Translator: Phan Văn Minh Quân
Sự phát triển của ECMO (oxy hóa máu bằng màng ngoài cơ thể) về bản chất gắn liền với những khám phá của chúng ta về hệ thống tuần hoàn, quá trình oxy hóa và vai trò của máu. Sự hiểu biết về khoa học dẫn đến sự hình thành ECMO ban đầu xuất phát từ các thí nghiệm tưới máu cơ quan và kéo dài đến những tiến bộ ở đầu thế kỷ 20 với sự phát triển của phẫu thuật tim hở và phẫu thuật bắc cầu tim phổi (CPB) vào những năm 1950. Dựa trên những nền tảng này, ECMO đã trở thành hiện thực vào những năm 1970. Dưới đây, bạn sẽ được bước vào dòng thời gian của các nhà khoa học đã góp phần cho những tiến bộ vượt bậc này.
Thế kỷ 17 - 19: Sự khám phá ra hệ tuần hoàn
Nhiều thế kỷ trước khi ECMO ra đời, các khái niệm cơ bản về tuần hoàn, quá trình oxy hóa máu ngoài cơ thể và dụng cụ hỗ trợ cơ học nhân tạo đã được nhiều nhà khoa học mô tả. Ấn phẩm “Chuyển động của tim và máu ở động vật” của Harvey, đã đề xuất các khái niệm hiện đại về hệ tuần hoàn, lật đổ quan niệm truyền thống Galenic suốt 15 thế kỷ (Aird, 2011). Điều này tạo tiền đề cho nhiều nhà khoa học phát triển những ý tưởng ban đầu về quá trình oxy hóa máu và hỗ trợ tuần hoàn cơ học nhân tạo.
1628
- Harvey xuất bản ấn phẩm “Chuyển động của tim và máu ở động vật” (Aird, 2011).
1667
- Robert Hooke đề xuất việc “tiếp xúc máu của một động vật với không khí và trả máu lại, để xem việc làm này có đủ cho sự sống của con vật hay không…” (Vuylsteke 2017, Longmore 1981).
Cuối thế kỷ 17
- Denis Papin xây dựng hệ thống bơm ly tâm đầu tiên, là nền tảng ban đầu cho bơm ECMO sau này (Passaroni, 2015).
1812
- Julien Jean Le Gallois đề xuất “nếu vị trí của trái tim được cung cấp từ bên ngoài…không chỉ sự sống có thể được duy trì…mà còn có thể tái tạo lại sau khi mất tuần hoàn hoàn toàn” (Boettcher 2003).
Thế kỷ 19: Từ ý tưởng đến hiện thực
Thế kỷ 19 chứng kiến nhiều khám phá và thí nghiệm khác nhau chứng minh vai trò của máu được oxy hóa và quá trình tưới máu cơ quan. Những thí nghiệm này đã mở đường cho việc tưới máu nhân tạo đến các cơ quan đơn lẻ trong ống nghiệm và chứng minh rằng chức năng của các cơ quan có thể được duy trì khi tưới máu nhân tạo. Vào cuối thế kỷ 19, von Frey và Gruber đã phát triển tiền thân của máy tim phổi nhân tạo (CPB) – một máy oxy hóa máu hoạt động trong một hệ thống khép kín.
1828
- John Phillips Kay — quan sát thấy rằng máu động mạch “dễ co bóp hơn máu tĩnh mạch” (Boettcher 2003).
1849
- Carl Eduard Loebell sử dụng máu được khử fibrin để tưới máu cho thận của lợn trong các thử nghiệm liên quan đến việc tưới máu thận để tạo nước tiểu (Boettcher 2003).
1850
- Brown-Sequard oxy hóa máu bằng cách lắc máu đen trong một quả bóng cùng với oxy để chuyển máu thành màu đỏ tươi (Boettcher 2003, Vuylsteke 2017, Passaroni 2015).
1955
- Porter và Bradley đã được cấp bằng sáng chế “bơm con lăn” (Passaroni 2015) - một loại bơm về sau được sử dụng trong máy tim phổi nhân tạo (CPB) và ECMO.
1858
- Brown-Sequard tiêm máu động mạch vào chi của các tên tội phạm đã tử vong và thấy rằng nó tạo ra phản ứng tốt hơn với các kích thích (Boettcher 2003).
1867
- Alexander Schmidt và Carl Friedrich Wilhelm Ludwig cho thấy “dòng máu động mạch nhân tạo có khả năng duy trì sự tồn tại của cơ và thần kinh, đồng thời giúp phục hồi chúng… khi khả năng kích thích đã cạn kiệt” (Boettcher 2003).
1882
- Von Schroder chế tạo ra “máy oxy hóa bong bóng” (bubble oxygenator) đầu tiên
- Ông đưa dòng khí tương tác với máu nhưng nhận thấy rằng “sự tạo bọt xảy ra tương đối nhanh” (Boettcher 2003).
1883-1885
- Max von Frey và Max Gruber mô tả về “máy oxy hóa màng mỏng” (film oxygenator) (Hessel 2014, Vuylsteke 2017).
- Để một màng máu mỏng tiếp xúc với khí trong một ống trụ nghiêng được quay bằng động cơ điện.
- Cung cấp một lưu lượng liên tục, không gián đoạn trong một hệ thống dòng kín bằng cách đưa máu tĩnh mạch quay trở lại bể chứa động mạch để chờ oxy hóa.
- Thiết bị này là tiền thân của màng oxy hóa máu ống trụ được sử dụng trong phẫu thuật có CBP đầu tiên (Passaroni 2015, Boettcher 2003).
Đầu thế kỷ 20: Chứng minh khái niệm
Cho đến thế kỷ 20, sự phát triển của ECMO đã bị cản trở bởi nhiều vấn đề khác nhau trong thực hành, chẳng hạn như hiện tượng sủi bọt và đông máu, khiến việc sử dụng ECMO ở người bị hạn chế. Trên thực tế, nhiều thí nghiệm trước đó đã khử fibrin trong máu và chỉ sử dụng giới hạn ở động vật sống (Boettcher 2003). Mãi cho đến khi có những khám phá về huyết học cho phép chúng ta sử dụng trực tiếp và an toàn máu của chính bệnh nhân. Đến những năm 1920, công nghệ ECMO và tim phổi nhân tạo đã đạt đến đỉnh cao với việc phát minh ra 'autojector' (máy phản ứng tự động) của Brukhonenko và Tchetchuline. Thiết bị này được sử dụng để thực hiện tuần hoàn ngoài cơ thể trên một chú chó còn sống. Nó gồm 2 bơm cơ học có van cùng với màng oxy hóa được làm từ phổi có khả năng thông khí của một con vật riêng biệt. Một bơm đưa máu qua phổi và bơm thứ hai duy trì tưới máu toàn thân sau khi tim ngừng đập (Boettcher 2003). Bằng chứng của thí nghiệm này đã tạo nên nền tảng vững chắc để phát triển các máy ECMO đầu tiên dành cho con người.
1900
- Landsteiner mô tả về nhóm máu ABO (Passaroni 2015).
1908
- Zeller quan sát thấy rằng việc thiếu tế bào máu dẫn đến thiếu oxy gây tổn thương hệ thần kinh trung ương. Zeller cũng khái niệm hóa việc sử dụng tuần hoàn ngoài cơ thể trong “…phẫu thuật khâu vết thương ở tim” (Boettcher 2003).
1916
- Jay McLean, khi đang là một sinh viên y tại Johns Hopkins:
- Đã khám phá ra rằng phosphatide được trích xuất từ gan chó giúp ngăn ngừa đông máu.
- Anh ấy đã đặt tên cho chất này theo một từ trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là gan: “hepar-in” (Vuylsteke 2017, Hessel 2014).
1926-1929
- Brukhonenko và Tchetchuline phát triển máy “autojector” và thực hiện phẫu thuật tim hở ở chó.
- “Autojector” duy trì tuần hoàn của con vật trong 2 giờ sau khi tim ngừng đập (Vuylsteke 2017, Boettcher 2003).
1926-1937
- Terebinski sử dụng “autojector” để phẫu thuật van tim ở các động vật sống.
Những năm 1930 - 1940: Khái niệm ECMO ở người
Giai đoạn những năm 1930 và 1940 giới thiệu cho chúng ta John Gibbon Jr, được ghi nhận là người đầu tiên sử dụng thành công phương pháp bắc cầu tim phổi (CPB) trên con người. Khởi đầu cho động lực nghiên cứu của ông là khi ông chăm sóc cho một phụ nữ trẻ bị thuyên tắc phổi nặng (Hessel 2014). Ông nảy ra ý tưởng về phương pháp bắc cầu tim phổi để hỗ trợ bệnh nhân trong khi thực hiện phẫu thuật loại bỏ huyết khối. Công việc nghiên cứu in vivo ban đầu của ông và vợ đã giúp củng cố thêm bằng chứng cho thấy rằng tuần hoàn ngoài cơ thể có thể hỗ trợ cơ thể sống và xây dựng kiến thức cần thiết cho lần sử dụng CPB trên lâm sàng đầu tiên. Vào những năm 1940 đã có một số ca phẫu thuật tim - bao gồm đóng ống động mạch, sửa chữa hẹp eo động mạch chủ, thủ thuật tạo shunt Blalock-Taussig, phẫu thuật cắt mép van hai lá và đóng một số khiếm khuyết vách liên nhĩ. Một vài loại phẫu thuật trong số này đã được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách hạ thân nhiệt sâu nhưng để thực hiện các ca phẫu thuật tim hở phức tạp hơn, rõ ràng là cần phải có hệ thống tim phổi nhân tạo (Stoney 2009).
3/10/1930
- John Gibbon Jr chăm sóc cho một phụ nữ trẻ bị thuyên tắc phổi diện rộng.
1930s
- Gibbon và Kirklin phát triển màng oxy hóa máu của họ (Vuylsteke 2017).
- Đến năm 1939, Gibbon đã thực hiện thành công bắc cầu tim phổi (CPB) trên mèo.
- Chúng sống sót 10-20 phút trước khi rút cannula và đạt được khả năng sống lâu dài (Hessel 2014).
1935
- John Gibbon hỗ trợ tuần hoàn ngoài cơ thể cho mèo lên đến 117 phút.
1937-1939
- Chargraff và Olson:
- Mong đợi protamine kéo dài tác dụng của thử nghiệm insulin với heparin để sử dụng thuốc chống đông lâu hơn.
- Tuy nhiên, họ lại thấy tác dụng ngược lại và từ đó phát hiện ra protamine là chất “giải độc” heparin (Hessel 2014).
1939-1945
- Chiến tranh thế giới thứ hai làm gián đoạn sự phát triển của máy tim phổi nhân tạo — Gibbon sau này quay trở lại và hợp tác với tập đoàn IBM (International Business Machines) để phát triển hơn nữa máy tim phổi của mình.
Những năm 1950: Giới thiệu máy tim phổi nhân tạo (CPB)
Giai đoạn này đánh dấu việc sử dụng phương pháp bắc cầu tim phổi thực tế đầu tiên ở người. Mặc dù Gibbon là người đầu tiên sử dụng thành công CPB, nhưng kỹ thuật mới này sẽ không phát triển nếu không có sự hợp tác của 2 nhóm quan trọng – một nhóm do John Kirlkin tại Mayo Clinic và nhóm còn lại do C. Walton Lillehei tại Đại học Minnesota dẫn đầu. Vào cuối thập kỷ này, phẫu thuật tim hở sử dụng phương pháp bắc cầu tim phổi là đã trở thành hiện thực.
Vào giữa những năm 1950, máy oxy hoá chủ yếu là thiết bị oxy hoá dạng màng mỏng (film) hoặc dạng bong bóng (bubble). Thiết bị oxy hoá dạng màng mỏng sử dụng một cột trụ, đĩa tròn hoặc màn hình quay để tạo ra một màng máu mỏng sau đó được tiếp xúc với oxy. Thiết bị oxy hoá dạng bong bóng sủi bọt tạo ra một dòng oxy đi qua một bể chứa máu để cung cấp oxy (Yeager 2017). Những thiết bị oxy hoá sơ khai này gặp phải các vấn đề về bọt khí trong máu dẫn đến hư hỏng, mất sản phẩm cùng với nguy cơ cao bị thuyên tắc mạch do khí. Những vấn đề cố hữu này đã tạo động lực cho quá trình nghiên cứu và phát triển các màng oxy hoá thế hệ mới. Các thiết bị oxy hoá khác đã được sử dụng tại thời điểm này bao gồm phổi khỉ (của Mustard tại trường y Toronto) (Stoney 2009) và phổi tự thân (bơm qua phổi của chính bệnh nhân) (Stoney 2009). Nhiều nhóm nghiên cứu, bao gồm cả Clowes và các cộng sự của ông ấy bắt đầu thử nghiệm 'thiết bị oxy hoá máu bằng màng' (membrane oxygenator). Họ sử dụng các màng polymer kẹp vào nhau để tách máu khỏi dòng oxy tinh khiết và đó là 'thiết bị oxy máu bằng màng' đầu tiên trên lâm sàng (Vuylsteke 2017). Rất nhiều loại màng khác nhau được sản xuất bởi nhiều nhóm nghiên cứu khác nhau nhưng các vấn đề về tính nhất quán khiến việc giới thiệu rộng rãi chúng trở nên phức tạp trong khi vấn đề rò rỉ dịch và thuyên tắc khí vẫn tồn tại (Yeager 2017).
1951
- Clarence Dennis và cộng sự đã đưa máy tim phổi vào sử dụng lần đầu tiên ở người.
- Họ cố gắng sửa một khiếm khuyết vách liên nhĩ ở một cô bé 6 tuổi nhưng cuối cùng không thành công (Stoney 2009).
1951
- Mario Dogliotti sử dụng thiết bị oxy hóa máu bong bóng (bubble oxygenator) để bắc cầu qua tim phải và thành công loại bỏ 1 khối u trung thất (Hessel 2014)
1952
- Gibbon bây giờ có thể sử dụng máy tim phổi để đạt được tỷ lệ sống khoảng 90% ở chó (Hessel 2014).
- Gibbon đã sử dụng thiết bị tương tự trên một cô bé 15 tháng tuổi.
- Mục đích là sửa lỗ thông vách liên nhĩ.
- Do chẩn đoán nhầm (thật ra bệnh nhân còn ống động mạch) nên nỗ lực đã không thành công.
6/5/1953
- Sử dụng ECMO thành công lần đầu tiên:
- Gibbon và cộng sự đã đóng một lỗ thông liên nhĩ ở một phụ nữ 18 tuổi sau 26 phút bắc cầu tim phổi với tổng thời gian bắc cầu là 45 phút (Hessel 2014, Yeager 2017, Bartlett 2005).
- Máy hút máu tĩnh mạch bằng một bơm ‘finger cot’ (xem Hình 2) và truyền máu xuống bằng cách quay ống trụ (xem Hình 3).
- Ống trụ tạo ra lực ly tâm và đưa dòng máu vào một màng mỏng bên trong ống trụ.
- Ở đây, máu được tiếp xúc với không khí giàu oxy và được trả trở lại bệnh nhân thông qua một cannula động mạch (Yeager 2017).
1953-1954
- Thành công bước đầu của Gibbon về sau gặp phải nhiều thất bại liên tiếp (chủ yếu do chẩn đoán sai thay vì là lỗi trong quá trình bắc cầu).
- Ông ấy chỉ có thêm một ca thành công trong giai đoạn này.
- Gibbon trở nên bi quan về khả năng hiện thực hóa CPB và rút lui khỏi dự án.
- Lillehei và Kirklin lúc này tiếp tục phát triển CPB (Hessel 2014).
26/3/1953
- C Walton Lillhei và công ty cố gắng thực hiện một ca phẫu thuật tim ở trẻ em sử dụng CPB.
- Thay vì là một thiết bị nhân tạo, cha/mẹ của đứa trẻ được “sử dụng” như một công cụ bắc cầu (xem Hình 4).
- Động mạch đùi của cha/mẹ được kết nối với hệ thống động mạch đứa trẻ như một cannula trả máu.
- Tương tự, hệ tĩnh mạch được kết nối như một cannula hút máu.
- Trong hơn 1 năm, chiến lược này được áp dụng cho 45 đứa trẻ và có 28 đứa trẻ sống sót (Hessel 2014, Stoney 2009).
1955
- Kirklin bắt đầu thực hiện phẫu thuật tim sử dụng máy tim phổi theo mô hình của Gibbon-IBM (Hessel 2014).
- Gibbon và IBM được cấp bằng sáng chế cho thiết bị này nhưng không hề thu lợi nhuận.
- Vào cuối năm này, “máy oxy hóa máu màng dạng gibbon” được phát triển thành “thiết bị oxy hóa máu bơm mayo-gibbon”.
- Thiết bị này sau đó đã được cung cấp rộng rãi hơn cho mục đích sử dụng thương mại (Vuylsteke 2017).
Từ giữa những năm 1950
- Clowes, Hopkins và Neville phát triển thiết bị oxy hóa máu bằng màng đầu tiên (membrane oxygenator).
1955
- Kolff sản xuất một thiết bị oxy hóa máu bằng màng nguyên mẫu chứa các ống polyethylene được bọc trong một cuộn dây (Passaroni 2015).
1955
- Bơm con lăn được giới thiệu (Passaroni 2015) và đóng vai trò là một loại bơm quan trọng được sử dụng cho đến ngày nay. Một bơm con lăn gồm một ống silicon dẻo hình bán nguyệt được nén giữa 2 ống trụ. Khi ống trụ xoay, chúng nén ống silicon và đẩy máu về phía trước.
1958
- Clowes và Neville phát triển một thiết bị oxy hóa bằng màng Teflon mỏng và công bố một chuỗi báo cáo ca lâm sàng (Passaroni 2015).
Những năm 1960: Thực tế của CPB
Đến những năm 1960, phương pháp bắc cầu tim phổi đã có đà phát triển và phẫu thuật tim hở trở nên khả thi. Thập kỷ này cũng đánh dấu sự phát triển của van tim nhân tạo, sự ra đời của phương pháp CABG (phẫu thuật bắc cầu nối động mạch vành) và ca ghép tim đầu tiên được thực hiện (Hessel 2014). Về mặt biểu tượng, chính trong những năm 1960, thuật ngữ “perfusionist” (chuyên gia tưới máu) được Bennett Mitchell đặt ra.
Trong những năm này, phương pháp bắc cầu tim phổi đã đủ tin cậy để thực hiện các ca phẫu thuật tim hở tương đối nhanh. Tuy nhiên, để hỗ trợ bệnh nhân trong thời gian dài như trong ECMO, cần phải có thêm những sửa đổi. Ví dụ, sự phát triển màng silicon cho thiết bị oxy hóa trong suốt những năm 1960 đã kéo dài tuổi thọ của hệ thống và cho phép chúng được sử dụng liên tục trong nhiều tuần (Bartlett 2005).
1961
- Ước mơ ban đầu của Gibbon đã trở thành hiện thực, ca phẫu thuật lấy huyết khối động mạch phổi đầu tiên đã được thực hiện bởi 2 nhóm khác nhau (Sharp và Cooley).
1962
- Galletti và Brecher công bố cuốn sách đầu tiên về CPB.
1967
- Ca ghép tim đầu tiên được thực hiện.
- Mặc dù không thành công, nó đã được thực hiện thông qua việc sử dụng CPB.
1967
- Kantrowitz giới thiệu bóng đối xung động mạch chủ (Hessel 2014).
1969
- Galletti và cộng sự đề xuất sử dụng các kênh mao mạch trong các tấm màng của thiết bị oxy hóa.
- Việc này giúp cải thiện diện tích bề mặt để trao đổi khí và cho phép kiểm soát lưu lượng máu sát hơn (Yeager 2017).
Những năm 1970: Sự ra đời của ECMO
Thành công của những năm 1950 và 1960 đã mở đường cho những tiến bộ trong thập niên 1970. Những năm 1970 chứng kiến việc sử dụng máy tim phổi nhân tạo lần đầu tiên ở bệnh nhân không phẫu thuật — đây có thể nói là sự ra đời của ECMO như chúng ta biết. Trong thập kỷ này đã có nhiều báo cáo về các trường hợp sử dụng máy tim phổi nhân tạo trong suy tim và suy hô hấp do nhiều nguyên nhân khác nhau (Bartlett 2005). Ngoài ra, thập kỷ này rất quan trọng đối với những tiến bộ khác nhau: Thiết bị oxy hóa máu sợi rỗng được giới thiệu (Yeager 2017). Chúng được chế tạo tương tự như máy lọc máu, trong đó các ống nhỏ được sử dụng để tách máu và khí, từ đó cung cấp tỷ lệ (bề mặt)/(thể tích) lớn hơn. Tuy nhiên, bất chấp những thành công ban đầu của ECMO, thiết bị oxy hoá bằng màng silicon vẫn gặp phải nhiều vấn đề về đông máu. Máy oxy hoá máu bằng sợi rỗng polypropylen siêu nhỏ được phát triển nhằm giảm thiểu các vấn đề về đông máu và cải thiện hơn nữa khả năng vận chuyển khí (Yeager 2017). Tuy vậy, các khúc mắc mới như vấn đề 'làm ướt' (wetting) vẫn phát sinh. Đây là nơi huyết tương được đẩy qua các vi lỗ trên màng nhờ áp lực của máu, khiến bọt khí hình thành và hạn chế tuổi thọ của màng (Yeager 2017).
Sau đó, thiết bị oxy hóa bằng màng được điều chỉnh để trở thành thiết bị dạng vi sợi rỗng 'đan chéo' (Hình 6). Bất chấp những tiến bộ về công nghệ, các nghiên cứu ban đầu không cho thấy lợi ích của ECMO và do đó nó gặp trở ngại đáng kể trong việc triển khai rộng rãi (Cavarocchi 2017). Những rào cản này khiến nhiều người ngừng sử dụng nó (Vuylsteke 2017). Tuy nhiên, những trải nghiệm ở nhóm nhi khoa và sơ sinh lại rất khác và ECMO được chứng minh là một phương pháp điều trị quan trọng, cứu sống bệnh nhân (Wolfson 2003). So với công nghệ hiện tại, công nghệ của những năm 1970 vẫn còn tương đối lạc hậu dù cuối thập kỷ này, máy bơm ly tâm bắt đầu được sử dụng (Passaroni, 2015). Những máy bơm này gồm một cánh quạt ở trung tâm quay tròn và tạo ra lực ly tâm để bơm máu về phía trước. Ngoài ra, thập kỷ này còn chứng kiến sự ra đời của catheter động mạch phổi có đầu bóng do Swan và Ganz giới thiệu.
1971
- ECMO được sinh ra:
- CPB được sử dụng để điều trị một bệnh nhân chấn thương tiến triển ARDS (hội chứng nguy kịch hô hấp cấp) (Bartlett 2005).
- Thật không may, bệnh nhân này cuối cùng tử vong.
1971
- Màng oxy hóa vi ống rỗng quy mô lớn lần đầu được báo cáo (Yeager 2017).
- Máu được đi qua một ống dẫn với hàng chục nghìn sợi rỗng (máu chạy bên ngoài các vi sợi rỗng này).
- Khí được bơm vào các sợi rỗng với thành sợi là mặt tiếp xúc giữa máu và khí.
- Chiến lược này cung cấp một diện tích khuếch tán lớn.
- Tuy nhiên, việc này bị cản trở bởi một kháng lực cao đòi hỏi phải có bơm máu mạnh dẫn tới nguy cơ tan máu.
1972
- Ca ECMO thành công đầu tiên trên lâm sàng (Yeager 2017).
- Màng oxy hóa dạng Bramson được sử dụng trong 75 giờ (Yeager 2017).
- Hill báo cáo về trường hợp ECMO người lớn sống sót đầu tiên (Vuylsteke 2017).
1974
- Ca ECMO đầu tiên ở trẻ sơ sinh (Wolfson 2003).
- Một đứa trẻ bị viêm phổi hít phân su trong quá trình sinh.
- Bartlett, người đã phát triển màng ECMO, chạy ECMO cho đứa trẻ này.
- Sau 3 ngày, bệnh nhi hồi phục và được đặt tên là Esperanza (nghĩa là Hi vọng).
- Esperanza sống đến tuổi trưởng thành (Wolfson 2003, Bartlett 2017).
1975
- Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ (NIH) thực hiện một nghiên cứu ngẫu nhiên có đối chứng đa trung tâm về ECMO trong ARDS.
- Thật không may, chỉ 10% ở cả 2 nhóm sống sót.
- Con số thất vọng này đã khiến việc nghiên cứu về ECMO bị trì trệ trong 15 năm tiếp theo (Bartlett 2005).
1976
- Barlett và cộng sự báo cáo chuỗi ca lâm sàng về 13 trẻ nhũ nhi, 9 trẻ sơ sinh và có 3 trẻ sống sót (Bartlett 2005).
- Bartlett cũng báo cáo về trường hợp của Esperanza (Vuylsteke 2017).
1978
- Kolobow và Gattioni mô tả việc sử dụng vòng tuần hoàn ngoài cơ thể để loại bỏ CO2 nhằm giảm nguy cơ gây hại do thông khí từ máy thở (Vuylsteke 2017).
1979
- Một nghiên cứu của Zapol và cộng sự cho thấy không có lợi ích về mặt tử vong của ECMO, cùng với đó là tỷ lệ biến chứng cao (Cavarocchi 2017).
Những năm 1980 - 1990: ECMO được nhân rộng
Giai đoạn những năm 1980-1990 chứng kiến sự phát triển hơn nữa về phần cứng của ECMO cùng với sự phân phối rộng rãi hơn. Trong thời gian này, màng oxy hóa bằng sợi rỗng đã trở nên phổ biến (Yeager 2017). Cyclosporine được sử dụng như một loại thuốc chống thải ghép giúp cải thiện đáng kể tỷ lệ sống sót của các ca ghép tim. Điều này khiến nó trở thành một lựa chọn điều trị khả thi hơn cho bệnh suy tim giai đoạn cuối (Hessel 2014). Hơn nữa, các thiết bị hỗ trợ tâm thất cũng đã được sử dụng như một liệu pháp điều trị suy tim giai đoạn cuối.
Các cột mốc đáng chú ý
1982
- Bartlett và cộng sự báo cáo các chuỗi ca lâm sàng khác.
- Thời điểm này trẻ sơ sinh bị suy hô hấp có 45 bệnh nhân được thực hiện ECMO với tỷ lệ sống sót 55%.
1984
- Tỷ lệ sống sót ở trẻ sơ sinh bị suy hô hấp được thực hiện ECMO đã cải thiện ở khoảng 70-90% (Bartlett 2005).
1989
- Tổ chức Hỗ trợ Sự sống Ngoài cơ thể (ELSO) được thành lập (Vuylsteke 2017).
Những năm 1990 - 2000: ECMO như chúng ta đã biết
Vào cuối thế kỷ 20, ECMO đã trở thành một phương pháp điều trị khả thi, đặc biệt là trong nhi khoa và sơ sinh, khi “mọi bệnh viện nhi lớn” đều có một nhóm hoặc kế hoạch phân loại các trường hợp ECMO (Bartlett 2005). Những tiến bộ quan trọng hơn nữa về hệ thống dây dẫn diễn ra trong thời gian này – Hệ thống ECMO trước đó có màng silicon và bơm con lăn đã qua sử dụng. Hệ thống này dễ gặp trục trặc khi bị làm ướt (wetting). Một lần chạy ECMO trung bình sẽ cần khoảng 2-3 màng oxy hóa. Thập kỷ này chứng kiến sự ra đời của màng oxy hóa Polymethylpentene (PMP) và sự phổ biến hơn nữa của máy bơm ly tâm. Màng PMP làm giảm vấn đề liên quan đến tình trạng “làm ướt” của các màng trước đó. Màng PMP hiện đã trở thành tiêu chuẩn của các hệ thống ECMO (Yeager 2017). Máy bơm ly tâm được sử dụng thay thế cho máy bơm con lăn đã qua sử dụng trước đây. Hệ thống ECMO mới làm giảm biến chứng tan máu, giảm nhu cầu sử dụng heparin, giảm nhu cầu truyền máu và ít biến chứng hơn (Cavarocchi 2017).
1994
- Morris và cộng sự công bố một RCT so sánh giữa thông khí bằng tỷ số I:E đảo ngược trên máy thở và đào thải CO2 bằng tuần hoàn ngoài cơ thể trong ARDS.
- RCT này cho thấy tỷ lệ sống sót là 10%, không có sự khác biệt giữa 2 nhóm.
- Kỹ thuật được sử dụng trong nghiên cứu này rất lỗi thời nếu so với công cụ ngày nay (Cavarocchi 2017).
Những năm 2000 - 2010: Ứng dụng ECMO hiện đại trong các thử nghiệm lâm sàng
Vào giữa những năm 2000, dữ liệu ELSO tiết lộ rằng ECMO chủ yếu được sử dụng cho các bệnh lý bẩm sinh và nhi khoa. ELSO bắt đầu xây dựng các hướng dẫn về đào tạo, kiểm soát nhân lực và trang thiết bị (Cavarocchi 2017). Việc sử dụng ECMO trong điều trị suy hô hấp kháng trị ở người lớn vẫn được tiếp tục và vào năm 2009, dịch cúm H1N1 bùng phát. ECMO đã mang lại thành công về mặt lâm sàng, với một số công bố vào thời điểm đó cho thấy tỷ lệ sống sót là 71% ở những bệnh nhân ARDS thất bại với liệu pháp điều trị tiêu chuẩn (ANZ ECMO 2009). Thử nghiệm CESAR được công bố. Đây là một thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng đa trung tâm lớn ở Vương quốc Anh, phân tích theo phân bổ ngẫu nhiên ban đầu (intention-to-treat analysis) giữa nhóm thông khí cơ học tiêu chuẩn và nhóm chuyển đến trung tâm ECMO. Nó cho thấy lợi ích khi chuyển đến trung tâm ECMO với tỷ lệ tử vong là 37% so với 53%. Tuy nhiên, có rất nhiều lời chỉ trích về công bố này và việc phân tích nghiên cứu này gặp khó vì nhiều bệnh nhân được chuyển đến trung tâm ECMO lại không được làm ECMO (Peek 2009).
2009
- Đại dịch H1N1 cho thấy tỷ lệ sống sót 71% khi thực hiện ECMO ở những bệnh nhân ARDS thất bị với liệu pháp tiêu chuẩn.
2009
- Nghiên cứu CESAR được công bố (Peek 2009).
2010 - 2021: Thiết lập ECMO hiện đại
Đến thời điểm này, hệ thống ECMO hiện đại sử dụng bơm ly tâm và màng PMP. Một số mẫu máy hiện nay kết hợp máy bơm và màng oxy hóa với nhau. Mặc dù vẫn có sự khác biệt trong cách sử dụng và triển khai giữa các trung tâm (Cavarocchi 2017), vai trò của ECMO vẫn là liệu pháp bổ trợ, có tính bắc cầu để chờ phục hồi bệnh lý nền hoặc chờ ghép tạng vì bản thân ECMO không có tác dụng điều trị (Yeager 2017). Năm 2018, thử nghiệm EOLIA được công bố. Nghiên cứu này phải dừng lại sớm và cho thấy không có lợi ích gì về mặt tử vong ở ngày thứ 60 khi so sánh với thở máy thông thường, tuy nhiên, một lần nữa, việc diễn giải nghiên cứu gặp khó vì ECMO đã được sử dụng để cứu mạng ở nhóm chứng (Combes 2018). Năm 2020, đại dịch COVID-19 bùng phát kéo theo gánh nặng rất lớn về số ca suy hô hấp. ECMO trở thành một phương pháp điều trị quan trọng trong thời gian này và chúng ta đang chờ xem tiện ích của nó..
2018
- Nghiên cứu EOLIA được công bố (Combes 2018).
2020
- Đại dịch COVID bùng nổ.
Tài liệu tham khảo
- Aird WC. Discovery of the cardiovascular system: from Galen to William Harvey. J Thromb Haemost. 2011 Jul;9 Suppl 1:118-29. doi: 10.1111/j.1538-7836.2011.04312.x. PMID: 21781247.
- Australia and New Zealand Extracorporeal Membrane Oxygenation (ANZ ECMO) Influenza Investigators, Davies A, Jones D, Bailey M, Beca J, Bellomo R, Blackwell N, Forrest P, Gattas D, Granger E, Herkes R, Jackson A, McGuinness S, Nair P, Pellegrino V, Pettilä V, Plunkett B, Pye R, Torzillo P, Webb S, Wilson M, Ziegenfuss M. Extracorporeal Membrane Oxygenation for 2009 Influenza A(H1N1) Acute Respiratory Distress Syndrome. JAMA. 2009 Nov 4;302(17):1888-95. doi: 10.1001/jama.2009.1535. Epub 2009 Oct 12. PMID: 19822628.
- Bartlett RH. Esperanza: The First Neonatal ECMO Patient. ASAIO J. 2017 Nov/Dec;63(6):832-843. doi: 10.1097/MAT.0000000000000697. PMID: 29084039.
- Bartlett RH. Extracorporeal life support: history and new directions. ASAIO J. 2005 Sep-Oct;51(5):487-9. doi: 10.1097/01.mat.0000179141.08834.cb. PMID: 16322701.
- Boettcher, W., Merkle, F. (2003). History of Extracorporeal Circulation: The conceptional and developmental period. The Journal of Extra-corporeal Technology. 35 (3): 172-0183.
- Cavarocchi NC. Introduction to Extracorporeal Membrane Oxygenation. Crit Care Clin. 2017 Oct;33(4):763-766. doi: 10.1016/j.ccc.2017.06.001. PMID: 28887925.
- Combes A, Hajage D, Capellier G, Demoule A, Lavoué S, Guervilly C, Da Silva D, Zafrani L, Tirot P, Veber B, Maury E, Levy B, Cohen Y, Richard C, Kalfon P, Bouadma L, Mehdaoui H, Beduneau G, Lebreton G, Brochard L, Ferguson ND, Fan E, Slutsky AS, Brodie D, Mercat A; EOLIA Trial Group, REVA, and ECMONet. Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome. N Engl J Med. 2018 May 24;378(21):1965-1975. doi: 10.1056/NEJMoa1800385. PMID: 29791822.
- Extracorporeal Life Support Organization (2021). ELSO Homepage. https://www.elso.org/TrainingCourses.aspx. Last Accessed (1/3/21)
- Hessel EA 2nd. A Brief History of Cardiopulmonary Bypass. Semin Cardiothorac Vasc Anesth. 2014 Jun;18(2):87-100. doi: 10.1177/1089253214530045. Epub 2014 Apr 10. PMID: 24728884.
- Longmore, D.B. (ed.)Wyatt, R. (1981) Towards Safer Cardiac Surgery: Chapter 29 Long Term Extracorporeal Membrane Oxygenation. MTP Press 1981. Page 475
- Passaroni AC, Silva MA, Yoshida WB. Cardiopulmonary bypass: development of John Gibbon’s heart-lung machine. Rev Bras Cir Cardiovasc. 2015 Mar-Apr;30(2):235-45. doi: 10.5935/1678-9741.20150021. PMID: 26107456; PMCID: PMC4462970.
- Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R, Wilson A, Allen E, Thalanany MM, Hibbert CL, Truesdale A, Clemens F, Cooper N, Firmin RK, Elbourne D; CESAR trial collaboration. Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial. Lancet. 2009 Oct 17;374(9698):1351-63. doi: 10.1016/S0140-6736(09)61069-2. Epub 2009 Sep 15. Erratum in: Lancet. 2009 Oct 17;374(9698):1330. PMID: 19762075.
- Stoney WS. Evolution of cardiopulmonary bypass. Circulation. 2009 Jun 2;119(21):2844-53. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.108.830174. PMID: 19487602.
- Vuylsteke, A. et al (2017) ECMO in the Adult Patient: Chapter 1 A Brief History of ECMO. Cambridge University Press 2017. Pages 1-8.
- Wolfson PJ. The development and use of extracorporeal membrane oxygenation in neonates. Ann Thorac Surg. 2003 Dec;76(6):S2224-9. doi: 10.1016/j.athoracsur.2003.09.003. PMID: 14667691.
- Yeager T, Roy S. Evolution of Gas Permeable Membranes for Extracorporeal Membrane Oxygenation. Artif Organs. 2017 Aug;41(8):700-709. doi: 10.1111/aor.12835. Epub 2017 Jan 19. PMID: 28105685.