BS. Nguyễn Sỹ Linh – PGS.TS. Nguyễn Văn Minh
Lịch sử
Năm 1958 mô tả đầu tiên về MAC xuất hiện như một phần của cuộc nghiên cứu về một thuốc mê bay hơi mới là halopropane trong bài giảng của John Severinghaus. Sau đó Edmond I Eger, M.D. và Giles Merkel, M.D. đã nghiên cứu trên chó và đưa ra khái niệm MAC dựa trên nồng độ phế nang cuối thì thở ra kết hợp với ngưỡng giữa cử động – không cử động làm chỉ số gây mê. Edmond I Eger và Larry Saidman đã áp dụng khái niệm này trên người, thay thế rạch da cho kẹp đuôi ở chó.
Ngày nay MAC là tiêu chuẩn để đánh giá thuốc mê dạng hít. Bất chấp sự không hoàn hảo và hạn chế của nó, MAC vẫn là tiêu chuẩn vì không có gì tốt hơn được phát minh cho đến hiện nay. Tầm quan trọng của nó được thừa nhận bởi việc không sử dụng trích dẫn trong các báo cáo. Nó đạt được trạng thái của các đơn vị khác như Cm và 0C[1]
MAC là gì
MAC - Minimum alveolar concentration được định nghĩa là nồng độ phế nang tối thiểu (đo ở mực nước biển) của thuốc mê dạng hít cần thiết để ngăn chặn cử động ở 50% bệnh nhân khi rạch da.
Trong các nghiên cứu trên người để xác định MAC, người tình nguyện được gây mê bằng thuốc gây mê cần nghiên cứu, và duy trì nồng độ thuốc mê cuối kì thở ra ở nồng độ chọn trước trong 15 phút để cân bằng áp suất riêng phần phế nang và động mạch. Một kích thích đau tiêu chuẩn sau đó được áp dụng và quan sát đáp ứng rõ ràng từ tình nguyện viên, chẳng hạn như cử động đầu hoặc chân tay. Vẽ biểu đồ tỉ lệ bệnh nhân không đáp ứng (biến phụ thuộc) so với nồng độ thuốc gây mê (biến độc lập) tạo ra đường cong đáp ứng liều. MAC là một điểm duy nhất trên đường cong này, tương ứng với nồng độ thuốc mê mà tại đó 50% bệnh nhân không phản ứng với kích thích. Độ lệch chuẩn (SD) của MAC nói chung là khoảng 10%, cho thấy rằng 1,2 MAC (tức là MAC + 2 SD) nên tạo ra sự bất động đối với kích thích ở khoảng 95% bệnh nhân. Độ dốc của đường cong này cho thấy tương đối ít sự thay đổi về nồng độ của thuốc gây mê dạng hít cần thiết để ngăn chặn cử động do kích thích giữa các đối tượng. Khoảng nồng độ thuốc mê dễ bay hơi tương đối hẹp này làm nổi bật công dụng lâm sàng của những loại thuốc này. So với thuốc mê bay hơi thì Propofol có khoảng liều rộng hơn để làm bất động bệnh nhân. Do đó bác sĩ có thể dễ dự đoán nồng độ thuốc mê dạng hít mà ở đó phần lớn bệnh nhân không cử động khi kích thích, trong khi dự đoán nồng độ khi gây mê tĩnh mạch bằng Propofol là khó hơn. Tuy nhiên, độ dốc của đối với các tác nhân dễ bay hơi cũng có nghĩa là một tỷ lệ lớn bệnh nhân có thể bắt đầu cử động để đáp ứng với kích thích đau với sự giảm tương đối nhỏ nồng độ thuốc mê ngay dưới MAC. Điều này có thể xảy ra nhanh chóng và gây ra những hậu quả có hại với các loại thuốc mê dễ bay hơi không hòa tan hơn như desflurane, ví dụ, nếu bình bốc hơi bị tắt và người gây mê quên việc cung cấp thuốc mê lại, hoặc nếu bình bốc hơi hết thuốc mà không được chú ý hoặc nếu người gây mê cố tình tắt bình bốc hơi trước khi giải giãn cơ.
MAC và các biến thể
MAC – tỉnh
MAC tỉnh (MAC-awake) là nồng độ thuốc mê cần thiết để ngăn chặn phản ứng đối với yêu cầu bằng lời nói ở 50% bệnh nhân (khi nồng độ thuốc mê giảm).Tỉ lệ MAC-awake/MAC khác nhau giữa các thuốc mê bay hơi. Tỉ lệ càng gần 1 thì bệnh nhân càng nhanh tỉnh ( ví dụ: 0.55 MAC của halothane so với 0.38 MAC của Isoflurane. Dùng Halothan sẽ nhanh tỉnh hơn Isoflurane). MAC-awake không bao hàm ý bệnh nhân bất tỉnh, nó chỉ có nghĩa bệnh nhân không phản ứng với kích thích (không phải kích thích phẫu thuật)2.
Trí nhớ có thể chia thành trí nhớ rõ ràng (có ý thức) và tiềm ẩn (vô thức). Mục tiêu của các bác sĩ gây mê là ngăn chặn trí nhớ rõ ràng, là loại trí nhớ chu phẫu liên quan đến sang chấn tâm lí sau phẫu thuật4. Mặc dù ít được nghiên cứu kĩ lưỡng nhưng về mặt lí thuyết thì MAC nhớ về lí thuyết là quan trọng đối với cả bệnh nhân và người gây mê.
Không tắt thuốc mê sớm vào cuối cuộc phẫu thuật làm cho bệnh nhân tỉnh trong phẫu thuật. Sử sụng MAC-tỉnh để thoát mê. Tránh thoát mê quá sớm khi nồng độ thuốc mê còn quá cao dễ dẫn đến vật vã, kích thích sau phẫu thuật.
Ở Việt Nam hiện nay MAC dần phổ biến. Hiểu MAC để vận dụng tốt trong thực hành lâm sàng gây mê hồi sức.
2. Stoelting RK, Longnecker DE, Eger EI 2nd, (1970), Minimum alveolar concentrations in man on awakening from methoxyflurane, halothane, ether and fluroxene anesthesia: MAC awake. Anesthesiology; 33: 5–9.
3. Roizen MF, Horrigan RW, Frazer BM. (1981), Anesthetic doses blocking adrenergic (stress) and cardiovascular responses to incision–MAC BAR. Anesthesiology; 54: 390–8.
4. Perouansky M, Pearce RA (2011), How we recall (or don't): the hippocampal memory machine and anesthetic amnesia. Canadian Journal of Anesthesia; 58: 157–66.
5. Antognini JF, Schwartz K. (1993), Exaggerated anesthetic requirements in the preferentially anesthetized brain. Anesthesiology; 79: 1244–9.
6. Rampil IJ, Mason P, Singh H. Anesthetic potency (MAC) is independent of forebrain structures in the rat. Anesthesiology 1993; 78: 707–12.
7. Callaghan JC, Mc QD, Scott JW, Bigelow WG. (1954), Cerebral effects of experimental hypothermia. Archives of Surgery; 68: 208–15.
8. Tanifuji Y, Eger EI 2nd. (1978), Brain sodium, potassium, and osmolality: effects on anesthetic requirement. Anesthesia and Analgesia; 57: 404–10.
9. Sanders RD, Tononi G, Laureys S, Sleigh JW. (2012), Unresponsiveness not equal unconsciousness. Anesthesiology; 116: 946–59.
10. Mashour GA, Shanks A, Tremper KT, et al. (2012), Prevention of intraoperative awareness in an unselected surgical population: a randomized comparative effectiveness trial. Anesthesiology; 117: 717–25.
11. Sessler DI, Sigl JC, Kelley SD, et al. (2012), Hospital stay and mortality are increased in patients having a “triple low” of low blood pressure, low bispectral index, and low minimum alveolar concentration of volatile anesthesia. Anesthesiology; 116: 1195–203.
12. A. Aranake, G.A. Mashour, M.S. Avidan. Minimum alveolar concentration: ongoing relevance and clinical utility.
MAC-không tỉnh
MAC-không tỉnh (MAC-unawake) là nồng độ thuốc mê mà ở đó 50% bệnh nhân vẫn phản ứng với lời nói (khi nồng độ thuốc mê tăng).
MAC-unawake không phải là hình ảnh phản chiếu của MAC-awake. Nồng độ thuốc mê để gây mất đáp ứng cao hơn nhiều so với nồng độ thuốc mê để xuất hiện đáp ứng. Do đó, nồng độ thuốc mê dự đoán mất khả năng đáp ứng đáng tin cậy hơn nhiều so với phục hồi khả năng đáp ứng. Khoảng cách giữa MAC-unawake và MAC-wake ở những bệnh nhân được gây mê có thể cung cấp một lớp đệm an toàn. Khi nồng độ thuốc mê giảm nhẹ xuống dưới nồng độ gây cảm ứng, phần lớn bệnh nhân có thể vẫn không nhận biết và không phản ứng. Mặt khác những bệnh nhân không có sự khác biệt giữa MAC-unawake và MAC-awake thường có nguy cơ thức tỉnh trong phẫu thuật.
Một kích thích phẫu thuật dữ dội có thể làm thay đổi đường cong MAC-tỉnh và MAC-quên làm cho bệnh nhận thức tỉnh và củng cố trí nhớ cao hơn dự kiến. Do đó cần duy trì đủ MAC và các kĩ thuật gây tê thích hợp cũng như giảm thiểu các kích thích phẫu thuật để tránh bệnh nhân thức tỉnh trong phẫu thuật.
MAC-quên
MAC-quên (MAC-amnesia) nồng độ thuốc mê cần thiết để ngăn chặn ký ức về một kích thích phẫu thuật ở 50% bệnh nhân.Trí nhớ có thể chia thành trí nhớ rõ ràng (có ý thức) và tiềm ẩn (vô thức). Mục tiêu của các bác sĩ gây mê là ngăn chặn trí nhớ rõ ràng, là loại trí nhớ chu phẫu liên quan đến sang chấn tâm lí sau phẫu thuật4. Mặc dù ít được nghiên cứu kĩ lưỡng nhưng về mặt lí thuyết thì MAC nhớ về lí thuyết là quan trọng đối với cả bệnh nhân và người gây mê.
MAC-BAR
MAC-BAR là nồng độ thuốc mê tối thiểu trong phế nang ngăn chặn các phản ứng thần kinh tự động (autonomic responses ) đối với rạch da ở 50% bệnh nhân3. Các phản ứng tự chủ thường được sử dụng để xác định MAC-BAR là những thay đổi về độ giãn đồng tử, nhịp tim và huyết áp. Ức chế phản ứng tự chủ có thể được thực hiện ở các mức độ khác nhau; do đó MAC-BAR là một đánh giá tốt nhất.
Những biến thể khác của MAC như kích thích khí quản, phản xạ đồng tử cũng được nghiên cứu nhưng cũng có hạn chế như MAC-BAR liên quan đến khó lượng giá kết quả.
Sinh học thần kinh của MAC
Các nhà nghiên cứu luôn cố gắng tìm kiếm cơ chế thuốc mê gây ra sự bất động. Thiếu mối liên hệ giữa hoạt động điện của vỏ não và sự đáp ứng vận động khi kích thích gợi ý thuốc mê có thể ức chế vận động bằng cách tác động vào vị trí khác ngoài vỏ não. Một số nghiên cứu trên dê cho thấy nếu ưu tiên đưa vào não thì lượng thuốc mê cần để ức chế vận động lớn hơn khi đưa vào toàn bộ cơ thể. Nếu tách tưới máu của não và tủy sống đồng thời ưu tiên cung cấp khí mê cho não thì làm tăng MAC của Isoflurane từ 1.2% lên 2.9% 5. Một nghiên cứu tương tự đã chứng minh mức tăng MAC tương tự đối với halothane từ 0,9% lên 3,4%. Các nghiên cứu bổ sung trên chuột đã gây ra các tổn thương trong hệ thống thần kinh trung ương để cắt đứt các kết nối giữa tủy sống và não, chẳng hạn như làm mất não (loại bỏ chức năng não của não ở động vật bằng cách loại bỏ não, cắt ngang thân não hoặc cắt đứt một số động mạch trong thân não) hoặc cắt ngang tủy sống ở vùng lồng ngực, cả hai tổn thương này đều không làm thay đổi MAC. Những nghiên cứu này cho thấy vị trí tác động chính của thuốc mê là tủy sống6. Bằng chứng cho thấy rằng thuốc gây mê ức chế cả quá trình xử lý cảm giác đối với các kích thích đau và phản xạ thần kinh vận động để ngăn chặn cử động. Cả nghiên cứu trên động vật và con người đều phát hiện ra rằng thuốc gây mê bay hơi làm giảm tính dễ bị kích thích của tế bào thần kinh vận động tủy sống, đây là một cơ chế mà chúng ngăn chặn cử động khi có kích thích đau.
Trong khi tủy sống liên quan đến ức chế vận động thì vùng dưới vỏ, và vỏ não liên quan đến mất trí nhớ. Một số nghiên cứu trên người tình nguyện khỏe mạnh cho thấy nồng độ ức chế trí nhớ và ý thức thấp hơn so với ức chế vận động.
Các yếu tố ảnh hưởng đến MAC
Tuổi
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến MAC, do đó làm tăng hoặc giảm thuốc mê để ức chế vận động. Ví dụ, nồng độ thuốc mê cần thiết để ngăn chặn cử động thay đổi tỷ lệ nghịch với tuổi. MAC đạt đỉnh khi trẻ 6 tháng tuổi, sau đó giảm dần. Mối liên quan được mô tả bằng phương trình.
MACage = MAC40 × 10−0.00269(age − 40)
MACage là MAC theo tuổi
MAC40 là MAC
ở 40 tuổi
Nhiệt độ
Nghiên cứu trên chuột cho thấy đối với nhiệt độ cơ thể là 32–37 °C, việc giảm 1 °C dẫn đến giảm 5% MAC đối với isoflurane. Ảnh hưởng của nhiệt độ được giả thiết do ảnh hưởng đến tiêu thụ Oxi não7.Tăng giảm Natri máu
Tăng hoặc giảm natri huyết thanh trùng với những thay đổi về nồng độ và độ thẩm thấu của natri trong dịch não tủy có thể làm thay đổi hiệu lực của thuốc mê. Tăng natri máu có liên quan đến sự gia tăng MAC, trong khi hạ natri máu có liên quan đến giảm MAC8.
Béo phì
Không làm thay đổi MACPhụ nữ mang thai
Phụ nữ mang thai và giai đoạn đầu sau sinh, giảm MAC.Các yếu tố khác
Các yếu tố khác như thiếu máu, tăng CO2 cũng được chứng minh là làm giảm MACYếu tố dược lí
Thuốc sử dụng trong phẫu thuật có thể làm tăng hiệu lực của thuốc mê hô hấp. Ví dụ như các thuốc mê tĩnh mạch, an thần, giảm đau làm giảm MAC. Tuy nhiên ảnh hưởng trên MAC và dẫn xuất của MAC là khác nhau. Ví dụ: Morphin có thể làm giảm MAC ức chế vận động với kích thích phẫu thuật nhưng có thể không làm giảm MAC-quên.
Yếu tố bệnh lí
Những bệnh nhân ý thức suy giảm do tổn thương mạch máu não thường giảm nhu cầu thuốc mê. Những bệnh lí liên quan sa sút trí tuệ hoặc thoái hóa thần kinh giảm nhu cầu thuốc mê.Tóm tắt
Ưu nhược điểm của MAC và biến thể
Ưu điểm
Giá trị MAC tương tự ở các bệnh nhân khác nhau đối với một kích thích nhất định.
Dễ đo, dễ theo dõi trên thực hành lâm sàng theo thời gian thực.
MAC tương tự cho các thuốc mê khác nhau. Do đó cho phép so sánh hiệu lực của các thuốc mê dạng hít.
Khả năng định lượng MAC cho phép so sánh tác dụng phụ ở các bội số khác nhau của MAC (ví dụ. ½ MAC, MAC và 2 MAC). Các so sánh định lượng về các tác dụng phụ này (ví dụ: tác dụng đối với phản ứng đường thở, huyết áp và nhịp tim) giúp đưa ra thông tin về việc lựa chọn thuốc gây mê dạng hít trong thực hành lâm sàng.
Nhược điểm
Có độ trễ giữa nồng độ phế nang và nồng độ tại cơ quan đích.
Nồng độ thuốc mê ngăn chặn đáp ứng đối với lời nói không nhất thiết là nồng độ tạo ra tình trạng mất ý thức.
Nghiên cứu của Sanders RD và cộng sự cho thấy nếu cô lập cẳng tay để tránh tác dụng của giãn cơ thì 37% có đáp ứng với lời nói trong quá trình gây mê9. Điều đáng nói là đa số những ca này lại không đáp ứng với kích thích phẫu thuật, kể cả những người báo cáo bị đau. Người ta chưa lí giải được tại sao lại có đáp ứng với lời nói mà không phải bằng kích thích phẫu thuật. Những dữ liệu này gợi ý rằng MAC có thể đo khả năng đáp ứng mà không nhất thiết cung cấp thông tin liên quan đến trạng thái ý thức.
Không áp dụng được cho gây mê bằng đường tĩnh mạch. Hơn nữa gây mê hiện đại sử dụng kết hợp nhiều loại thuốc khác nhau dẫn đến làm phức tạp giải thích MAC. Việc sử dụng thuốc giãn cơ dẫn đến không có thông tin về nồng độ thuốc mê cần thiết để ngăn chặn cử động. Mặc dù các thuốc này làm giảm MAC nhưng có thể chúng không ảnh hưởng đến MAC-tỉnh và MAC-quên. Thêm nữa kĩ thuật gây mê đa phương thức (gây tê + gây mê) hoặc gây mê cân bằng ( vd sử dụng bộ ba giảm đau + thuốc mê + giãn cơ) thường được sử dụng, tiện ích của MAC theo nghĩa thuần túy bị hạn chế rõ rệt.
MAC và kết quả lâm sàng
Nồng độ thuốc mê đo bằng MAC được dùng để nghiên cứu một số kết quả lâm sàng ở bệnh nhân phẫu thuật, chẳng hạn như sự nhớ lại rõ ràng (explicit recall - AWR) và tỉ lệ tử vong sau phẫu thuật. Đây là một biến chứng hiếm gặp nhưng đáng sợ của gây mê (không đầy đủ) dẫn đến di chứng tâm lí nặng nề. Những nỗ lực ngăn chặn AWR tập trung vào đạt được độ sâu gây mê đầy đủ bằng cách đáp ứng tiêu chí về MAC hoặc BIS. Nghiên cứu kiểm soát nhận thức Michigan trên 21000 bệnh nhân cho thấy không có sự khác biệt giữa MAC và BIS10. Do đó sử dụng MAC có thể ngăn ngừa AWR.
Hội chứng 3 thấp ( <0.7 MAC, Huyết áp trung bình < 75 mmHg, BIS < 40) thì tỉ lệ tử vong tăng gấp 4 lần11. Nhưng không rõ liệu mối liên quan giữa hội chứng ba thấp với tỉ lệ tử vong là nguyên nhân hay chỉ là hiện tượng phụ. Hiện tại không có bằng chứng cho thấy thuốc gây mê trong phạm vi phù hợp về mặt lâm sàng có thể gây ra kết quả bất lợi.
Điều chỉnh MAC trên lâm sàng
Ngày nay MAC không còn quá xa lạ so với các bệnh viện ở Việt Nam. Ở các bệnh viện có các máy gây mê hiện đại thì chỉ số MAC được hiển thị trên máy, người thực hành gây mê dựa vào chỉ số đó để điều chỉnh cho phù hợp với từng bệnh nhân. Tuy vậy có một số bệnh viện vẫn chưa có đo nồng độ khí mê. Việc nhầm lẫn nồng độ khí mê đo ở cuối kì thở ra (qui ra MAC) với nồng độ khí mê trên bình bốc hơi có thể dẫn đến thức tỉnh ở bệnh nhân. Ví dụ: với lưu lượng khí mới trên 2 lít thì nồng độ khí mê trong hệ thống mới bằng nồng độ thuốc mê ở bình bốc hơi, còn với lưu lượng 0.5 lít thì nồng độ bình bốc hơi phải đạt 5-6% thì mới đạt 1 MAC. Do đó cần phải dựa vào tình trạng lâm sàng của bệnh nhân, MAC-BAR để điều chỉnh khí mới và nồng độ thuốc mê trên bình bốc hơi cho phù hợp.Không tắt thuốc mê sớm vào cuối cuộc phẫu thuật làm cho bệnh nhân tỉnh trong phẫu thuật. Sử sụng MAC-tỉnh để thoát mê. Tránh thoát mê quá sớm khi nồng độ thuốc mê còn quá cao dễ dẫn đến vật vã, kích thích sau phẫu thuật.
Kết luận
Bất chấp những hạn chế của nó, MAC vẫn là thước đo hiệu lực gây mê được sử dụng phổ biến nhất đối với thuốc mê dạng hít. Nó đã vượt qua thử thách của thời gian và chiếm ưu thế như một thước đo thông thường về độ sâu gây mê trong gần 70 năm kể từ khi nó được mô tả. Gây mê bằng thuốc mê bay hơi vẫn phổ biến nhất. Đo nồng độ thuốc mê dễ bay hơi trong thời gian thực là đáng tin cậy, không tốn kém và có sẵn trên khắp thế giới. Với chỉ số ít thay đổi giữa các bệnh nhân, MAC là chỉ số tin cậy để đánh giá bệnh nhân không cử động để đáp ứng với kích thích phẫu thuật. Các biện pháp để đánh giá gây mê khác trong tương lai sẽ phải chứng minh được tính ưu việt của nó so với MAC12.Ở Việt Nam hiện nay MAC dần phổ biến. Hiểu MAC để vận dụng tốt trong thực hành lâm sàng gây mê hồi sức.
Tài liệu tham khảo
1. Eger EI 2nd (2002), A brief history of the origin of minimum alveolar concentration (MAC). Anesthesiology. 2002 Jan;96(1):238-9. doi: 10.1097/00000542-200201000-00037. PMID: 11753024.2. Stoelting RK, Longnecker DE, Eger EI 2nd, (1970), Minimum alveolar concentrations in man on awakening from methoxyflurane, halothane, ether and fluroxene anesthesia: MAC awake. Anesthesiology; 33: 5–9.
3. Roizen MF, Horrigan RW, Frazer BM. (1981), Anesthetic doses blocking adrenergic (stress) and cardiovascular responses to incision–MAC BAR. Anesthesiology; 54: 390–8.
4. Perouansky M, Pearce RA (2011), How we recall (or don't): the hippocampal memory machine and anesthetic amnesia. Canadian Journal of Anesthesia; 58: 157–66.
5. Antognini JF, Schwartz K. (1993), Exaggerated anesthetic requirements in the preferentially anesthetized brain. Anesthesiology; 79: 1244–9.
6. Rampil IJ, Mason P, Singh H. Anesthetic potency (MAC) is independent of forebrain structures in the rat. Anesthesiology 1993; 78: 707–12.
7. Callaghan JC, Mc QD, Scott JW, Bigelow WG. (1954), Cerebral effects of experimental hypothermia. Archives of Surgery; 68: 208–15.
8. Tanifuji Y, Eger EI 2nd. (1978), Brain sodium, potassium, and osmolality: effects on anesthetic requirement. Anesthesia and Analgesia; 57: 404–10.
9. Sanders RD, Tononi G, Laureys S, Sleigh JW. (2012), Unresponsiveness not equal unconsciousness. Anesthesiology; 116: 946–59.
10. Mashour GA, Shanks A, Tremper KT, et al. (2012), Prevention of intraoperative awareness in an unselected surgical population: a randomized comparative effectiveness trial. Anesthesiology; 117: 717–25.
11. Sessler DI, Sigl JC, Kelley SD, et al. (2012), Hospital stay and mortality are increased in patients having a “triple low” of low blood pressure, low bispectral index, and low minimum alveolar concentration of volatile anesthesia. Anesthesiology; 116: 1195–203.
12. A. Aranake, G.A. Mashour, M.S. Avidan. Minimum alveolar concentration: ongoing relevance and clinical utility.