Máy thở đầu tiên trên thế giới ra đời như thế nào?

Máy thở là thiết bị y tế rất quan trọng trong điều trị COVID-19

Những mô tả đầu tiên về việc thông khí nhân tạo đã có trong các tác phẩm cổ của người Ai Cập và Hy Lạp, bao gồm câu chuyện về nhà tiên tri Elisha dùng miệng hà hơi cho một đứa trẻ đang hấp hối.

Đến thời Hippocrates (được xem là cha đẻ của y học, 460 - 375 trước Công nguyên), trong cuốn sách của mình, ông đã mô tả quy trình đặt ống nội khí quản. Theo đó, người chữa trị nên đưa một ống thông vào khí quản, dọc theo xương hàm để không khí có thể đi vào phổi bệnh nhân.

Đến thời bác sĩ Paracelsus (1493 - 1541), ông lại nổi tiếng với sự kiên định trong thực hành y khoa dựa trên những bằng chứng. Chính ông đã sử dụng túi hơi, kết nối với một cái ống được đưa vào miệng bệnh nhân như thiết bị thông khí hỗ trợ đơn giản. 

Và những mô tả đầu tiên về thông khí nhân tạo dần thành hình từ năm 1542, khi nhà giải phẫu học xứ Brabant (nay thuộc Hà Lan) - ông Anreas Versalius (1514 - 1564) đã cứu sống một con heo đang mang thai khi sử dụng một ống sậy đặt vào khí quản, thổi không khí qua ống sậy đó bằng dụng cụ thổi lửa của thợ rèn.

Ngay cả nhà khoa học người Anh - Robert Hooke (1635 - 1703) cũng giữ được mạng sống cho một con chó trong khoảng thời gian một giờ, bằng cách thổi không khí qua một cái ống đặt vào họng.

Máy áp lực âm đặt ngực vào những năm 1900

Y tá sử dụng "Iron lungs" để giúp đỡ bệnh nhân

Từ giữa những năm 1800 - 1900, máy thở cơ bản đã ra đời khi một số lượng lớn các thiết bị được phát minh áp dụng áp suất âm quanh cơ thể hoặc khoang ngực - được gọi là máy thở áp lực âm hoặc 'Iron lungs'. Chính nhà nghiên cứu y học Mỹ - ông Philip Drinker (1894-1972) đã thiết kế ra chiếc "Iron lungs" (tạm dịch Phổi sắt) đầu tiên vào năm 1929. 

Bệnh nhân sẽ được bơm khí vào phổi qua mặt nạ hoặc ống. Máy thở áp lực âm hút không khí khỏi khoang, khiến phổi bệnh nhân giãn ra và không khí từ ngoài đi vào thông qua đường thở tự nhiên.

Hai thiết kế thành công trở nên phổ biến thời bấy giờ gồm: (1) dạng đặt cơ thể vào trong một hộp sắt hoặc hình trụ với đầu bệnh nhân nhô ra ngoài; (2) dạng hộp hoặc vỏ sắt chỉ được trang bị trên vùng ngực. 

Tuy nhiên, “Iron lungs” khá bất tiện, vì làm hạ huyết áp, ứ đọng máu ở mạch ngoại biên do áp lực âm, nhưng cũng cứu sống kha khá bệnh nhân và giúp định hình tên tuổi của Philip Drinker như một người đặt nền tảng đầu tiên cho kỷ nguyên thông khí cơ học. 

Đối với hàng ngàn người Mỹ mắc bệnh bại liệt, máy thở áp lực âm là một sự cứu rỗi kỳ diệu, nó giúp bệnh nhân dù bị tê liệt vẫn có thể thở được.

Năm 1952, khi Copenhagen (Đan Mạch) xảy ra một đợt dịch sốt bại liệt lớn với 2.722 ca, nhiều bệnh nhân cần đến máy thở. Ngành y tế nước này phải huy động mỗi ngày hàng trăm sinh viên y khoa để làm công việc thay phiên bóp bóng giúp thở cho bệnh nhân. Công việc nhàm chán và kinh khủng này của máy áp lực âm là động lực để máy thở áp lực dương ra đời. 

Thời đại chăm sóc hô hấp chuyên sâu

Máy trợ thở "xách tay" vào năm 1907

Sau trận dịch bại liệt, những năm 1960 trở thành kỷ nguyên của sự chăm sóc đặc biệt về hô hấp. Thông khí áp lực dương cùng với việc sử dụng đường thở nhân tạo đã thay thế công nghệ áp lực âm cồng kềnh và thiếu hiệu quả. 

Trong giai đoạn này có 2 loại máy thở phát triển mạnh, gồm: (1) máy thở đầu tiên dựa trên áp suất tuần hoàn (PCV) và (2) máy thở dựa trên thể tích tuần hoàn (VCV). Loại máy thở này sử dụng các dòng chất lỏng hoặc khí di chuyển để cảm nhận, xử lý, khuếch đại và điều tiết hô hấp do quân đội Mỹ thiết kế vào năm 1964.

Máy thở chất lỏng đa năng thương mại đầu tiên của Hamilton (PAD) xuất hiện vào năm 1970. Thuật ngữ 'cai máy thở' được sử dụng để giải thích các kỹ thuật khác nhau nhằm kiểm tra chất lượng thông khí tự lực của bệnh nhân trước khi rút ống.

Máy trợ thở ngày nay

Máy thở ngày nay có nhiều chế độ hoạt động và chu kỳ để phù hợp với bệnh nhân

Những thế hệ máy thở áp lực dương ban đầu chỉ làm nhiệm vụ là tự động bơm đủ một thể tích không khí nhất định từ quả bóng khí vào phổi. Càng sử dụng loại máy thở này, người ta lại càng phát hiện ra rất nhiều bất tiện và tai biến. Một trong những tai biến nguy hiểm của nó là bơm quá nhiều không khí hơn mức chứa của phổi, khiến các phế nang bị vỡ. Hoặc đường dẫn khí vào phổi bị rò rỉ làm cho không khí đưa vào không đủ thể tích, khiến bệnh nhân bị suy hô hấp do thở máy. 

Cuối cùng, giới y khoa trên thế giới đưa ra nhiều nguyên tắc cho quy trình thông khí nhân tạo khi dùng máy thở áp lực dương như: sử dụng ống cố định, điều tiết hơi thở định kỳ và tái lập chức năng tự nhiên bằng cách giảm số hơi thở được máy hỗ trợ. 

Một sự thay đổi có tầm quan trọng đáng kể vào cuối những năm 1960, đầu 1970 là sự ra đời của máy áp lực hô hấp dương cuối thì thở ra (PEEP).

Thiết bị này kết hợp hai chế độ: hỗ trợ thông khí tự nhiên (AV) và thông khí cơ học có điều khiển (CMV) đánh dấu kỷ nguyên của hỗ trợ hô hấp cho y học hiện đại.

Ngày nay, trên thế giới có nhiều loại máy thở khác nhau, với mục đích đáp ứng cho đa dạng mặt bệnh. Bởi không thể điều trị mọi thể loại suy hô hấp chỉ với một loại máy thở, mà phải thiết kế chức năng riêng dành cho từng loại nguyên nhân, từng loại bệnh lý. Một loạt máy ra đời với các chức năng được thiết kế chuyên biệt hoặc tích hợp, đáp ứng ngày một tốt hơn cho bệnh nhân.

Tấn Vĩ (tổng hợp)