ĐỂ MÁY THỞ THAY NGƯỜI

TTCT - Máy thở đã giúp giữ mạng sống cho nhiều bệnh nhân nguy kịch trong đại dịch COVID-19. Con người đã nghĩ đến việc tạo ra cỗ máy có thể thở thay cho bệnh nhân hấp hối từ rất lâu, từ khi chưa hiểu biết gì về cơ chế thở của con người, và phải mất hàng trăm năm, thử qua nhiều phát minh khác nhau, ta mới có máy thở như ngày nay.

Những người Hi Lạp cổ đại tin rằng con người có hai linh hồn - một bất tử, ở trong đầu, và một có thể chết, trong ngực; hơi thở đầu tiên của một đứa trẻ là để hít linh hồn có sinh có tử vào người, còn hơi thở cuối cùng của đời người là để tiễn nó đi.

Galen, một thầy thuốc có nghiên cứu giải phẫu học sống ở La Mã cổ đại, từ thế kỷ thứ 2 đã có một phát hiện quan trọng khi tìm ra nguyên lý sinh lý học, hay nói đơn giản là cơ chế của việc thở. Thông qua giải phẫu lợn, Galen đã có thể mô tả về mặt giải phẫu học rất chính xác hệ thống cơ hoành và cách hoạt động của nó, nhưng lại giải thích không chính xác về tim và tuần hoàn máu. Các đồng nghiệp và hậu bối của ông, thật không may, lại kế thừa ngược: họ tôn thờ các hiểu biết sai lầm của ông về tim, trong khi lại loại bỏ các phát hiện chính xác về chuyện thở. Phải mất cả ngàn năm nhân loại mới nhận ra hiểu biết, và cả sai lầm, của Galen.

Đến thế kỷ 16, bác sĩ người Flanders Andreas Vesalius sửa lại quan niệm sai của Galen về tuần hoàn máu, cũng từ việc giải phẫu trên lợn, và cả (xác) người. Vesalius, thường được coi là cha đẻ của giải phẫu học, nhận ra khi tạo khoảng hở trên nhánh khí quản để đưa một ống sậy và thổi vào đó, “phổi của con vật có thể giãn trở lại và nó có thể hít không khí vào”, phổi sẽ phồng lên hết khoang ngực, và tim sẽ “làm một loạt chuyển động kỳ diệu” - ông viết trong tài liệu có thể xem là ghi chép về thực nghiệm can thiệp thở đầu tiên của nhân loại.

Mãi đến năm 1774 giới khoa học mới biết oxy là gì, và cơ thể dùng nó như một thứ nhiên liệu như thế nào. Kiến thức này chính là mảnh ghép cuối cùng các khoa học gia cần để hiểu chuyện thở - cả cơ chế lẫn mục đích - và giúp họ tạo ra những chiếc máy thở đầu tiên.

Sau phát minh máy thở áp lực âm sơ khai của bác sĩ Scotland John Dalziel năm 1838 (xem box), nhiều bác sĩ và nhà sáng chế khác bắt đầu tạo ra các thiết kế dựa theo đó để cứu bệnh nhân trong tình trạng nguy kịch, nhưng tất cả đều thất bại. Một thiết kế thậm chí buộc bệnh nhân tự thao tác để hút-đẩy không khí khỏi “máy thở”.

Cuối cùng, năm 1929, bộ đôi bác sĩ Harvard Philip Drinker và Louis Agassiz Shaw tạo ra chiếc máy thở áp lực âm đầu tiên có thể giữ mạng sống cho người bệnh: “phổi sắt” (iron lung). Bệnh nhân nằm trong “hộp” phủ kín toàn thân, chỉ đưa đầu ra ngoài; việc bơm hút không khí từ chỗ thủ công (có người thao tác) ở các phiên bản đầu tiến đến được tự động hóa.

Phổi sắt cũng sử dụng cùng nguyên lý với phát minh của Dalziel: mô phỏng cách đưa không khí ra vào phổi của các cơ ở ngực và cơ hoành (vì thế gọi “phổi sắt” là không chính xác, do máy chỉ thay thế chức năng của các cơ, chứ không phải thay thế phổi). Khi áp suất trong “hộp” cao hơn áp suất bên ngoài, không khí sẽ được đẩy từ phổi bệnh nhân lên miệng và thoát ra ngoài; khi áp suất giảm, không khí sẽ hút vào phổi bệnh nhân.

Máy thở với các nguyên lý được duy trì cho đến ngày nay được sinh ra cũng từ một trận dịch bệnh. Từ tháng 8 đến tháng 12-1952, khoảng 3.000 bệnh nhân ở Copenhagen (Đan Mạch) nhập viện vì bại liệt, những người nặng nhất không thể thở được vì cơ hoành bị liệt hoàn toàn.

Dịch bùng phát, người chết liên tục, các bác sĩ thì rối bời không tìm ra cách điều trị cho người bệnh. Bác sĩ gây mê Bjørn Ibsen, người vừa có 2 năm tu nghiệp ở Boston (Mỹ), được các đồng nghiệp ở Bệnh viện Blegdam (Copenhagen) mời đến giúp. Bệnh viện có sẵn nhiều máy thở áp lực âm, song Ibsen đề nghị ứng dụng một kỹ thuật từng được thực hiện thành công ở Los Angeles: đặt nội khí quản.

Từng thực hiện phẫu thuật nên Ibsen nắm rõ quy trình. Đầu tiên là phẫu thuật mở khí quản - cắt một lát vào cổ họng của bệnh nhân, sau đó luồn một cái ống qua vết cắt vào khí quản. Đầu kia của ống kết nối với bình oxy hoặc được đưa ra không khí xung quanh. Dọc theo ống, giữa bệnh nhân và nguồn cung cấp không khí, là một quả bóng cao su có thể bóp được. Dùng tay bóp bóng sẽ đẩy không khí vào phổi của bệnh nhân; thả tay thì không khí di chuyển trở lại.

Ibsen được cho gặp Vivi, một bé gái 12 tuổi suýt chết vì bệnh quá nặng. Một bác sĩ tai mũi họng địa phương giúp mở cổ họng Vivi và đặt một ống vào khí quản. Ca phẫu thuật suýt thất bại khi việc mở khí quản mất quá nhiều thời gian, bệnh nhân bị co thắt phế quản, khiến việc đặt nội khí quản không thể thực hiện được.

Ngay cả khi bác sĩ địa phương rời phòng mổ, Ibsen vẫn kiên trì bóp bóng cao su để ép không khí vào phổi Vivi, và cuối cùng thành công. Ibsen quyết làm mọi cách để cứu Vivi vì chỉ cần chứng minh được phương pháp trợ thở là có thể bác bỏ các hoài nghi rằng trường hợp như em là vô vọng, từ đó có thể dùng cách này để cứu hàng trăm bệnh nhân bại liệt nặng khác.

Vì sao Ibsen thành công? Việc tích tụ CO2 trong máu đã làm suy các nội tạng của bệnh nhân. Việc thở không chỉ cần oxy vào phổi mỗi lần hít vào, mà còn phải bảo đảm CO2 thoát ra mỗi lần thở ra. Bệnh nhân được dùng “phổi sắt” không thể thở ra hoàn toàn vì thế không thể đào thải CO2. Đưa oxy vào là một chuyện nhưng cần phải kích thích phần thở ra CO2, chính xác là điều mà kỹ thuật áp lực dương của Ibsen đã làm, và nguyên lý này vẫn còn được ứng dụng cho đến ngày nay.

Phương pháp “bóp bóng bằng tay” của Ibsen nhanh chóng được Bệnh viện Blegdam áp dụng, nhưng vấn đề là không đủ nhân viên y tế để “vận hành máy thở” cho quá nhiều bệnh nhân cả ngày lẫn đêm.

Giải pháp đưa ra là nhờ sinh viên y khoa đến giúp - họ sẽ trở thành “người trợ thở”. Khoảng 1.500 sinh viên làm việc trong các ca 6-8 tiếng, cứ một giờ thì được nghỉ 10 phút. Các sinh viên tình nguyện bóp bóng để bệnh nhân thở, cho đến khi họ tự thở được, hoặc qua đời.

Vì bệnh nhân được đặt ống thở không mất ý thức, họ có thể thân thiết với người ở cạnh mình suốt ngày đêm. Để tránh nhàm chán, sinh viên đọc sách hoặc bày trò với bệnh nhân trẻ em, hay giao tiếp với người lớn bằng cách để bệnh nhân ngậm que trong miệng và trỏ vào chữ trên một tấm poster, đánh vần từng chữ thành từ muốn nói. Sinh viên sẽ lặp lại để bệnh nhân xác nhận bằng cách nháy mắt. Tấm bảng có chữ “đồ ngốc” để bệnh nhân trỏ vào khi sinh viên hiểu sai bét ý họ - một cách tạo tiếng cười, điều quan trọng để giúp họ qua bệnh tật.

Nhiều sinh viên kiệt sức và xin rút. Điều buồn nhất là khi bệnh nhân chết vào ban đêm, sinh viên không hề biết. Khi mặt trời lên, ánh nắng soi sáng phòng bệnh, và các sinh viên mới nhận ra rằng có lẽ họ đã dành cả đêm bơm không khí cho một cái xác. Nhưng họ sẽ không có thời giờ khóc thương người lạ vừa khuất. Vẫn còn rất nhiều bệnh nhân đang cần được thở.

Câu chuyện máy thở trong đại dịch COVID-19 hiện tại hoàn toàn tương phản với những gian khó của giới y khoa ngày trước. Máy móc hiện đại tất nhiên đã tự động hóa hoàn toàn, thậm chí còn có thể tự điều chỉnh tùy theo tình trạng bệnh nhân. Trước khi bác sĩ hiểu cách thở của con người, họ làm mọi cách để giữ hơi thở cho bệnh nhân. Giờ đây, với máy móc hiện đại, câu hỏi lớn nhất, đau lòng thay, lại là: có nên chỉ duy trì sự sống cho người bệnh bằng máy móc mãi không, khi không thể nào đưa họ trở về cuộc sống cũ?

“Máy thở” từng là những cánh tay bóp bóng hơi không ngừng của các bác sĩ và sinh viên y khoa - cơ tay của họ chuyển động thay cho cơ hoành đã liệt của bệnh nhân. Máy thở ngày nay là những thiết bị được lập trình. Một ngày nào đó, nó có thể tự đưa ra quyết định khi nào nên rút ống thở, dừng điều trị. Chiếc máy để duy trì sự sống sẽ đến lúc quyết luôn khi nào nên kết thúc sự sống.■

(*) Tham khảo bài Hơi thở và sự sống của Sarah Ruth Bates (Aeon.co)

“Máy thở” của John Dalziel: bệnh nhân ngồi xổm bên trong hộp kín, đầu và cổ ở ngoài. Bơm pittông để hút không khí ra khỏi hộp, tạo thành môi trường chân không. Không khí sẽ chui ngược vào hộp thông qua miệng và mũi bệnh nhân. Đây là máy thở áp lực âm đầu tiên của nhân loại, kích thích cơ thể bệnh nhân, buộc phải hít vào, giống như chức năng của cơ hoành ở người khỏe mạnh.