Như được trình bày trong Bảng 9.1, hàm lượng O2 trong máu tĩnh mạch hỗn hợp ở mức bình thường là khoảng 15 mL/dL, và lượng O2 hòa tan chiếm chưa đến 1% (0,1 mL/dL). Cũng cần lưu ý rằng chênh lệch hàm lượng O2 giữa máu động mạch và tĩnh mạch (CaO2 – CvO2) là 5 mL/dL (hay 50 mL/L); điều này có nghĩa là 50 mL O2 được tách chiết từ mỗi lít máu chảy qua các mao mạch. Với cung lượng tim bình thường là 5 L/phút, lượng O2 được tách chiết từ máu mao mạch sẽ là 5 × 50 = 250 mL/phút; đây chính là mức tiêu thụ O2 bình thường ở người trưởng thành khi nghỉ ngơi. Điều này cho thấy quá trình oxy hóa máu có thể cung cấp thông tin về sự sử dụng oxy tại các mô.

Phương trình rút gọn về hàm lượng O2

Lượng O2 hòa tan chiếm tỷ lệ rất nhỏ trong tổng hàm lượng O2, do đó nó thường được loại bỏ khỏi phương trình mô tả hàm lượng O2, như được trình bày dưới đây.

Sự phân bố thể tích O2 trong máu

Mặc dù hàm lượng O2 trong máu động mạch cao hơn trong máu tĩnh mạch, nhưng tổng lượng O2 (tức là tích số giữa hàm lượng O2 và thể tích máu) trong máu động mạch lại thấp hơn nhiều so với trong máu tĩnh mạch. Điều này được thể hiện ở Bảng 9.1, trong đó lượng O2 trong máu động mạch (250 mL) chưa bằng một nửa lượng O2 trong máu tĩnh mạch (555 mL). Điều này phản ánh sự phân bố không đều của thể tích máu giữa động mạch và tĩnh mạch: cụ thể là động mạch chỉ chứa 25% tổng thể tích máu, trong khi 75% còn lại nằm trong hệ tuần hoàn tĩnh mạch. Như vậy, trong tổng lượng O2 có trong máu (250 + 555 = 805 mL), khoảng 70% (555/805) không sẵn sàng cho quá trình chuyển hóa hiếu khí do nó nằm trong hệ tuần hoàn tĩnh mạch. 

†Các giá trị đã hiệu chỉnh theo kích thước là giá trị tuyệt đối chia cho diện tích bề mặt cơ thể của bệnh nhân (tính bằng m2).

 (Hệ số nhân 10 được sử dụng để chuyển đổi đơn vị CaO2 từ mL/dL sang mL/L.) Nếu phân tích CaO2 thành các thành phần cấu tạo (1,34 × [Hb] × SaO2), phương trình 9.7 có thể được viết lại như sau:

 Cần có ba chỉ số để tính DO2: cung lượng tim, nồng độ hemoglobin và độ bão hòa oxy động mạch. Nếu DO2 được biểu thị tương quan với kích thước cơ thể (BSA), thì "chỉ số tim" (CI = CO/BSA) sẽ được sử dụng thay cho cung lượng tim. Ở người trưởng thành khỏe mạnh trong trạng thái nghỉ ngơi, DO2 dao động từ 900–1.100 mL/phút, hoặc 500–600 mL/phút/m² khi đã hiệu chỉnh theo kích thước cơ thể. 

 (Hệ số nhân 10 được đưa vào vì lý do tương tự như đã giải thích đối với DO2.) Phương trình này là một biến thể của phương trình Fick dùng để tính cung lượng tim (tức là CO = VO2 / [CaO2 – CvO2]) và được gọi là phương pháp Fick đảo ngược (6). Các giá trị CaO2 và CvO2 trong Phương trình 9.9 có chung một thành phần (1,34 × [Hb]), do đó phương trình có thể được viết lại như sau:

 Như vậy, cần có bốn thông số đo đạc để tính toán VO2: ba thông số đã dùng để tính DO2, cộng thêm độ bão hòa O2 trong máu tĩnh mạch "trộn" tại động mạch phổi (SvO2) – thông số đòi hỏi phải sử dụng ống thông động mạch phổi. Khi VO2 được biểu thị tương ứng với kích thước cơ thể (BSA), người ta sử dụng "chỉ số tim" (CI = CO/BSA) thay vì cung lượng tim. Ở người trưởng thành khỏe mạnh trong trạng thái nghỉ ngơi, VO2 đạt mức 200–300 mL/phút, hoặc 110–160 mL/phút/m2.

VO2 tính toán so với VO2 đo đạc trực tiếp

Giá trị VO2 được tính toán không phải là VO2 toàn cơ thể vì nó không bao gồm VO2 của phổi. Thông thường, VO2 của phổi chiếm dưới 5% VO2 toàn cơ thể (9), nhưng có thể chiếm tới 20% VO2 toàn cơ thể khi có tình trạng viêm phổi (10).

VO2 ĐƯỢC ĐO TRỰC TIẾP: Việc đo VO2 toàn cơ thể đòi hỏi phải đo đồng thời nồng độ O2 trong khí hít vào và thở ra. Quy trình này cần thiết bị có tích hợp bộ phân tích oxy, chẳng hạn như các hệ thống "metabolic cart" (máy đo chuyển hóa) dùng cho phương pháp đo nhiệt lượng gián tiếp (xem Chương 48). Bộ phân tích O2 được kết nối với đường thở gần (thường ở bệnh nhân đã đặt nội khí quản) để ghi lại nồng độ phân suất O2 trong khí hít vào và thở ra (FIO2 và FEO2). Thiết bị cũng ghi lại thông khí phút (VE), và giá trị VO2 được xác định như sau:

 Giá trị VO2 đo trực tiếp có mức độ biến thiên được ghi nhận là ±5% (6,8), thấp hơn nhiều so với mức độ biến thiên của giá trị VO2 tính toán (±18%). Hạn chế chính của phương pháp đo VO2 này là yêu cầu về thiết bị chuyên dụng và nhân sự được đào tạo bài bản, điều này làm hạn chế khả năng triển khai rộng rãi.

Theo Tài liệu tham khảo 6–8.

Tỷ lệ này có thể được nhân với 100 và biểu thị dưới dạng phần trăm. VO2 và DO2 có chung các thành phần (Q × 1,34 x [Hb] x 10), cho phép viết lại Phương trình 9.12 như sau:

Nếu SaO2 xấp xỉ 100% (gần bằng 1,0), mẫu số trong Phương trình 9.13 có thể được loại bỏ; nghĩa là:

hoặc phương trình có thể được đơn giản hóa hơn nữa để chỉ còn một biến số duy nhất:

VO2 thường chiếm khoảng 25% DO2, do đó giá trị O2ER bình thường là 0,25 (khoảng giá trị = 0,2–0,3), như được trình bày trong Bảng 9.2. Như vậy, trong điều kiện bình thường, chỉ 25% lượng O2 được cung cấp đến các mao mạch được mô hấp thụ. Tỷ lệ này sẽ thay đổi khi lượng O2 cung cấp bị giảm, như được mô tả dưới đây. 

Phương trình này dự đoán rằng VO2 sẽ duy trì ổn định khi DO2 giảm, miễn là có sự gia tăng tương ứng trong quá trình chiết tách O2. Tuy nhiên, nếu sự gia tăng mức độ chiết tách O2 không thể bù đắp hoàn toàn cho sự sụt giảm DO2, thì VO2 sẽ bắt đầu giảm; đây là thời điểm khởi đầu của quá trình chuyển hóa bị giới hạn bởi nguồn cung oxy (chuyển hóa kỵ khí).

Các mối liên hệ trong Phương trình 9.16 được minh họa tại Hình 9.3. Biểu đồ thể hiện tác động

của việc DO2 giảm dần đối với VO2, và các ô chú thích hiển thị mức độ chiết tách O2 tại các điểm tương ứng trên đường cong. Trong trường hợp này, mức độ chiết tách O2 được biểu thị bằng chênh lệch (SaO2 – SvO2); cách biểu thị này được chấp nhận vì SaO2 thường được duy trì ở mức >90% (tức là gần bằng 1,0). Điều này tạo ra các mối liên hệ sau: 

Biểu đồ cho thấy khi DO2 giảm xuống dưới mức bình thường (di chuyển sang trái dọc theo đường cong), VO2 ban đầu vẫn không đổi, cho thấy có sự gia tăng bù trừ của (SaO2 – SvO2). Tuy nhiên, đến một thời điểm nhất định, VO2 bắt đầu giảm; tại thời điểm này, chênh lệch (SaO2 – SvO2) đã tăng từ 25% lên 50%. Vượt quá điểm này, VO2 giảm theo sự sụt giảm của DO2, cho thấy khả năng chiết tách O2 không còn đủ để bù đắp hoàn toàn cho sự sụt giảm DO2 nữa. Điểm mà tại đó VO2 trở nên "phụ thuộc vào nguồn cung" (delivery-dependent) chính là ngưỡng của quá trình chuyển hóa bị giới hạn bởi O2 (12).

 Các mối liên hệ trong Hình 9.3 cho thấy sự chênh lệch (SaO2–SvO2) có thể được sử dụng để đánh giá sự cân bằng giữa việc cung cấp oxy (O2) và tiêu thụ oxy, và quan trọng hơn là để xác định thời điểm tình trạng cung cấp oxy cho mô bị đe dọa hoặc suy giảm.

. Mức chênh lệch (SaO2– SvO2) bình thường là 20–30%.

. Sự gia tăng mức chênh lệch (SaO2– SvO2) vượt quá 30% cho thấy sự sụt giảm trong việc cung cấp oxy (do tình trạng giảm oxy máu, thiếu máu hoặc giảm cung lượng tim).

. Sự gia tăng mức chênh lệch (SaO2– SvO2) lên mức ≥50% cho thấy tình trạng cung cấp oxy cho mô đang bị đe dọa hoặc suy giảm. Điều này đã được kiểm chứng qua các nghiên cứu trên động vật (13).

. Sự sụt giảm mức chênh lệch (SaO2– SvO2) xuống dưới 20% cho thấy khiếm khuyết trong quá trình sử dụng oxy tại mô, tình trạng này thường là hệ quả của nhiễm khuẩn huyết (sepsis). Tình trạng này còn được gọi là "shunt ngoại vi" (peripheral shunting), do nó mô phỏng các thay đổi gây ra bởi các shunt động-tĩnh mạch ngoại vi. 

SaO2 được theo dõi liên tục bằng phương pháp đo độ bão hòa oxy qua mạch đập (pulse oximetry) – một quy trình bắt buộc đối với bệnh nhân tại đơn vị hồi sức tích cực (ICU) – còn SvO2 được đo trong máu tĩnh mạch hỗn hợp tại động mạch phổi, đòi hỏi phải sử dụng ống thông động mạch phổi (PA). SvO2 có thể được theo dõi liên tục bằng các loại ống thông động mạch phổi chuyên dụng có khả năng đo độ bão hòa oxy tĩnh mạch (ví dụ: Triox™-PAC, ICU Medical, San Clemente, CA). Kỹ thuật đo độ bão hòa oxy máu tĩnh mạch được mô tả trong Chương 7 và minh họa ở Hình 7.5. 

. Phạm vi bình thường của SvO2 trong máu động mạch phổi là 65–75% (14).

. SvO2 có thể dao động tự nhiên với mức trung bình là 5% (15), do đó, sự thay đổi SvO2 cần vượt quá 5% mới được coi là có ý nghĩa lâm sàng.

. SvO2 giảm xuống dưới 65% cho thấy sự sụt giảm lượng oxy được cung cấp (do tình trạng thiếu oxy máu, thiếu máu hoặc giảm cung lượng tim).

. SvO2 giảm xuống mức ≤50% cho thấy quá trình cung cấp oxy cho mô đang bị đe dọa hoặc suy giảm (16).

. Chỉ số SvO2 từ 80% trở lên là dấu hiệu cho thấy sự suy giảm khả năng sử dụng oxy tại các mô đang chuyển hóa, và thường là hệ quả của tình trạng nhiễm khuẩn huyết.

. Ở người khỏe mạnh, ScvO2 thấp hơn SvO2. Tuy nhiên, chỉ số này cao hơn SvO2 (trung bình 7%) ở những bệnh nhân nguy kịch (14,17), và sự chênh lệch này có thể lên tới 18% ở bệnh nhân bị sốc tuần hoàn (17,18). ScvO2 chịu ảnh hưởng lớn bởi độ bão hòa oxy máu tĩnh mạch não, và tình trạng ScvO2 tăng cao trong sốc tuần hoàn được cho là do co mạch ngoại vi đi kèm với việc duy trì tương đối lưu lượng máu não.

. Mặc dù có sự khác biệt giữa ScvO2 và SvO2, nhưng những thay đổi về ScvO2 thường phản ánh tương đồng với những thay đổi của SvO2 (17), và xu hướng biến đổi của ScvO2 được coi là đáng tin cậy hơn so với các giá trị đo đơn lẻ (19). Định nghĩa về sự thay đổi đáng kể của ScvO2 cũng tương tự như định nghĩa đã nêu đối với SvO2 (tức là Δ >5%).

. Phạm vi bình thường của ScvO2 chưa được xác định rõ ràng, nhưng mức ScvO2 70% là một trong những mục tiêu được khuyến nghị trong quản lý huyết động ở bệnh nhân sốc tuần hoàn (20).

ScvO2 có thể được theo dõi bằng ống thông tĩnh mạch trung tâm hoặc ống thông tĩnh mạch trung tâm đi từ ngoại vi (PICC); cả hai loại ống thông này đều có sẵn dưới dạng ống thông tích hợp đo độ bão hòa oxy (ví dụ: Triox™-CVC và Triox™-PICC, hãng ICU Medical, San Clemente, CA), cho phép theo dõi ScvO2 liên tục. 

Ở người trưởng thành, NIRS đã được sử dụng để theo dõi StO2 tại vỏ não (23) và cơ vân

(24). Ở những bệnh nhân bị sốc tuần hoàn, có mối tương quan chặt chẽ giữa sự thay đổi StO2 ở cơ vân và sự thay đổi lượng oxy cung cấp toàn thân (DO2); điều này cho thấy việc theo dõi StO2 có thể đóng vai trò là một phương pháp không xâm lấn để theo dõi những thay đổi trong quá trình cung cấp oxy (24).

Một trong những hạn chế lớn của việc đo StO2 là không thể xác định được các mức bình thường và bất thường, do có sự biến thiên đáng kể về chỉ số StO2 ở cả người khỏe mạnh lẫn bệnh nhân bị sốc tuần hoàn (25). Điều này có thể là do đặc điểm của phương pháp đo, bởi các photon bị tán xạ trong mô (tức là chúng không đi theo đường thẳng từ nguồn sáng đến bộ phận dò sáng), và mức độ tán xạ có thể thay đổi rất lớn tùy thuộc vào từng cá nhân cũng như các trạng thái bệnh lý khác nhau. 

Các nghiên cứu lâm sàng đã liên tục cho thấy tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân nguy kịch có mối liên hệ trực tiếp với nồng độ lactate huyết tương ban đầu và với thời gian cần thiết để nồng độ lactate trở về mức bình thường sau khi bắt đầu điều trị. Điều này được minh họa trong Hình 9.4. Biểu đồ bên trái thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ lactate ban đầu và tỷ lệ tử vong tại bệnh viện (27), còn biểu đồ bên phải thể hiện mối quan hệ giữa tỷ lệ tử vong và thời gian cần thiết để đưa nồng độ lactate huyết tương về mức bình thường (được gọi là "độ thanh thải lactate") (28).

Mối quan hệ giữa nồng độ lactate huyết tương và khả năng sống sót làm nổi bật tầm quan trọng của việc theo dõi lactate huyết tương ở bệnh nhân nguy kịch. Tuy nhiên, mối quan hệ này không phải là bằng chứng cho thấy lactate là dấu ấn của tình trạng cung cấp oxy cho mô không đầy đủ, như sẽ được giải thích ngay sau đây. 

Mối quan hệ giữa nồng độ lactate huyết tương và khả năng sống sót được coi là bằng chứng cho thấy lactate là dấu ấn của tình trạng cung cấp oxy cho mô không đầy đủ, xuất phát từ quan niệm phổ biến rằng thiếu hụt oxy là nguyên nhân chung dẫn đến chết tế bào ở bệnh nhân nguy kịch. Tuy nhiên, quan niệm này phần lớn lại dựa trên chính mối quan hệ giữa nồng độ lactate huyết tương và khả năng sống sót. 

Xét đến việc áp suất riêng phần oxy (PO2) nội bào ở cơ vân trung bình là 5 mmHg và có thể thấp hơn 1 mmHg (32), trong khi PO2 ghi nhận được ở các tế bào cơ tim là 0,2–2,4 mmHg (33), có vẻ như các tế bào thường hoạt động ở mức PO2 rất thấp; điều này trái ngược với quan điểm cho rằng tình trạng thiếu hụt oxy (PO2 thấp) là nguyên nhân dẫn đến cái chết của tế bào. Thực tế, môi trường thiếu oxy bên trong tế bào lại mang lại lợi ích vì nó giúp hạn chế nguy cơ tổn thương tế bào do quá trình oxy hóa.

Những quan sát vừa nêu cho thấy tình trạng thiếu hụt oxy ở cấp độ tế bào có thể không phải là yếu tố phổ biến thủ phạm gây chết tế bào (và suy tạng) ở bệnh nhân nguy kịch, và điều này ngụ ý rằng quá trình sản sinh lactate trong điều kiện hiếu khí có thể phổ biến hơn nhiều so với suy đoán trước đây (xem phần tiếp theo).

ty thể (38). Nhiễm khuẩn huyết cũng liên quan đến sự gia tăng tốc độ đường phân (glycolysis) do tác động của catecholamine (39), và đây (đặc biệt khi kết hợp với sự ức chế enzyme PDH) là nguồn thứ hai gây ra tình trạng sản xuất lactate theo con đường hiếu khí trong nhiễm khuẩn huyết.

Như đã mô tả, có nhiều bằng chứng cho thấy tình trạng tăng lactate máu trong nhiễm khuẩn huyết là kết quả của quá trình sản xuất lactate theo con đường hiếu khí (chứ không phải kỵ khí). Xét đến việc nhiễm khuẩn huyết là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong tại bệnh viện ở Hoa Kỳ (40), có thể kết luận rằng tình trạng tăng lactate máu theo con đường hiếu khí phổ biến hơn nhiều so với dự đoán ở những bệnh nhân nguy kịch.