theo dõi và tính toán chính xác được. Trong nghiên cứu đa trung tâm của Rosencher N. đã đưa ra nhận xét: thể tích máu mất theo dự tính trước phẫu thuật TKHTP chỉ bằng 40% so với lượng máu mất trên thực tế [136]. Theo Bennett J., máu mất trung bình trong phẫu thuật TKHTP lần đầu là 1210 ml (816 - 1545 ml) [38]. Nghiên cứu trên 150 trường hợp phẫu thuật TKHTP, Winkler M. thấy thể tích máu mất trung bình trong mổ là 618 ml 4 (480 - 864 ml), 6 giờ đầu sau mổ là 600ml và tổng số máu mất trong và sau mổ vào khoảng 1678 ml (1366 - 1965 ml) [161]. Bệnh nhân thay lại khớp háng toàn phần thường mất máu nhiều hơn so với TKHTP lần đầu. Trong nghiên cứu của Bennett J., thể tích máu mất trung bình trong mổ thay lại khớp háng toàn phần là 1745 ml [38]. Mất máu trong phẫu thuật TKHTP phụ thuộc vào đặc điểm của BN như tuổi, giới tính, tình trạng bệnh lý kèm theo, đặc điểm bệnh lý và chấn thương khớp háng trước mổ, phương pháp vô cảm, kỹ thuật mổ và kinh nghiệm của phẫu thuật viên, có áp dụng các biện pháp hạn chế mất máu trong mổ hay không? [78], [131]. 1.1.2. Thay đổi huyết động, giảm oxy trong máu Thay đổi huyết động và giảm oxy trong máu thường xảy ra tại thời điểm cố định chỏm khớp nhân tạo vào thân xương đùi, nguyên nhân của hiện tượng này chưa được nghiên cứu đầy đủ. Có nhận định cho rằng methylmethacrylate là một loại xi măng sinh học dùng để cố định khớp nhân tạo vào xương đùi trong phẫu thuật thay khớp, chất này gây giãn mạch nên làm hạ huyết áp (HA). Methylmethacrylate làm giảm sức co bóp của cơ tim và giảm sức cản của hệ thống mạch máu dẫn tới giảm cung lượng tim (CLT), hạ HA. Ngoài ra, methylmethacrylate còn gây tăng áp lực động mạch phổi, làm giảm khả năng trao đổi khí tại phổi [121]. Khi cố định chỏm khớp nhân tạo vào xương đùi đã làm áp lực trong lòng ống tuỷ tăng lên đột ngột, có thể tới 500 mmHg, tạo điều kiện cho bọt khí, mỡ và chất tuỷ xương lọt vào tĩnh mạch đùi. Các chất này theo dòng máu trở về tim phải, sau đó lên phổi gây tắc mạch phổi, làm tăng áp lực động mạch phổi, ảnh hưởng tới trao đổi khí tại phổi, dẫn tới giảm oxy máu. Tắc mạch phổi lớn gây suy tim cấp, biểu hiện nhịp tim nhanh, tăng áp lực tĩnh mạch trung tâm (ALTMTT), hạ HA. Theo dõi bằng siêu âm tim qua thực quản, siêu âm 5 Doppler tim trên bệnh nhân TKHTP thường phát hiện thấy có những bóng khí nhỏ trong buồng tim phải [52], [121], [143]. Giai đoạn cố định chỏm khớp nhân tạo vào thân xương đùi là thời điểm kích thích tổ chức giải phóng ra nhiều thromboplastin, đây là chất kích hoạt ngưng tập tiểu cầu trong hệ thống tuần hoàn. Tiểu cầu bị ngưng tập sẽ giải phóng ra adenin nucleotide, có tác dụng giãn mạch nên gây hạ HA. Ngoài ra, ngưng tập tiểu cầu kết hợp với fibrin có thể tạo nên các khối tắc nhỏ (microemboli) trong lòng mạch phổi gây rối loạn trao đổi khí ở phổi, hậu quả làm giảm oxy trong máu [52], [104], [121]. 1.1.3. Huyết khối Huyết khối là biến chứng hay gặp khi TKHTP. Theo thống kê, khoảng 40-60% BN phẫu thuật TKHTP bị huyết khối tĩnh mạch sâu nhưng không biểu hiện triệu chứng trên lâm sàng. Tỷ lệ huyết khối gây tắc mạch phổi từ 2- 3%, đây là nguyên nhân chính gây tử vong đối với BN phẫu thuật TKHTP [43], [52], [104]. Theo Jin F., tỷ lệ tử vong do tắc mạch phổi trên BN cao tuổi được phẫu thuật TKHTP là 0,64% [89]. Ba yếu tố cơ bản của quá trình hình thành huyết khối, hay gọi là tam chứng Virchow gồm có ứ trệ máu trong tĩnh mạch, tổn thương nội mạc mạch máu và tình trạng tăng đông máu [104]. Trong phẫu thuật TKHTP, khi bộc lộ khớp, cắt khối cổ chỏm xương đùi, cố định chỏm khớp nhân tạo vào thân xương đùi, định vị khớp nhân tạo theo đúng vị trí giải phẫu của BN, phẫu thuật viên phải xoay, kéo chi dưới theo các tư thế khác nhau. Chính những động tác này làm căng giãn, xoắn vặn, gập tĩnh mạch đùi gây tổn thương nội mạc mạch máu dẫn tới tắc tĩnh mạch đùi thứ phát và làm ứ trệ máu trong tĩnh mạch. Phẫu thuật là một tác nhân làm giải phóng thromboplastin, gây kích hoạt các yếu tố đông máu huyết tương dẫn tới tình trạng tăng đông máu. Trong điều kiện giảm lưu thông máu trong lòng mạch thì tình trạng tăng đông 6 máu càng được thúc đẩy mạnh [104], [145]. Theo kết quả nghiên cứu của Brueckner S., BN phẫu thuật TKHTP thường có nồng độ prothrombin fragment 1 và 2 (F 1+2) tăng cao trong máu [46]. Đây là dấu hiệu đặc hiệu của quá trình chuyển từ prothrombin thành thrombin, biểu hiện của tình trạng tăng đông máu. Do tỷ lệ huyết khối và tắc mạch cao nên BN mổ TKHTP thường được dùng thuốc chống đông dự phòng sau phẫu thuật [104]. Gây tê tuỷ sống hoặc gây tê ngoài màng cứng để vô cảm phẫu thuật cũng có tác dụng làm giảm tỷ lệ huyết khối sau mổ TKHTP. 1.2. NGUY CƠ KHI TRUYỀN MÁU ĐỒNG LOẠI Truyền máu là biện pháp điều trị tích cực và hiệu quả đối với các trường hợp mất máu nhiều trong phẫu thuật. Mặc dù có các xét nghiệm trong tuyển chọn và sàng lọc nguồn cung cấp máu, trang thiết bị hiện đại để tách và bảo quản các thành phần của máu nhưng truyền máu đồng loại vẫn có thể gây ra một số tác dụng phụ, ảnh hưởng tới quá trình điều trị BN và sức khoẻ cộng đồng. Phản ứng miễn dịch đồng loài do bất đồng nhóm máu hệ hồng cầu (HC), bạch cầu (BC), tiểu cầu (TC) khi truyền máu đồng loại có thể gây tan máu cấp, tan máu muộn, sốc phản vệ, tổn thương phổi cấp, bệnh ghép chống chủ (Graft Versus Host Disease). Ngoài ra, BN truyền máu đồng loại nhiều lần thì tỷ lệ xuất hiện kháng thể bất thường cũng tăng cao. Trong nghiên cứu của Bùi Thị Mai An trên BN bị các bệnh về máu tại Viện Huyết học Truyền máu Trung ương năm 2004-2005 cho thấy: trong 102 BN truyền máu đồng loại dưới 5 lần thì tỷ lệ xuất hiện kháng thể bất thường là 7,8%; trong 122 BN truyền máu trên 5 lần thì tỷ lệ có kháng thể bất thường là 13,2% [2]. Một số bệnh có thể lây nhiễm qua đường truyền máu đồng loại như viêm gan vi rút B, C, D, E; HIV (Human Immunodeficiency Virus); Cytomegalo vi 7 rút; sốt rét; giang mai. Nguy cơ lây truyền bệnh tăng khi tỷ lệ nhiễm bệnh ở người cho máu cao, các xét nghiệm sàng lọc nguồn cung cấp máu có độ nhậy và độ đặc hiệu thấp. Khi nghiên cứu trên người tình nguyện hiến máu tại Viện Huyết học Truyền máu Trung ương năm 2005, bằng kỹ thuật test nhanh để sàng lọc trước khi lấy máu đã phát hiện thấy người có vi rút viên gan B dương tính chiếm tỷ lệ là 8,77% [30]. Tác giả Trương Thị Kim Dung và CS tiến hành xét nghiệm sàng lọc trên 323.627 đơn vị máu lấy từ người cho máu, đã phải loại bỏ 7,64% số đơn vị máu do có HBsAg dương tính (+); 1,87% do nhiễm vi rút viêm gan C và 0,4% do HIV (+) [9]. Habler O.P. đã thống kê tỷ lệ một số biến chứng do truyền máu đồng loại trên số đơn vị máu truyền như sau: Tan máu cấp 1: 6000 - 1: 33000 Tan máu muộn 1: 2000 - 1: 11000 Viêm gan vi rút A 1: 1.000.000 Viêm gan vi rút B 1: 63.000 - 1: 320000 Viêm gan vi rút C 1: 1.200.000 - 1:13.000.000 Cytomegalo vi rút 1: 10 - 1: 30 Epstein-Barr vi rút 1: 200 HIV 1: 1.400.000 - 1:11.000.000 Phản ứng dị ứng 1: 2000 Tổn thương phổi 1: 4000 [72]. Bệnh nhân sau truyền máu đồng loại có thể xuất hiện những thay đổi về đáp ứng miễn dịch như biến đổi chức năng của đại thực bào, ức chế khả năng di chuyển của tế bào có thẩm quyền miễn dịch, ức chế phản ứng của tế bào lympho đối với kháng nguyên, thay đổi tỷ lệ giữa tế bào lympho T hỗ trợ và lympho T ức chế [99]. Những thay đổi này làm giảm khả năng miễn dịch của 8 cơ thể nên làm tăng nguy cơ nhiễm khuẩn cho BN sau truyền máu đồng loại [1], [15], [77], [99], [159]. Rosencher N. nghiên cứu trên 3996 trường hợp thay khớp háng và khớp gối toàn phần tại 225 trung tâm chấn thương chỉnh hình (CTCH) đã đưa ra nhận xét: nhóm BN truyền máu tự thân có tỷ lệ nhiễm khuẩn vết mổ thấp hơn có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) so với nhóm truyền máu đồng loại, tương ứng là 1% so với 4% [136]. Trong nghiên cứu của Bierbaum B.E. trên 9482 BN thay khớp háng và khớp gối cho thấy: tỷ lệ nhiễm khuẩn sau mổ của nhóm truyền máu đồng loại (7%) cao hơn có ý nghĩa thống kê (p < 0,001) so với nhóm không truyền máu (3%) [40]. Men 2,3 DPG (2,3 Diphosphoglycerate) đóng vai trò tích cực trong quá trình phân ly của oxyhemoglobin (HbO2), tạo điều kiện thuận lợi để giải phóng oxy từ HbO2 cho mô. Sau 7 ngày tính từ khi lấy máu ra khỏi cơ thể, hàm lượng men 2,3 DPG trong máu bảo quản giảm, có khi không còn hoạt tính [121]. Vì vậy, quá trình giải phóng oxy từ HbO2 cho mô sau truyền máu bảo quản có thể bị ảnh hưởng do giảm hàm lượng men 2,3 DPG trong máu [4], [107], [113], [118]. Bạch cầu chỉ tồn tại trong máu bảo quản từ 48 - 72 giờ, sau đó bị phá huỷ và giải phóng ra các chất trung gian hóa học như histamin, serotonin; các cytokin; protease, elatase, phosphatase; các gốc tự do. Những chất này tác động làm thay đổi cấu trúc của màng HC, gây ảnh hưởng tới chức năng trao đổi khí của HC. Các chất trung gian hóa học và cytokin còn là nguyên nhân gây ra phản ứng sốt, dị ứng khi truyền máu [19], [107], [118]. Trong máu bảo quản, adenosine triphosphate (ATP) là nguồn năng lượng để duy trì hoạt động sống của HC cũng giảm nên HC dễ bị phá huỷ, làm ảnh hưởng tới chất lượng của máu [107], [118]. Tiểu cầu và một số yếu tố đông máu huyết tương như II, V, VII, VIII trong máu bảo quản thường sớm bị phá huỷ, mất chức năng và hoạt tính [17], 9 [19], [118]. Theo Miller R.D., trong điều kiện bảo quản máu ở 4oC, sau 6 giờ chỉ 50-70% số TC còn chức năng, sau 24-48 giờ thì tỷ lệ này giảm còn khoảng 5-10% [118]. Do đó, hiệu quả cải thiện chức năng đông máu khi truyền máu bảo quản thấp. 1.3. MỘT SỐ BIỆN PHÁP LÀM GIẢM TRUYỀN MÁU ĐỒNG LOẠI TRONG PHẪU THUẬT 1.3.1. Truyền máu tự thân Truyền máu tự thân là truyền máu mà người cho và nhận máu cùng một cá thể, hay nói cách khác là lấy máu của BN rồi truyền lại cho chính BN này. Truyền máu tự thân đã được thực hiện từ những năm đầu thế kỷ XIX. Khoảng 20 năm trở lại đây, do bùng phát đại dịch HIV/AIDS (Human Immunodeficiency Virus/Acquired Immune Deficiency Syndrome) và nguy cơ lây nhiễm bệnh qua đường truyền máu tăng lên thì truyền máu tự thân mới được quan tâm nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi và được coi là một trong các chiến lược bảo đảm an toàn truyền máu trên toàn thế giới [8], [17], [21], [62], [64]. Truyền máu tự thân bao gồm các phương pháp: - Lấy máu tự thân cách quãng trước phẫu thuật (Preoperative autologous blood donation: PABD). - Pha loãng máu đẳng thể tích (Acute normovolemic hemodilution: ANH). - Thu gom máu trong phẫu thuật (Intraoperative cell salvage). - Thu gom máu sau phẫu thuật (Postoperative cell salvage) [21], [64]. Trước đây, lấy máu tự thân cách quãng trước phẫu thuật được coi là “phương pháp chuẩn” của truyền máu tự thân [64], [124]. Qui trình lấy máu phải tuân theo nguyên tắc: thời gian giữa hai lần lấy máu cách nhau ít nhất 7 ngày, ngày phẫu thuật cách lần lấy máu cuối cùng 72 giờ, BN phải làm đầy đủ 10 các xét nghiệm sàng lọc và bảo đảm an toàn truyền máu như trong trường hợp truyền máu đồng loại [17], [21], [64]. Do đó, BN áp dụng lấy máu cách quãng trước mổ phải nằm viện dài ngày, chi phí điều trị cao, máu truyền là máu bảo quản nên chất lượng máu có thể bị ảnh hưởng, nguy cơ thiếu máu sau mổ cao [17], [64], [65], [99], [137], [149], [151]. Pha loãng máu đẳng thể tích (PLMĐTT) ngay trước mổ là phương pháp lấy máu ra khỏi cơ thể BN đồng thời truyền thay thế thể tích máu bằng dung dịch keo, dung dịch tinh thể hoặc kết hợp cả hai loại dịch. Truyền lại máu cho BN khi kết thúc phẫu thuật hoặc trong mổ khi có chỉ định [45], [106], [150]. Phương pháp này có thể hạn chế mất các thành phần máu do mất máu trong mổ, đồng thời dự trữ được một thể lượng máu với số lượng và chất lượng của HC, TC và hoạt tính của các yếu tố đông máu huyết tương vẫn được duy trì [17], [21], [50], [106], [126], [142]. Pha loãng máu đẳng thể tích còn có tác dụng cải thiện quá trình oxy hóa ở mô, giảm nguy cơ tắc mạch sau mổ. Thu gom máu trong phẫu thuật là phương pháp sử dụng hệ thống hút, lọc có chất chống đông để thu lại lượng máu chảy ra trong mổ, sau đó máu được đưa qua hệ thống ly tâm và rửa bằng nước muối sinh lý để loại bỏ cục máu đông, sợi fibrin, các đám tế bào ngưng kết, huyết tương và các thành phần trong huyết tương như yếu tố đông máu, protein, cytokin, Hb tự do, chỉ giữ lại thành phần tế bào máu, chủ yếu là HC. Bằng phương pháp này, tỷ lệ Hct trong mỗi túi máu có thể đạt 60-70% [72], [99], [124]. Thu gom máu trong phẫu thuật thường được áp dụng trong mổ làm cầu nối chủ vành nhưng không chạy máy tuần hoàn ngoài cơ thể, ghép động mạch chủ, TKHTP không xi măng. Một số tai biến có thể xảy ra khi truyền lại máu như tắc mạch khí, tan máu, kích hoạt phản ứng viêm hệ thống, nhiễm khuẩn. Ngoài ra, phương pháp này cần phải trang bị hệ thống máy hiện đại, chi phí vận hành cao [99], [124]. 11 Thu gom máu sau phẫu thuật là sử dụng hệ thống máy hút, lọc máu từ dẫn lưu rồi truyền lại cho bệnh nhân. Tuy nhiên, nếu máu không được lọc rửa trước khi truyền lại có thể lẫn các thành phần như mỡ, mảnh vụn xương, xi măng nhân tạo, các chất vận mạch, sản phẩm thoái giáng của fibrin, Hb tự do. Những chất này có thể gây ra tác dụng phụ đối với cơ thể. Phương pháp này thường được áp dụng trong phẫu thuật CTCH như thay khớp gối, chỉnh hình cột sống. Phương pháp này cũng đòi hỏi được trang bị hệ thống máy hiện đại, chi phí vận hành cao [99], [124]. 1.3.2. Sử dụng thuốc cầm máu Nhóm thuốc ức chế tiêu sợi huyết như aprotinin và tranexamic acid được sử dụng với mục đích làm giảm mất máu trong mổ do đó giảm được tỷ lệ BN phải truyền máu đồng loại. Khi đưa vào cơ thể, aprotinin tạo thành phức hợp tạm thời với một số men phân huỷ protein như plasmin, trypsin, kallikrein nên có tác dụng ức chế quá trình tiêu sợi huyết, đồng thời có tác dụng ức chế phản ứng viêm. Trong nghiên cứu tổng hợp từ 13 thử nghiệm lâm sàng trên 506 BN phẫu thuật CTCH, Shiga T. thấy aprotinin có tác dụng làm giảm mất máu trong mổ, giảm tỷ lệ BN phải truyền máu đồng loại [146]. Murkin J.M. và CS dùng liều thấp aprotinin cho các trường hợp TKHTP thấy tỷ lệ BN phải truyền máu đồng loại là 28%, trong khi đó tỷ lệ truyền máu đồng loại trong nhóm đối chứng là 47%. Sự khác biệt về tỷ lệ BN phải truyền máu giữa hai nhóm có ý nghĩa thống kê (p < 0,01) [125]. Jeserschek R. cũng đưa ra kết quả nghiên cứu tương tự như nghiên cứu của Shiga T. và Murkin J.M. [88]. Tuy nhiên, aprotinin có thể gây dị ứng, có trường hợp bị sốc phản vệ, sử dụng liều cao aprotinin dễ gây độc cho thận. Tranexamic acid khi đưa vào cơ thể sẽ kết hợp với plasminogen, ức chế quá trình chuyển plasminogen thành plasmin hoạt động, nên có tác dụng 12 chống phân huỷ fibrin. Ekback G. sử dụng tranexamic acid cho BN trước phẫu thuật TKHTP thấy lượng máu mất trong mổ ít hơn có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) so với nhóm đối chứng [57]. Theo Lemay E. và CS, tranexamic acid có tác dụng làm giảm tỷ lệ BN truyền máu đồng loại trong phẫu thuật TKHTP [98]. Tranexamic acid phải được dùng ngay trước mổ và kết hợp truyền liên tục trong mổ mới có tác dụng giảm mất máu [57], [79], [98]. 1.3.3. Hạ huyết áp kiểm soát trong phẫu thuật Hạ HA kiểm soát nhằm hạn chế mất máu trong phẫu thuật. Tuy nhiên, trong thời gian hạ HA phải theo dõi chặt chẽ và chính xác tình trạng chuyển hóa tại mô để duy trì ngưỡng HA vừa có tác dụng giảm mất máu nhưng vẫn đảm bảo áp lực tưới máu cho mô [155]. Hạ HA kiểm soát thường được áp dụng trong mổ u não, các phẫu thuật điều trị phồng động mạch chủ, cắt toàn bộ tiền liệt tuyến, TKHTP. Theo Ahmet Eroglu, duy trì huyết áp động mạch trung bình (HAĐMTB) từ 50 đến 60 mmHg là mức an toàn và hiệu quả, có tác dụng giảm mất máu trong phẫu thuật nhưng vẫn đảm bảo đủ áp lực tưới máu cho mô [32]. Niemi T.T. nghiên cứu trên hai nhóm BN phẫu thuật TKHTP, nhóm duy trì HAĐMTB trong phẫu thuật ở mức 50-60 mmHg thấy thể tích máu mất trong mổ 400 ml, trong khi đó nhóm chứng có lượng máu mất là 900 ml, sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) [127]. 1.3.4. Hạn chế chấn thương do phẫu thuật Áp dụng các kỹ thuật mới trong phẫu thuật, ứng dụng công nghệ và các phương tiện phẫu thuật hiện đại làm giảm tối đa chấn thương do phẫu thuật gây ra, đây là một trong các biện pháp hạn chế mất máu và làm giảm truyền máu trong mổ rất có hiệu quả. Trong phẫu thuật TKHTP, các tác giả đã nghiên cứu và áp dụng kỹ thuật với một hoặc hai đường mổ nhỏ để vào khớp nên hạn chế được chấn thương đối với tổ chức, giảm mất máu trong mổ [6], 13 [37], [81]. Tuy nhiên, Bal B.S., Huo M. và Sculco T.P. cho rằng khi áp dụng kỹ thuật này nên có chỉ định chặt chẽ, phẫu thuật viên phải có kinh nghiệm, nếu không dễ có biến chứng trong mổ [37], [81], [140]. 1.4. PHA LOÃNG MÁU ĐẲNG THỂ TÍCH 1.4.1. Cơ sở sinh lý và vận chuyển oxy của máu 1.4.1.1. Sinh lý hồng cầu Ở người trưởng thành, khối lượng máu chiếm 7 - 9% trọng lượng cơ thể, hoặc ước tính có khoảng 65 - 70 ml máu trong 1kg thể trọng [16], [20], [70], [75]. Thành phần hữu hình của máu chiếm 43-45% tổng khối lượng máu, trong đó chủ yếu là HC. Thành phần thứ hai của máu là huyết tương chiếm 55-57%, trong huyết tương gồm có nước, protein, các chất điện giải, hợp chất hữu cơ, vô cơ, nội tiết tố, vitamin, kháng thể, yếu tố đông máu [7], [16], [20], [75]. Bình thường, HC trưởng thành lưu thông trong máu là một tế bào không nhân có hình đĩa lõm hai mặt, đường kính khoảng 7,2 μm, bề dày ở ngoại vi là 2,2 μm, trung tâm là 1 μm. Hồng cầu có tính đàn hồi cao nên dễ dàng thay đổi hình dạng khi di chuyển trong các mao mạch, đảm nhận chức năng vận chuyển oxy từ phổi tới các mô trong cơ thể và vận chuyển cacbonic từ mô tới phổi để đào thải ra bên ngoài. Nhờ có cấu tạo lõm hai mặt nên diện tích bề mặt HC lớn, tạo điều kiện cho quá trình trao đổi khí giữa máu và mô diễn ra thuận lợi. Hemoglobin (Hb) là thành phần quan trọng nhất của HC. Hemoglobin được cấu tạo từ Hem và globin, mỗi phân tử Hb có 4 Hem và 1 globin. Trọng lượng phân tử của Hb bằng 64,458 dalton. Hemoglobin có khả năng kết hợp lỏng lẻo và thuận nghịch với oxy hoặc carbonic. Tại phổi, Hb kết hợp với oxy tạo thành HbO2 rồi được máu vận chuyển tới mô, tại đây HbO2 sẽ giải phóng 14 oxy cho tế bào. Oxy kết hợp với Hb ở phần Fe++ của Hem, mỗi Hb có 4 Hem, mỗi Hem có một Fe++. Như vậy trên lý thuyết, 1 phân tử Hb có thể kết hợp với 4 phân tử oxy, nhưng trên thực tế độ bão hoà của Hb với oxy ở người bình thường vào khoảng 97%. Sự kết hợp và phân ly của HbO2 chịu ảnh hưởng của một số yếu tố như phân áp oxy trong máu (PO2), pH máu, nhiệt độ cơ thể, hàm lượng men 2,3 DPG. Để biểu thị ái lực của Hb với oxy, người ta sử dụng thông số P50, đây là phân áp oxy cần thiết để 50% Hb trong máu được bão hoà với oxy. Trong điều kiện bình thường (pH=7,4; To=37oC; BE=0) thì P50 bằng 26,8 mmHg [16], [69], [122]. P50 tăng biểu hiện Hb giảm ái lực với oxy, ngược lại P50 giảm biểu hiện Hb tăng ái lực với oxy. Khi pH máu tăng, nhiệt độ cơ thể giảm, 2,3 DPG giảm sẽ làm giảm P50 nên ái lực của Hb với oxy tăng, đường cong phân ly HbO2 chuyển sang trái, lúc này HbO2 khó giải phóng oxy cho mô. Khi pH trong máu giảm, nhiệt độ cơ thể tăng, 2,3 DPG tăng có tác dụng làm tăng P50 nên ái lực của Hb đối với oxy giảm, lúc này đường cong phân ly HbO2 chuyển sang phải, tạo điều kiện thuận lợi để HbO2 giải phóng oxy cho mô. Sau khi giải phóng oxy cho tế bào, Hb kết hợp với carbonic tại mô tạo thành carbohemoglobin (HbCO2) và được máu vận chuyển tới phổi, tại đây HbCO2 giải phóng CO2 để phổi đào thải ra ngoài, đồng thời Hb kết hợp với O2 và lặp lại chu trình ban đầu. Hemoglobin có tính chất đệm. Hệ đệm Hb là một trong các hệ đệm quan trọng của máu, trong đó HHb và HHbCO2 có vai trò như những acid yếu và muối của chúng là KHb và KHbCO2. Do hàm lượng Hb trong máu cao nên khả năng đệm của hệ đệm Hb lớn, chiếm khoảng 35% dung lượng đệm của máu [3], [7], [16], [69]. Do đó, khi Hb giảm nhiều làm pH máu có xu hướng toan nhẹ. 15 Hình 1.1. Ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, men 2,3 DPG đối với sự phân ly của oxyhemoglobin Nguồn: theo Morgan G.E. (2002), “Respiratory physiology and anesthesia”, Clinical Anesthesiology, pp.502 [122] 1.4.1.2. Độ nhớt của máu Một chất lỏng thực có hai dạng chuyển động tuỳ thuộc vào tốc độ của dòng chảy, đó là chuyển động xoáy và chuyển động song song thành lớp. Khi chuyển động, trong lòng chất lỏng có ma sát và tạo nên một lực ma sát, người ta gọi là lực nội ma sát của chất lỏng. Lực nội ma sát này làm thay đổi tốc độ chảy của các lớp chất lỏng và được biểu thị bằng hệ số nhớt, hay còn gọi là độ nhớt của chất lỏng. Với cùng một lực tác động để cho chất lỏng chuyển động thì chất lỏng nào có độ nhớt cao sẽ chuyển động chậm hơn so với chất lỏng có độ nhớt thấp. Hệ số nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và một số yếu tố khác của chất lỏng. Nhiệt độ giảm thì độ nhớt tăng và ngược lại. Trong thực tế thường sử dụng hệ số nhớt riêng. Hệ số nhớt riêng là tỷ lệ giữa hệ số nhớt của một chất lỏng so với hệ số nhớt của nước nguyên chất ở 20ºC [3]. 16 Độ nhớt của máu toàn phần phụ thuộc vào thể tích của các tế bào máu, trong đó chủ yếu là HC nên hematocrit (Hct) là yếu tố quyết định độ nhớt của máu toàn phần. Ngoài ra, đặc tính của HC, sự tương tác giữa HC với fibrinogen và albumin trong huyết tương, nhiệt độ trong máu cũng ảnh hưởng tới độ nhớt của máu. Độ nhớt của máu tăng khi Hct cao, fibrinogen trong huyết tương tăng, nhiệt độ trong máu giảm. Ngược lại, độ nhớt của máu giảm khi Hct giảm, nồng độ fibrinogen giảm và nhiệt độ trong máu tăng [69], [110], [162]. Độ nhớt của huyết tương gần bằng độ nhớt của nước [3], [110]. Bảng 1.1. Độ nhớt của máu tương ứng với các giá trị Hematocrit Độ nhớt của máu Hematocrit (%) Giá trị (centipoise) So sánh với nước 0 0 1,4 10 1,2 1,8 20 1,5 2,1 30 1,8 2,8 40 2,3 3,7 50 2,9 4,8 60 3,8 5,8 70 5,3 8,2 Nguồn: theo Marino P.L.(2007), “Ciculatory blood flow”, The ICU Book, Lippincott Williams & Wilkins, pp.15 [110] 17 1.4.1.3. Vận chuyển và tiêu thụ oxy Oxy là chất cần thiết cho hoạt động sống của từng tế bào trong cơ thể. Trong máu, oxy tồn tại dưới dạng hoà tan và dạng kết hợp với Hb. Máu vận chuyển oxy tới mô thông qua hoạt động của hệ thống tim mạch. Theo định luật Henry, nồng độ một chất khí hoà tan trong chất lỏng được tính theo công thức: Lượng chất khí = α x Áp suất riêng phần của khí có trong chất lỏng α : hệ số hoà tan của chất khí trong chất lỏng [3]. Oxy hoà tan trong máu động mạch cũng là một hàm số giữa phân áp oxy trong máu động mạch (PaO2) với hệ số hoà tan của oxy trong máu. Trong điều kiện bình thường, khi nhiệt độ cơ thể là 37ºC thì hệ số hoà tan của oxy trong máu là 0,003 ml/dl/mmHg. Bình thường PaO2 vào khoảng 100 mmHg nên lượng oxy hoà tan trong máu động mạch là: 0,003 ml/dl/mmHg x 100 mmHg ≈ 0,3 ml/dl máu Oxy hoà tan chỉ chiếm 2 - 3% lượng oxy trong máu động mạch, còn phần lớn oxy ở dạng kết hợp với Hb. Mỗi phân tử Hb gắn được với 4 phân tử O2 nên 1 g Hb có thể vận chuyển được: mlml 39,1 458,64 )(400,224 ≈× (1) Trong đó: 22,400 là thể tích của một phân tử gam khí oxy. 64,458 là trọng lượng phân tử của Hb [3], [7], [111], [139]. Như vậy 1 g Hb có khả năng vận chuyển 1,39 ml oxy. Lượng oxy trong máu động mạch (Arterial oxygen content: CaO2) là tổng cộng của oxy hoà tan và oxy kết hợp với Hb nên được tính: 18 CaO2 = [1,39ml/g x Hb(g/dl)xSaO2)]+[0,003(ml/dl/mmHg) x PaO2(mmHg)] (2) Với Hb ≈ 15 g/dl; độ bão hoà oxy trong máu động mạch (SaO2) ≈ 97%; PaO2 ≈ 100 mmHg thì lượng oxy trong máu động mạch là: CaO2 ≈ (1,39 x 15 x 0,97 ) + 0,003 x 100 ≈ 20ml O2/dl máu Trong điều kiện bình thường, 1dl máu động mạch có chứa 20 ml oxy hay 1L máu chứa 200 ml oxy [3], [7], [111], [139]. Oxy trong máu động mạch được vận chuyển tới mô nhờ hoạt động của hệ thống tim mạch nên cung cấp oxy cho mô (Oxygen delivery: DO2) phụ thuộc vào CLT và lượng oxy có trong máu động mạch (CaO2). Do đó, DO2 được tính theo công thức: DO2 = Q x CaO2 (3) Trong đó: - Q: Cung lượng tim. - CaO2: Lượng oxy trong máu động mạch [111], [139]. Với cung lượng tim ≈ 5 L/phút và CaO2 ≈ 200 ml O2/L máu DO2 ≈ 5 (L/phút) x 200(ml O2/L máu) ≈ 1000 ml O2/phút. Trong 1 phút, máu có khả năng cung cấp khoảng 1000 ml oxy cho mô. Tiêu thụ oxy (Oxygen uptake: VO2) là lượng oxy mà từng loại mô sử dụng theo nhu cầu hoạt động của mình. Theo phương trình Fick, tiêu thụ oxy chung của toàn cơ thể được tính theo công thức: VO2 = Q x (CaO2 - CV O2) hay VO2 = Q x 1,39 x Hb x (SaO2 - SV O2) (4) Trong đó: - Q: Cung lượng tim - SaO2: Độ bão hoà oxy trong máu động mạch. - SV O2: Độ bão hoà oxy trong máu tĩnh mạch trộn [74], [111], [139]. Với Q ≈ 5 L/phút; Hb ≈ 150g /L; SaO2 ≈ 0,97; SV O2 ≈ 0,75 thì: 19 VO2 ≈ 5x 13,9 x 150 x (0,97-0,75) ≈ 250ml O2/phút. Tỷ lệ sử dụng oxy của mô (Oxygen extraction ratio: O2ER) là tỷ lệ giữa lượng oxy tiêu thụ (VO2) so với lượng oxy cung cấp cho mô (DO2), tỷ lệ này được thể hiện dưới dạng công thức: %100R 2 2 2 ×= DO VOEO (5) Khi DO2 ≈ 1000ml O2/phút và VO2 ≈ 250ml O2/phút thì O2ER ≈ 25%. Bình thường, mô chỉ sử dụng khoảng 25% lượng oxy do máu động mạch vận chuyển tới, riêng đối với cơ tim thì tỷ lệ sử dụng oxy khoảng 50% [88]. Trong trường hợp tăng nhu cầu chuyển hóa của cơ thể như khi hoạt động thể lực, sốt, phẫu thuật, chấn thương, nhiễm khuẩn... thì tỷ lệ sử dụng oxy trong máu động mạch tăng để đảm bảo đủ oxy cho quá trình oxy hóa tại mô [3], [7], [16], [74], [111], [139]. Hình 1.2. Sơ đồ minh họa mô lấy oxy từ mao mạch Nguồn: theo Marino P.L. (2007), “Oxygen and carbon dioxide transport”, The ICU Book, Lippincott Williams & Wilkins, pp. 28 [111] 20 1.4.2. Cơ sở sinh lý huyết động Máu lưu thông trong hệ thống tuần hoàn qua các mạch máu có kích thước và hình dạng khác nhau để vận chuyển oxy và chất dinh dưỡng tới mô của toàn cơ thể. Máu được vận chuyển thông qua hoạt động của hệ thống tim mạch và tuân theo qui luật vật lý rất chặt chẽ, phụ thuộc vào CLT, sức cản của hệ thống mạch máu, độ nhớt của máu, được khái quát bằng phương trình Hagen-Poisseuille: L rPoutPinQ μ π 8 )( 4 ×−= (6) Trong đó: Q : cung lượng tim. Pin : áp lực ở đầu vào của mạch máu. Pout : áp lực ở đầu ra của mạch máu. r : bán kính của mạch máu. L : chiều dài của mạch máu. µ : độ nhớt của máu. Pin-Pout (∆p) : áp lực tống máu [110]. Sức cản của hệ thống mạch máu (R) tỷ lệ thuận với độ nhớt của máu và chiều dài mạch máu, tỷ lệ nghịch với đường kính mạch máu [3], [68], [69]. Do đó sức cản của mạch máu được biểu diễn bằng công thức: