Ống nội khí quản và hút dịch: Thử nghiệm in vitro về công nghệ bóng-cuff mới

Thông tin nền

Trong Phòng Hồi sức Cấp cứu (ICU), bệnh viêm phổi do thở máy (VAP) là nguyên nhân tử vong phổ biến nhất do nhiễm trùng tại bệnh viện. Ngoài các báo cáo về tỷ lệ tử vong do VAP, VAP còn làm tăng thời gian thở máy, thời gian nằm viện và chi phí. Điều kiện tiên quyết để phát triển VAP là sự rỉ dịch tiết dưới thanh quản qua ống nội khí quản có bóng (ETT), mức độ nghiêm trọng phụ thuộc vào thiết kế ETT.

Bóng cuff ETT được bơm căng sẽ bịt kín khí quản, cho phép sự thông khí chỉ xảy ra qua lòng ống và ngăn chặn sự di chuyển của không khí và chất lỏng xung quanh ETT. Tuy nhiên, ETT phá hủy các cơ chế bảo vệ phổi bình thường của bệnh nhân, bao gồm khả năng làm sạch chất nhầy và phản xạ ho. Sau khi đặt ống nội khí quản, bề mặt hầu họng và chất tiết sẽ nhanh chóng bị vi khuẩn gây bệnh xâm chiếm. Dịch dạ dày trào ngược vào hầu họng, trộn lẫn với các chất tiết này và tích tụ phía trên bóng chèn. Bệnh nhân sẽ hít phải các chất tiết này nếu việc bóng chèn đường thở bị hở. Việc tải lượng vi khuẩn cao, cùng với tổn thương hóa học và enzyme từ dịch tiết dạ dày, có thể lấn át khả năng phòng vệ của phổi dẫn đến sự xâm chiếm của vi khuẩn ở đường hô hấp dưới và nhiễm VAP. Một nghiên cứu cho thấy vi khuẩn trong dịch tiết dưới thanh quản giống hệt với tác nhân gây bệnh VAP ở 70% bệnh nhân. Do đó, việc đạt được và duy trì việc chèn kín đường thở một cách chính xác là rất quan trọng trong việc ngăn ngừa VAP.

Thông thường, ETT có bóng thể tích cao, áp lực thấp (high-volume, low-pressure - HVLP). Đường kính bóng HVLP của ống nội khí quản được bơm căng hoàn toàn lớn hơn khí quản của người trưởng thành và thiết kế này ngăn ngừa tổn thương niêm mạc khí quản bằng cách cho phép áp lực bên trong bóng chèn bằng với áp lực thành khí quản. Do đó, bóng chỉ được bơm căng một phần, ngay cả khi đo áp lực chính xác. Phần vật liệu dư thừa sẽ gấp lại và gây ra sự xoắn lại, khiến các dòng chất lỏng phát triển (Hình 1). Các dòng này tạo điều kiện thuận lợi cho việc rỉ các chất tiết dưới thanh quản vào phổi. Giới khoa học đã nhận thấy rằng hiện tượng rỉ dịch xảy ra đối với tất cả các ETT có bóng HVLP ở các mức độ khác nhau [11] và điều này đã được chứng minh một cách nhất quán trong các nghiên cứu lâm sàng và in vitro.

Các nhà sản xuất đã thiết kế lại ETT và bóng cuff để ngăn chặn việc rỉ dịch chất tiết dưới thanh quản. Ví dụ, ETT đã được phát triển cho phép loại bỏ chất lỏng dưới thanh quản, do đó làm giảm lượng dịch tiết vào phổi. Các ETT dẫn lưu dịch tiết dưới thanh quản (SSD) này đã chứng minh tỷ lệ VAP thấp hơn. Các ETT khác sử dụng vật liệu cuff mới để giảm số lượng hoặc kích thước của các dòng chất lỏng, thay đổi hình dạng bóng, kết hợp các thiết bị để duy trì áp lực bóng liên tục hoặc sử dụng lớp phủ kháng khuẩn. Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế ETT, các nhà sản xuất phải tính đến sự đa dạng về kích thước và hình dạng của khí quản. Khí quản có hình dạng thuôn nhọn và có nhiều kích thước khác nhau. Đường kính khí quản từ mặt trước tới mặt sau dao động trong khoảng 1.27-2.38 cm đối với nữ giới và 1.68-2.86 cm đối với nam giới. Việc chọn kích thước ETT chính xác cho bệnh nhân là chủ quan của bác sĩ và được xác định dựa trên giới tính, chiều cao hoặc cân nặng của bệnh nhân. Sai kích thước có thể gây thiếu máu cục bộ khí quản (nếu quá lớn) hoặc tạo điều kiện cho việc rỉ dịch (nếu quá nhỏ). Một nghiên cứu gần đây đã xác định mối quan hệ nghịch đảo giữa kích thước khí quản và chỉ số khối cơ thể, nêu bật những khó khăn tiềm ẩn trong việc đưa ra đánh giá chính xác. Do đó, ETT cần tính đến sự thay đổi về mặt giải phẫu và bảo vệ khí quản một cách an toàn.

Nghiên cứu in vitro này nhằm mục đích so sánh ETT "thế hệ mới" trong việc ngăn ngừa dịch rỉ qua bóng cuff trong các mô hình "khí quản". Các thí nghiệm đã sử dụng hỗn dịch vi sinh vật làm nổi bật sự di chuyển của vi sinh vật qua bóng chèn và khí quản mô hình để xác định xem kích thước có ảnh hưởng đến mức độ hút dịch vi sinh hay không.

Phương pháp: Hút dịch vi sinh

Chuẩn bị vi sinh vật

Các vi sinh vật được sử dụng trong thí nghiệm lần lượt là Pseudomonas aeruginosa ATCC 15692, Staphylococcus aureus NCIB 9518 và Candida albicans ATCC 90027. Vi khuẩn và Candida được nuôi cấy trên môi trường thạch máu hoặc môi trường thạch dextrose của Sabouraud. Các vi sinh vật được nuôi cấy và phát triển qua đêm (18 giờ) trong Tryptic Soy Broth ở 37°C. Các tế bào được thu hoạch qua máy ly tâm và các hạt tinh thể được rửa trong dung dịch muối đệm phốt phát (PBS). Quá trình này được lặp lại (×2) và các vi sinh vật được hãm lại trong dung dịch PBS đến độ đục 0,1 OD. Một ml hỗn dịch vi khuẩn và nấm candida được kết hợp và thêm vào 1ml PBS để tạo ra thể tích 4ml chất cấy. Vào mỗi ngày thử nghiệm, nồng độ ban đầu tương đương với 0,1 OD được sử dụng. Để giảm thiểu sự thay đổi về số lượng tế bào sống sót giữa các thí nghiệm trong các trường hợp khác nhau, cùng một số lượng vi sinh vật được cấy vào Tryptic Soy Broth và ủ trong cùng khoảng thời gian (18 giờ) trước khi chuẩn bị và điều chỉnh trong PBS.

Mô hình ETT

Một mô hình "khí quản" được dựng (Hình 2a) bằng cách nối đầu ống tiêm 20ml (Becton Dickinson Plastipak, County Louth, Ireland) với bơm tiêm cho ăn 10ml (xy lanh và pít tông) (Enteral UK, Yorkshire, Vương quốc Anh) một cách vô trùng. Thân ống tiêm 20ml tượng trưng cho khí quản có đường kính trong 2cm, nơi đặt ETT và ống tiêm cho ăn được sử dụng để thu các chất dịch. Trong đó có 7 ETT (8.0mm) với thiết kế để ngăn chặn rò rỉ dịch tiết dưới thanh quản và 1 ETT tiêu chuẩn không dẫn lưu dịch tiết dưới thanh quản (8.0mm) đã được chọn để thử nghiệm (Bảng 1).

Đánh giá khả năng hút dịch

Các thí nghiệm được tiến hành ở 37°C trong môi trường được kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm. ETT có bóng được đặt vô trùng bên trong ống tiêm 20ml và được bơm căng đến áp lực chính xác dựa vào đồng hồ đo áp lực bóng cầm tay Portex (Smiths Medical International Ltd, Kent, UK) theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Nếu nhà sản xuất khuyến cáo việc sử dụng máy theo dõi áp lực bóng chèn liên tục, chúng sẽ được sử dụng để duy trì áp suất cuff trong các thí nghiệm.

4ml hỗn dịch vi khuẩn theo tiêu chuẩn được thêm vào phía trên bóng ETT. Thời gian để chất lỏng rò rỉ qua bóng ETT được ghi lại. Bất kỳ chất lỏng nào rò rỉ qua vòng bít trong vòng 1 giờ sẽ được thu vào ống bơm cho ăn và điều này được ghi nhận là rò rỉ ống. Trong trường hợp không quan sát thấy rò rỉ chất lỏng, thử nghiệm chuyển động tiêu chuẩn (xoay trục 140°, để mô phỏng các chuyển động chăm sóc răng miệng) đã được áp dụng cho đầu gần của ETT sau khoảng thời gian 1 giờ đầu tiên ở ngưỡng 0, 15, 30 và 45 phút. Nếu không có rò rỉ rõ ràng sau các thử nghiệm chuyển động, bơm tiêm cho ăn sẽ được ngắt khỏi đầu ống tiêm 20 ml, đổ đầy 4ml PBS vô trùng và nối lại với đầu ống tiêm 20ml. PBS vô trùng 4ml sau đó được tiêm vào ống tiêm 20ml bên dưới cuff ETT đã được bơm căng. PBS đã được rút ra và chất lỏng được xử lý để xác định khả năng "rò rỉ vi mô".

Dịch vi sinh vật thu được được pha loãng theo thứ tự thập phân trong PBS. 50 μl hỗn dịch đã pha loãng được đổ vào Tryptone Soya Agar và ủ trong điều kiện hiếu khí ở 37°C trong 24 giờ. Sau đó, số lượng đơn vị hình thành khuẩn lạc (cfu) thu được sẽ được ghi lại. Các thử nghiệm được lặp lại (×10) cho từng loại ETT và ETT mới được sử dụng cho mỗi lần lặp lại.

Các ETT không bị rò rỉ trong bất kỳ thử nghiệm tĩnh hoặc chuyển động nào đều phải chịu thử nghiệm tĩnh trong 24 giờ. Các thử nghiệm được lặp lại (×3), với các ETT mới được sử dụng cho mỗi lần lặp lại.

Ảnh hưởng của "kích thước khí quản" đến khả năng hút

Bốn ETT "hoạt động tốt nhất" từ nghiên cứu vi sinh được phân tích trong các thí nghiệm này. Khí quản mô hình được dựng bằng cách sử dụng các ống trụ thủy tinh cứng, có đường kính bên trong là 1.6, 1.8, 2.2 và 2.4 cm (Dabble Labs UK, Kent UK) (Hình 2b). Đối với kích thước "khí quản" có đường kính 2.0cm, mô hình ống tiêm được mô tả ở trên (và minh hoạ trong Hình 2a) đã được sử dụng. ETT được đặt theo chiều dọc và nghiên cứu được thực hiện như đã nêu ở trên. Tuy nhiên, trong những nghiên cứu này, 4ml nước vô trùng (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Đức) đã được thêm vào phía trên bóng chèn ETT. Thể tích và thời gian rò rỉ qua bóng được đo lại. Các thí nghiệm được tiến hành trong khoảng thời gian 1 giờ. Nếu không quan sát thấy sự hít vào, thử nghiệm chuyển động tiêu chuẩn sẽ được áp dụng cho ETT ở đầu gần như mô tả trước. Các thí nghiệm được lặp lại (×10) cho từng kích thước khí quản.

Phân tích thống kê

Được áp dụng Mô hình Dự án R cho phân tích thống kê (The R Foundation, 2014) để thực hiện phân tích thống kê.

Hút chất lỏng vi sinh

Kết quả được phân tích bằng phân tích ANOVA và so sánh Tukey. Thử nghiệm này so sánh hiệu suất tổng thể của tất cả các ETT trong việc ngăn chặn sự rỉ chất lỏng chứa vi khuẩn qua bóng cuff và so sánh thể tích dịch hút được (ml/phút) và lượng rò rỉ qua bóng theo thời gian (cfu/phút). Phân tích sâu hơn được thực hiện bằng cách sử dụng các thử nghiệm thống kê phi tham số cho các biện pháp lặp lại bằng cách sử dụng Thử nghiệm Mann-Whitney U theo cặp.

Ảnh hưởng của "kích thước khí quản" đến khả năng hút

Kết quả được phân tích bằng phân tích thống kê phi tham số cho các phép đo lặp lại và phân loại theo kích thước của khí quản thủy tinh bằng xét nghiệm Wilcoxon-Nemenyi-McDonald-Thompson, so sánh ETT và lượng dịch rò rỉ qua bóng chèn (ml/phút).

Phần tiếp theo tại đây