Lịch sử của máy thở và đơn vị chăm sóc tích cực ICU: Những ‘hòn đảo sống’ trong đại dịch COVID-19

Lần đầu tiên trong lịch sử, số bệnh nhân nhập viện còn nhiều hơn y bác sĩ. Và họ vẫn tiếp tục đến. Hàng chục người mới mỗi ngày. Các bệnh nhân này đều đang chết vì suy hô hấp. Các bác sĩ và y tá chỉ biết đứng nhìn. Họ không thể làm gì hơn để giúp bệnh nhân, bởi trang thiết bị y tế đã cạn kiệt.

Đó là quang cảnh tại Bệnh viện Blegdam ở Copenhagen, Đan Mạch trong dịch bại liệt tháng 8 năm 1952. Ít người biết được chính sự kiện này đã đánh dấu mốc khởi đầu cho một nhánh y học chăm sóc chuyên sâu, sử dụng máy thở bên ngoài phòng mổ.

Nếu không có dịch bại liệt gần 70 năm trước, con người sẽ không chuẩn bị trước được những cỗ máy thở để dành cho đại dịch COVID-19 như hiện nay.

Những chiếc phổi sắt”, thực chất là một cỗ máy thở áp lực âm được dùng để điều trị bại liệt vào thập niên 1950.

Những năm giữa thế kỷ 20, để điều trị bệnh bại liệt, các các sĩ phải đưa bệnh nhân vào một chiếc thùng rỗng khổng lồ gọi là ” phổi sắt “. Nó thực chất là một cỗ máy thở áp lực âm.

Năm 1952, Copenhagen là tâm điểm của một trong những dịch bệnh bại liệt tồi tệ nhất mà thế giới từng chứng kiến. Bệnh viện thành phố đã liên tục phải tiếp nhận trung bình 50 bệnh nhân mỗi ngày. Và mỗi ngày sẽ có khoảng 6-12 bệnh nhân rơi vào tình trạng suy hô hấp.

Cả thành phố khi đó chỉ có một lá phổi sắt. Trong vài tuần đầu tiên của dịch, 87% những người mắc bại liệt đã chết. Căn bệnh tấn công nhanh chóng vào não bộ và các dây thần kinh kiểm soát vận động, bao gồm cả cơ hoành để thở. Khoảng một nửa số ca tử vong khi đó là trẻ em.

Tuyệt vọng vì không tìm ra được giải pháp, bác sĩ trưởng của bệnh viện Blegdam khi đó đã triệu tập một cuộc họp. Trong đó, Bjørn Ibsen, một sinh viên theo học ngành bác sĩ gây mê vừa trở về từ Bệnh viện Đa khoa Massachusetts ở Boston đã nêu ra một ý tưởng đột phá. Ý tưởng của chàng sinh viên trẻ này sau đó đã thay đổi cả nền y học hiện đại.

Những vị cứu tinh trẻ tuổi

Như đã nói, những chiếc phổi sắt thực chất là một máy thở sử dụng áp lực âm. Nó bịt kín bệnh nhân, tạo ra một khoảng chân không xung quanh cơ thể họ, buộc các xương sườn, và lồng ngực phải nở ra. Và do đó, không khí sẽ tràn được vào phổi người bệnh.

Khái niệm thông khí áp suất âm đã có từ hàng trăm năm nay, nhưng những lá phổi sắt, ban đầu được gọi là “máy hô hấp Drinker” thì mới chỉ được phát minh từ năm 1928, bởi Philip Drinker và Louis Agassiz Shaw, hai giáo sư tại Trường Y tế Công cộng ở Boston , Massachusetts.

Một số kỹ sư và nhà khoa học khác đã có công tinh chỉnh lại cỗ máy, nhưng cơ chế máy thở về cơ bản vẫn giữ nguyên cho đến năm 1952.

Vấn đề của những chiếc phổi sắt, đó là chúng chỉ giải quyết được một phần vấn đề tê liệt. Nhiều người mắc bại liệt được đặt vào phổi sắt vẫn sẽ chết. Một trong số những biến chứng thường gặp nhất khi thở áp lực âm, đó là người bệnh sẽ hít phải nước bọt hoặc cả dịch dạ dày của chính mình vào phổi, khi mà họ đã quá yếu và không thể nuốt chúng xuống bụng.

Để giải quyết vấn đề này, Ibsen đã đề xuất một ý tưởng ngược lại, sử dụng áp lực dương. Anh muốn thổi không khí trực tiếp vào phổi, làm cho hai lá phổi phồng lên. Sau đó, cỗ máy sẽ được tắt đi một lúc để phổi tự động xẹp xuống, khi đó người bệnh sẽ thở được ra ngoài.

Để luồn được ống thở vào phổi, Ibsen đề nghị các bác sĩ rạch một khe hở trên khí quản của bệnh nhân. Vết mổ sẽ được thực hiện ở cổ, từ đó, một đường ống sẽ được luồn vào khí quản và đưa oxy đến phổi.

Vào thời điểm đó, kỹ thuật này thường chỉ được thực hiện trong thời gian ngắn, khi một bệnh nhân được phẫu thuật. Hiếm khi thở áp lực dương qua lỗ mở khí quản ở cổ được sử dụng trong phòng bệnh nội trú thông thường.

Ngay sau buổi họp tại bệnh viện Blegdam, hội đồng đã cho phép Ibsen thử nghiệm kỹ thuật của mình vào ngày hôm sau. Chúng ta thậm chí còn biết tên của bệnh nhân đầu tiên của anh ấy: Vivi Ebert, một cô bé 12 tuổi đang đứng giữa ranh giới sự sống và cái chết vì mắc bại liệt.

Nhưng kỹ thuật của Ibsen đã cứu sống cô bé. Anh rạch một đường trên cổ cô bé, luồn ống thở vào trong khí quản và gắn một quả bóng bóp không khí ở đầu còn lại. Một bác sĩ đã được phân công bóp quả bóng liên tục cho Ebert, giúp phổi của cô bé nhận được đủ oxy.

Ebert đã tiếp tục sống sót cho đến năm 1971, gần 20 năm sau bệnh bại liệt vì một nhiễm trùng chéo trong bệnh viện.

Sau khi ca thử nghiệm với Ebert thành công, kế hoạch của Ibsen được nhân rộng ra toàn bộ bệnh viện Blegdam. Vấn đề là họ vẫn chưa có những cỗ máy thở tự động.

Các phiên bản đầu tiên của máy thở áp lực dương đã được phát minh từ đầu thế kỷ 20, nhưng chúng chỉ được thiết kế dành riêng cho hoạt động phẫu thuật và cứu hộ. Chiến tranh thế giới thứ II đã thúc đẩy các phiên bản máy thở dành cho phi công, khi họ phải bay trên độ cao với không khí loãng.

Những cỗ máy thở hiện đại, có thể hỗ trợ một bệnh nhân trong nhiều giờ hoặc nhiều ngày liên tục thì vẫn chưa được phát minh.

Vì vậy, để hỗ trợ tất cả những bệnh nhân bại liệt của mình, bệnh viện Blegdam đã phải huy động tất cả các sinh viên bác sĩ và nha khoa từ Đại học Copenhagen. Những sinh viên này chỉ đến viện với một nhiệm vụ duy nhất, ngồi bên cạnh giường những bệnh nhân suy hô hấp và bóp bóng thở cho họ bằng tay.

Họ được hướng dẫn cầm bóng thở nối vào khí quản, bóp để đẩy không khí vào phổi cho bệnh nhân. Các sinh viên được hướng dẫn tốc độ bóp phù hợp với tình trạng suy hô hấp của từng người bệnh.

Mỗi ca bóp bóng như vậy kéo dài 6 tiếng đồng hồ, và hết 6 tiếng, sẽ lại có một sinh viên khác thay ca giúp bệnh nhân tiếp tục thở. Điều này đã diễn ra trong nhiều tuần, và sau đó nhiều tháng, với hàng trăm sinh viên luân phiên nhau vào viện Blegdam làm nhiệm vụ bóp bóng cho bệnh nhân.

Kết quả không phụ người có công, đến giữa tháng 9, tỷ lệ tử vong đối với bệnh nhân mắc bệnh bại liệt đã giảm xuống còn 31%. Chỉ riêng bệnh viện Blegdam khi đó đã cứu sống được 120 người bệnh bại liệt.

Sự ra đời của máy thở và đơn vị chăm sóc tích cực ICU

Dịch bệnh bại liệt năm 1952 tại Copenhagen cuối cùng đã cho chúng ta nhiều bài học. Một là nó đã tiết lộ bí ẩn của bệnh bại liệt, tại sao bệnh nhân lại chết? Trước đó, các bác sĩ nghĩ rằng suy thận là nguyên nhân chính dẫn tới cái chết của bệnh nhân bại liệt, chứ không phải suy hô hấp.

Ibsen là bác sĩ đầu tiên nhận ra rằng khi bệnh nhân bại liệt không thể thở, khí carbon dioxide (CO2) sẽ tích tụ trong máu của họ, axit hóa dòng máu và khiến các cơ quan nội tạng ngừng hoạt động.

Những bài học tiếp theo đã dẫn đến một thành tựu y tế quan trọng mà chúng ta còn sử dụng cho tới tận ngày hôm nay. Bắt đầu từ sự kiện Blegdam, nó đã chứng minh rằng các bác sĩ có thể tập trung lại, làm việc phối hợp với nhau trong suốt một khoảng thời gian dài và áp lực. Nó sẽ giúp tăng đáng kể kết quả điều trị cho bệnh nhân.

Thứ hai, việc bóp bóng thở liên tục cho các bệnh nhân bại liệt ở Blegdam đã chứng minh thông khí áp lực dương có thể giữ cho bệnh nhân sống sót trong nhiều tuần và nhiều tháng khi họ đã bị suy hô hấp.

Và thứ ba, nó cho thấy các bệnh nhân suy hô hấp và khó thở nên được tập hợp lại tại một nơi duy nhất, để các bác sĩ và y tá có chuyên môn và máy thở có thể chăm sóc họ tốt hơn.

Khái niệm đơn vị chăm sóc tích cực hay ICU đã ra đời từ đó. Cùng năm 1952, Copenhagen đã thành lập đơn vị chăm sóc tích cực đầu tiên của mình. Sau đó, mô hình ICU được sao chép liên tục tại tất cả các bệnh viện trên toàn thế giới.

Đơn vị chăm sóc tích cực trở thành những hòn đảo sống bên trong mỗi bệnh viện. Và máy thở áp lực dương đã được đưa vào thay thế hoàn toàn cho những lá phổi sắt, trở thành một trang thiết bị y tế không thể thiếu trong ICU.

Trong những năm đầu tiên, cỗ máy thở áp lực dương dĩ nhiên chỉ đơn giản là một máy bơm khí. Nó thổi một dòng khí đều đặn vào phổi bệnh nhân mà không có bất kể một tính năng an toàn nào.

Vào thập niên 1950 và 1960, nếu một cỗ máy thở chẳng may bị mất điện mà không có y tá nào đứng đó phát hiện ra, bệnh nhân sẽ chết.

Nhưng càng về sau, máy thở áp lực dương càng được cải tiến để khắc phục hết những khiếm khuyết này. Chúng được trang bị các thiết bị báo động, duy trì làm việc ngay cả khi mất điện.

Máy thở hiện đại bây giờ đã được trang bị các cảm biến, có thể dựa vào bệnh trạng của bệnh nhân để tự động quyết định tốc độ bơm khí vào phổi họ. Nó cũng có các mức tinh chỉnh nồng độ oxy khác nhau, điều mà máy thở những năm 1950 chưa hề có.

Vậy là một dịch bệnh bại liệt năm 1952 ở Đan Mạch cuối cùng đã cung cấp cho chúng ta hai công cụ thiết thực để đối phó với COVID-19. Đó là những đơn vị ICU và những cỗ máy thở áp lực dương.

Những cỗ máy thở và những giường ICU bây giờ có thể cứu sống bệnh nhân COVID-19, chỉ có điều chúng đang bị thiếu hụt. Trong lịch sử 70 năm của những phát minh này, có vẻ như các bệnh viện chưa bao giờ từng nghĩ họ có thể thiếu giường ICU và thiếu máy thở trầm trọng như vậy.

Hiện các công ty thiết bị y tế vẫn đang làm việc hết sức có thể để sản xuất thêm nhiều máy thở phục vụ cho bệnh nhân COVID-19. Cùng với đó là sự tham gia của cả các ngành công nghiệp khác như các nhà máy sản xuất ô tô đang tái thiết kế dây chuyền của mình để sản xuất máy thở.

Giữa đại dịch COVID-19, chúng ta hiện đang nợ Bjørn Ibsen và các đồng nghiệp của ông tại Copenhagen ngày ấy một lời cảm ơn. Nhưng cũng là một lời xin lỗi, bởi nếu không có đủ máy thở, các bác sĩ sẽ lại một lần nữa phải đứng nhìn các bệnh nhân của mình ra đi như những gì đã xảy ra gần 70 năm về trước.

Và nếu muốn tưởng nhớ tới Bjørn Ibsen cùng sáng kiến vĩ đại của ông, bạn có thể nhớ rằng ngày 26 tháng 8 hàng năm đã được các bác sĩ gây mê và bác sĩ ICU chọn là ngày Bjørn Ibsen Day, nhằm vinh danh sự cống hiến của vị bác sĩ tài năng này cho y học.

Tham khảo Nature

• Chỉ trong 37 ngày, NASA thiết kế và chế tạo thành công máy thở xâm lấn vừa rẻ vừa đơn giản