Oxygen targets

Oxygen targets

Paul J. Young

Dịch tóm tắt: BS. Đặng Thanh Tuấn – BV Nhi Đồng 1

Một viễn cảnh lịch sử thực sự về các mục tiêu oxy bắt đầu từ hàng tỷ năm trước. Trong lịch sử sơ khai của Trái đất, về cơ bản không có oxy trong khí quyển. Sự tiến hóa của vi khuẩn lam dẫn đến sản xuất oxy thông qua quá trình quang hợp. Tuy nhiên, ban đầu, khi sắt của Trái đất bị gỉ, oxy không tích tụ đáng kể trong khí quyển. Khoảng 2 tỷ năm trước đây, oxy trong khí quyển đã tăng lên từ 2 đến 4%, ở đó nó vẫn tồn tại trong hơn một tỷ năm. Chính trong môi trường oxy thấp này, tiền thân của ty thể của chúng ta đã phát triển. Khoảng 850 triệu năm trước, nồng độ oxy trong khí quyển đã tăng lên đáng kể trước khi san bằng ở mức ≈21%, nơi chúng vẫn tồn tại trong 100 triệu năm. Sự tích tụ oxy trong khí quyển và sự tiến hóa của sự sống đa bào trên Trái đất có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Con người tiến hóa trong bầu khí quyển có 21% oxy nhưng bên trong tế bào của chúng ta, ty thể thường tiếp xúc với mức oxy thấp hơn nhiều, giống với những gì có trong bầu khí quyển của Trái đất một tỷ năm trước.

Oxy là một chất hóa học có tính phản ứng cao, có tác dụng oxy hóa lipid và làm hỏng DNA. Chất chống oxy hóa bảo vệ tế bào của chúng ta khỏi tổn thương do oxy gây ra; tuy nhiên, khi công suất của chúng bị quá tải, chúng ta sẽ bị stress oxy hóa. Cũng như các hiệu ứng tế bào, tăng oxy máu có các tác dụng sinh lý có thể chứng minh được. Nó làm giảm nhịp tim và cung lượng tim và tăng sức cản mạch máu hệ thống [1]. Nó cũng làm giảm lưu lượng máu mạch vành và não [2, 3]. Từ lâu, người ta đã công nhận rằng oxy có thể gây hại [4]. Độc tính thần kinh và nhiễm độc phổi do oxy áp lực cao và trên mức bình thường lần đầu tiên được mô tả vào năm 1878 và năm 1899 [4].

Ở những người bệnh nặng, oxy bổ sung thường được yêu cầu để ngăn ngừa giảm oxy máu; oxy rõ ràng là một liệu pháp có khả năng cứu sống. Tuy nhiên, lựa chọn lượng oxy phù hợp để cung cấp bao gồm việc cân bằng các rủi ro đối lập. Cách tiếp cận tự do hơn để cung cấp oxy có nguy cơ tăng oxy máu vô tình trong khi cách tiếp cận thận trọng có nguy cơ giảm oxy máu vô tình. Hình dạng sigmoid của đường cong phân ly oxy có nghĩa là nhắm mục tiêu nồng độ oxy trong động mạch thấp trên phép đo độ bão hòa oxy theo mạch nẩy (SpO₂), ngay cả khi theo dõi chặt chẽ, có thể có nguy cơ giảm độ bão hòa nhanh chóng và rõ rệt trong thời gian ngắn (ví dụ, nếu bệnh nhân có đờm). Mặt khác, bởi vì SpO₂ 100% có thể xảy ra với áp lực oxy động mạch (PaO₂) bình thường hoặc cao, tăng oxy máu có thể không phát hiện được dễ dàng bằng máy đo độ bão hòa oxy theo mạch nẩy. Với điều này, điều hợp lý là tránh SpO₂ 100% để giảm thiểu nguy cơ tăng oxy máu không chủ ý. Hơn nữa, vì sự khác biệt quan trọng về mặt lâm sàng giữa SpO₂ và độ bão hòa oxy máu động mạch (SaO₂) có thể xảy ra, cần thận trọng khi nhắm mục tiêu điều trị oxy bằng cách sử dụng máy ghi SpO₂. Thông thường, sự thay đổi lớn trong nhu cầu oxy của bệnh nhân nặng hoặc máy ghi SpO₂ sẽ khiến cho việc lấy mẫu khí máu động mạch nhanh chóng.

Một số nghiên cứu quan sát cho thấy cả PaO₂ thấp và cao đều có liên quan đến việc tăng tỷ lệ tử vong ở những bệnh nhân nặng [5, 6]. Tuy nhiên, không thể rút ra các suy luận nhân quả về các chế độ oxy cụ thể từ các nghiên cứu như vậy và có khả năng là hiện tượng nhiễu còn lại tồn tại ngay cả trong các phân tích được điều chỉnh phức tạp nhất. Ví dụ, tưới máu ngoại vi kém dẫn đến trị số SpO₂ không đáng tin cậy có thể dẫn đến cung cấp oxy tự do hơn và kết quả là PaO₂ cao ở những bệnh nhân bị bệnh nặng hơn và tưới máu kém như vậy không được ghi lại trong cơ sở dữ liệu được sử dụng cho các nghiên cứu quan sát.

Thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng (RCT) cao đầu tiên đánh giá các chế độ thở oxy trong đơn vị chăm sóc đặc biệt (ICU) là thử nghiệm Oxy-ICU [7], một thử nghiệm duy nhất ở Ý được thực hiện trên quần thể ICU không đồng nhất (N = 480). Một sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về tỷ lệ tử vong giữa các nhóm được báo cáo với 20,2 và 11,6% bệnh nhân được điều trị bằng liệu pháp oxy thông thường và bảo tồn lần lượt tử vong trong ICU. Đáng chú ý, nghiên cứu này đã bị dừng sớm sau một phân tích tạm thời không được lên kế hoạch trước. Mức giảm tử vong tuyệt đối được báo cáo với liệu pháp oxy bảo tồn là 8,6 điểm phần trăm ngụ ý rằng hơn một phần ba tổng số ca tử vong ICU có thể tránh được bằng cách thực hiện phương pháp tiếp cận thận trọng với liệu pháp oxy. Hiệu ứng này không được nhân rộng trong thử nghiệm ngẫu nhiên ICU đa trung tâm so sánh hai cách tiếp cận liệu pháp oxy (ICU-ROX) [8] (N = 1000). Kết quả chính của ICU-ROX là những ngày không thở máy, không bị ảnh hưởng đáng kể bởi liệu pháp oxy bảo tồn. Trong thử nghiệm ICUROX, lần lượt 32,2 và 29,7% bệnh nhân điều trị bằng oxy bảo tồn và thông thường đã chết trong bệnh viện. Được công bố đồng thời với thử nghiệm ICU-ROX, một RCT LOCO2 đa trung tâm của Pháp (N = 205) so sánh các chế độ điều trị oxy tự do và thận trọng ở những bệnh nhân có hội chứng suy hô hấp cấp (ARDS) làm tăng khả năng rằng liệu pháp oxy bảo tồn có thể làm tăng nguy cơ thiếu máu cục bộ mạc treo [9]. Nghiên cứu bị dừng sớm và không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về kết cục chính, tỷ lệ tử vong trong 28 ngày, lần lượt xảy ra ở 34,3 và 26,5% ở nhóm bảo thủ và tự do. Sau đó, thử nghiệm HOTICU đa trung tâm quốc tế (Xử lý các mục tiêu oxy trong ICU) [10] (N = 2928), tập trung vào một nhóm rộng rãi bệnh nhân bị suy hô hấp thiếu oxy với tỷ lệ PaO₂/FiO₂ ở mức ban đầu dưới 120 mmHg và rất giống với giá trị cơ bản trong thử nghiệm LOCO2, cung cấp dữ liệu trấn an rằng liệu pháp oxy bảo tồn không liên quan đáng kể đến thiếu máu cục bộ mạc treo, và cũng cho thấy tỷ lệ tử vong trong 90 ngày không khác biệt đáng kể giữa các nhóm điều trị. Gần đây nhất, một RCT của Hà Lan (N = 400) được thực hiện ở bệnh nhân ICU đáp ứng các tiêu chí về hội chứng phản ứng viêm hệ thống, không tìm thấy sự khác biệt đáng kể giữa mục tiêu oxy bình thường cao và bình thường thấp đối với rối loạn chức năng cơ quan không hô hấp trong 14 ngày đầu tiên, hoặc tỷ lệ tử vong trong 90 ngày [11].

Mặc dù tác dụng rất lớn của liệu pháp oxy bảo tồn trong ICU đối với tỷ lệ tử vong do thử nghiệm Oxy-ICU đề xuất dường như đã bị loại trừ một cách hiệu quả bởi các RCT đa trung tâm gần đây hơn, điều đáng chú ý là, oxy được sử dụng rất rộng rãi ở những bệnh nhân nguy kịch, bệnh nhân bệnh nặng hơn, các tác động tử vong quan trọng về mặt lâm sàng liên quan đến mục tiêu oxy tổng thể, hoặc trong các phân nhóm bệnh nhân cụ thể, không được loại trừ. Dữ liệu từ các thử nghiệm ICUROX và HOT-ICU làm nổi bật khả năng không đồng nhất quan trọng của hiệu quả điều trị. Các phân tích hậu kỳ từ thử nghiệm ICU-ROX gợi ý rằng mục tiêu oxy thấp hơn có thể thích hợp hơn cho bệnh nhân mắc bệnh não thiếu máu cục bộ thiếu oxy [12] trong khi mục tiêu oxy cao hơn có thể thích hợp hơn cho bệnh nhân mắc các bệnh lý não khác và nhiễm trùng huyết [13]. Một phân tích hậu kỳ của thử nghiệm HOT-ICU đã nêu ra khả năng rằng các mục tiêu oxy cao hơn có thể thích hợp hơn cho bệnh nhân bị sốc [14].

Mặc dù các RCT được công bố so sánh các liệu pháp oxy ở những bệnh nhân bị bệnh nặng đã chỉ định các chế độ điều trị oxy khác nhau trong phương pháp của họ, nhưng mức độ phơi nhiễm với oxy thực sự xảy ra ở các nhóm đối tượng cao hơn và thấp hơn của họ hầu như tương tự nhau. Tuy nhiên, bởi vì những nghiên cứu này bao gồm các quần thể bệnh nhân khác nhau, chúng có thể không được so sánh trực tiếp với nhau. Chắc chắn, những câu hỏi còn tồn tại về cách tiếp cận mục tiêu oxy cho bệnh nhân ICU cả về tổng thể và đối với các phân nhóm cụ thể vẫn còn. Nhiều người trong số này sẽ được giải quyết bằng thử nghiệm Huyết áp và OXygenation sau khi ngừng tim ngoài bệnh viện (BOX) (NCT03141099), mục tiêu bảo tồn so với mục tiêu oxy thông thường ở bệnh nhân Chăm sóc đặc biệt ”(ICONIC) (NTR7376), Chiến lược để tránh oxy quá mức cho bệnh nhân chấn thương nặng (SAVE-O2) (NCT04534959), Hạn chế so với oxy tự do trong chấn thương (TRAUMOX2) (NCT05146700), Thử nghiệm oxy ngẫu nhiên (UK-ROX) của Vương quốc Anh (ISRCTN13384956) và Mega Thử nghiệm oxy ngẫu nhiên (Mega-ROX) (ACTRN12620000391976).

Đối với các bác sĩ lâm sàng muốn biết phải làm gì bây giờ (Hình 1) [15], các phương pháp điều trị oxy tự do và bảo tồn được đánh giá trong các RCT gần đây có thể được thực hiện một cách hợp lý cho hầu hết bệnh nhân. Đối với các nhóm bệnh nhân mà chiến lược này hoặc chiến lược kia có thể thích hợp hơn, bác sĩ lâm sàng có thể chọn thực hiện chiến lược đó trong khi thừa nhận rằng sự không chắc chắn vẫn còn. Nếu mục tiêu oxy cao hơn được sử dụng cho một bệnh nhân cụ thể, thì điều quan trọng là phải đo PaO₂ để ngăn ngừa tăng oxy máu do phơi nhiễm không chủ ý. Các phương pháp điều trị oxy nằm ngoài phạm vi được thử nghiệm trong các thử nghiệm gần đây nên được coi là thử nghiệm và không nên được sử dụng thường xuyên.

Hình 1. Các mục tiêu điều trị oxy hợp lý cho người lớn trong ICU

Tài liệu tham khảo

Anderson KJ, Harten JM, Booth MG, Berry C, McConnachie A, Rankin AC, Kinsella J (2010) The cardiovascular effects of normobaric hyperoxia in patients with heart rate fixed by permanent pacemaker. Anaesthesia 65:167–171

Farquhar H, Weatherall M, Wijesinghe M, Perrin K, Ranchord A, Simmonds M, Beasley R (2009) Systematic review of studies of the effect of hyperoxia on coronary blood flow. Am Heart J 158:371–377

Floyd TF, Clark JM, Gelfand R, Detre JA, Ratcliffe S, Guvakov D, Lambertsen CJ, Eckenhoff RG (2003) Independent cerebral vasoconstrictive effects of hyperoxia and accompanying arterial hypocapnia at 1 ATA. J Appl Physiol 95:2453–2461

Singer M, Young PJ, Laffey JG, Asfar P, Taccone FS, Skrifvars MB, Meyhoff CS, Radermacher P (2021) Dangers of hyperoxia. Crit Care 25:440

de Jonge E, Peelen L, Keijzers PJ, Joore H, de Lange D, van der Voort PH, Bosman RJ, de Waal RA, Wesselink R, de Keizer NF (2008) Association between administered oxygen, arterial partial oxygen pressure and mortality in mechanically ventilated intensive care unit patients. Crit Care 12:R156

Palmer E, Post B, Klapaukh R, Marra G, MacCallum NS, Brealey D, Ercole A, Jones A,

Ashworth S, Watkinson P, Beale R, Brett SJ, Young JD, Black C, Rashan A, Martin D, Singer M, Harris S (2019) The association between supraphysiologic arterial oxygen levels and mortality in critically ill patients. a multicenter observational cohort study. Am J Respir Crit Care Med 200:1373–1380

Girardis M, Busani S, Damiani E, Donati A, Rinaldi L, Marudi A, Morelli A, Antonelli M, Singer M (2016) Effect of conservative vs conventional oxygen therapy on mortality among patients in an intensive care unit: the oxygen-ICU randomized clinical trial. JAMA 316:1583–1589

Mackle D, Bellomo R, Bailey M, Beasley R, Deane A, Eastwood G, Finfer S, Freebairn

R, King V, Linke N, Litton E, McArthur C, McGuinness S, Panwar R, Young P (2020) Conservative oxygen therapy during mechanical ventilation in the ICU. N Engl J Med 382:989–998

Barrot L, Asfar P, Mauny F, Winiszewski H, Montini F, Badie J, Quenot JP, Pili-Floury S, Bouhemad B, Louis G, Souweine B, Collange O, Pottecher J, Levy B, Puyraveau M, Vettoretti L, Constantin JM, Capellier G, Investigators L, Network RR (2020) Liberal or conservative oxygen therapy for acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 382:999–1008

Schjørring OL, Klitgaard TL, Perner A, Wetterslev J, Lange T, Siegemund M, Bäcklund M, Keus F, Laake JH, Morgan M, Thormar KM, Rosborg SA, Bisgaard J, Erntgaard AES, Lynnerup AH, Pedersen RL, Crescioli E, Gielstrup TC, Behzadi MT, Poulsen LM, Estrup S, Laigaard JP, Andersen C, Mortensen CB, Brand BA, White J, Jarnvig IL, Møller MH, Quist L, Bestle MH, Schønemann-Lund M, Kamper MK, Hindborg M, Hollinger A, Gebhard CE, Zellweger N, Meyhoff CS, Hjort M, Bech LK, Grøfte T, Bundgaard H, Østergaard LHM, Thyø MA, Hildebrandt T, Uslu B, Sølling CG, MøllerNielsen N, Brøchner AC, Borup M, Okkonen M, Dieperink W, Pedersen UG, Andreasen AS, Buus L, Aslam TN, Winding RR, Schefold JC, Thorup SB, Iversen SA, Engstrøm J, Kjær MN, Rasmussen BS, HOT-ICU Investigators (2021) Lower or higher oxygenation targets for acute hypoxemic respiratory failure. N Engl J Med 384(14):1301–1311

Gelissen H, de Grooth HJ, Smulders Y, Wils EJ, de Ruijter W, Vink R, Smit B, Rottgering J, Atmowihardjo L, Girbes A, Elbers P, Tuinman PR, Oudemans-van Straaten H, de Man A (2021) Effect of low-normal vs high-normal oxygenation targets on organ dysfunction in critically ill patients: a randomized clinical trial. JAMA 326:940–948

Young P, Mackle D, Bellomo R, Bailey M, Beasley R, Deane A, Eastwood G, Finfer S, Freebairn R, King V, Linke N, Litton E, McArthur C, McGuinness S, Panwar R, ICUROX Investigators and the Australian and New Zealand Intensive Care Society Clinical Trials Group (2020) Conservative oxygen therapy for mechanically ventilated adults with suspected hypoxic ischaemic encephalopathy. Intensive Care Med 46:2411–2422

Young P, Mackle D, Bellomo R, Bailey M, Beasley R, Deane A, Eastwood G, Finfer S, Freebairn R, King V, Linke N, Litton E, McArthur C, McGuinness S, Panwar R, ICUROX Investigators and the Australian and New Zealand Intensive Care Society Clinical Trials Group (2020) Conservative oxygen therapy for mechanically ventilated adults with sepsis: a post hoc analysis of data from the intensive care unit randomized trial comparing two approaches to oxygen therapy (ICU-ROX). Intensive Care Med 46:17–26

Klitgaard TL, Schjorring OL, Lange T, Moller MH, Perner A, Rasmussen BS, Granholm A (2022) Lower versus higher oxygenation targets in critically ill patients with severe hypoxaemia: secondary Bayesian analysis to explore heterogeneous treatment effects in the handling oxygenation targets in the intensive care unit (HOT-ICU) trial. Br J Anaesth 128:55–64

Young PJ, Bagshaw SM, Bailey M, Bellomo R, Mackle D, Pilcher D, Landoni G, Nichol A, Martin D (2019) O2, do we know what to do? Crit Care Resusc 21:230–232