Mỗi khi mùa đông tràn về, nhiều người thường có thói quen quàng khăn kín cổ nhưng lại để hở mũi và miệng khi ra đường. Cảm giác hít phải luồng không khí buốt giá buốt thấu lồng ngực khiến không ít người thắc mắc liệu chiếc khẩu trang thông thường có thực sự bảo vệ được lá phổi hay không.
Câu trả lời hoàn toàn là có. Chiếc khẩu trang không chỉ ngăn ngừa bụi bẩn hay vi khuẩn, mà còn hoạt động như một hệ thống điều hòa thu nhỏ, giúp làm ấm và bổ sung độ ẩm cho từng ngụm khí trước khi đi vào đường thở.
Khẩu trang giữ ấm và tạo ẩm cho đường thở như thế nào?
Bình thường, mũi và họng đóng vai trò như một bộ máy sưởi tự nhiên nhằm bảo vệ đường dẫn khí phía dưới. Tuy nhiên, khi nhiệt độ môi trường giảm sâu, khả năng điều hòa tự nhiên này dễ bị quá tải, khiến luồng khí lạnh tràn thẳng xuống phế quản [1], [2].
Khi bạn đeo khẩu trang, một chu trình hấp thu và giải phóng độ ẩm liên tục được thiết lập ngay tại lớp vải lọc [3]. Trong thì thở ra, luồng khí bão hòa hơi nước ấm từ cơ thể đi qua khẩu trang và bị giữ lại một phần trên các sợi vải [3], [4]. Đến thì hít vào, luồng khí ngoài trời vốn khô lạnh buộc phải đi qua lớp màng sợi đang chứa nước này, khiến hơi ẩm bốc hơi trở lại và hòa vào dòng khí đi vào phổi [3], [4].
Cơ chế này tương tự như một bể chứa nước tạm thời giúp tái sử dụng độ ẩm của chính cơ thể [4]. Đối với các loại khẩu trang vải cotton hai lớp có nhiệt dung đáng kể, nhiệt độ của luồng khí hít vào có thể tăng vượt cả nhiệt độ phòng, đồng thời mức tăng độ ẩm tương đối hiệu dụng có thể vượt quá 100% so với độ ẩm môi trường [3], [4]. Nhờ đó, phổi không phải chịu áp lực điều hòa quá mức khi tiếp xúc với thời tiết lạnh giá.
Tác động tiêu cực của không khí khô lạnh lên hệ hô hấp
Để hiểu được giá trị của việc che chắn mũi miệng, cần nhìn vào cách không khí giá buốt tác động lên cơ thể. Mũi được cấu tạo chủ yếu từ sụn và có rất ít lớp mỡ cách nhiệt, do đó bộ phận này cực kỳ nhạy cảm với nhiệt độ môi trường xung quanh [1]. Khi tiếp xúc với không khí lạnh và khô, các thụ thể giao cảm ở mũi bị kích thích, gây ra phản xạ co thắt phế quản và làm tăng sức cản tiền mao mạch, từ đó làm giảm lưu lượng máu nuôi dưỡng niêm mạc mũi [1].
Hiện tượng co mạch này khiến nhiệt độ bề mặt niêm mạc sụt giảm rõ rệt. Một thí nghiệm cho thấy chỉ cần ngâm chân của người khỏe mạnh vào nước lạnh trong vòng 5 phút, lưu lượng máu và nhiệt độ đo được trong khoang mũi bằng máy lade Doppler đã giảm sút đáng kể [1]. Khi niêm mạc mũi bị lạnh đi trong thời gian dài, năng lực sưởi ấm của cơ thể không còn đủ bù đắp, tạo điều kiện thuận lợi cho tình trạng hạ thân nhiệt cục bộ và kích ứng đường thở [1].
Hơn nữa, không khí lạnh vốn giữ được rất ít hơi nước so với không khí ấm [2]. Sự kết hợp giữa nhiệt độ thấp ngoài trời và độ ẩm thấp trong nhà làm gia tăng sự bốc hơi nước của lớp màng nhầy lót đường hô hấp, làm suy giảm hàng rào bảo vệ tự nhiên và tạo điều kiện cho các mầm bệnh đường hô hấp phát triển mạnh vào mùa đông [3].
Không khí lạnh xâm nhập sâu vào phổi ra sao khi không có bảo vệ?
Một nghiên cứu tổng quan công bố năm 2020 đã mô tả bản đồ nhiệt chi tiết của đường hô hấp con người [2]. Ở điều kiện bình thường với không khí phòng ở mức 26 độ C và độ ẩm 8,8 mg/L nước, luồng khí hít vào khi thở êm dịu được sưởi ấm lên khoảng 32 độ C tại ngã ba khí phế quản (carina) và đạt 35,5 độ C khi tới các phế quản phân thùy [2]. Tiêu chuẩn sinh lý lý tưởng để cơ thể bão hòa hơi nước hoàn toàn ở nhiệt độ lõi 37 độ C đòi hỏi độ ẩm tuyệt đối phải đạt 38,5 g/m3 ở mức 100% độ ẩm tương đối [2].
Tuy nhiên, khi con người hít thở không khí ở mức âm 18 độ C và độ ẩm bằng 0, luồng khí đi tới ngã ba khí phế quản chỉ đạt vỏn vẹn 23 độ C và chỉ lên được 31 độ C tại các nhánh phế quản sâu [2]. Điều này chứng tỏ dưới những ngưỡng nhiệt độ âm sâu nhất định, đường thở hoàn toàn mất khả năng sưởi ấm và làm ẩm trọn vẹn luồng khí [2].
Khi hoạt động thể lực tăng lên, thông khí phút có thể đạt mức 100 L/phút, khiến nhiệt độ khí hít vào sụt thêm khoảng 2 độ C tại mỗi vị trí giải phẫu [2]. Việc thở dốc kèm theo thở bằng miệng khiến tình trạng mất nước và nhiệt ở đường thở trên diễn ra dữ dội, làm dịch lót quanh lông chuyển trở nên ưu trương và dẫn đến hiện tượng mất nước tế bào biểu mô đường thở [2]. Chiếc khẩu trang chính là công cụ hỗ trợ bù đắp khoảng trống sinh lý này bằng cách giữ lại lượng nhiệt ẩm bị thất thoát trong từng nhịp thở [1].
Bằng chứng khoa học về khả năng làm ấm và giữ ẩm của khẩu trang
Các nhà khoa học đã tiến hành nhiều thử nghiệm để đo lường chính xác hiệu quả làm ấm của các loại khẩu trang và vật dụng che mặt. Một nghiên cứu trên 93 nhân viên y tế khỏe mạnh cho thấy nhiệt độ khoang miệng sau 30 phút đeo khẩu trang đạt trung bình 36,73 độ C, cao hơn đáng kể so với mức 36,56 độ C khi không đeo [1]. Việc che miệng và mũi bằng khẩu trang hay khăn quàng giúp làm ấm khuôn mặt, nâng cao nhiệt độ đường thở trên và giảm thiểu tối đa sự thất thoát nhiệt ẩm khi thở lại luồng khí trong khoang thở [1].
Trong các thử nghiệm tại phòng thí nghiệm từ 8 đến 37 độ C, các nhà nghiên cứu nhận thấy mọi loại vật liệu làm khẩu trang đều tạo ra sự gia tăng độ ẩm đáng kể cho khí hít vào [4]. Đáng chú ý nhất là các loại khẩu trang cotton mật độ cao, nhờ khả năng giữ nhiệt tốt nên hỗ trợ mạnh mẽ nhất cho quá trình sưởi ấm và làm ẩm khí hít vào, mang lại độ ẩm vượt trội so với môi trường khô lạnh bên ngoài [4].
Cơ chế điều hòa của vùng mặt còn có sự tham gia của hệ thần kinh. Một nghiên cứu năm 2017 thực hiện trên 55 người khỏe mạnh bằng cách đo đạc nhiệt độ niêm mạc, nhiệt độ khí hít vào và hình học mũi trước và sau khi đắp mặt nạ làm mát da mặt [5]. Kết quả cho thấy nhiệt độ da mặt giảm đáng kể, trong khi nhiệt độ khí trong mũi không đổi nhưng độ ẩm tuyệt đối và nhiệt độ niêm mạc mũi lại tăng lên rõ rệt [5]. Đồng thời, thể tích và diện tích mặt cắt của phần mũi trước tăng lên mà không làm thay đổi lưu lượng khí qua mũi, một phản ứng được điều hòa thông qua dây thần kinh sinh ba nhằm đảm bảo quá trình điều hòa khí hít vào luôn ổn định [5].
Ngoài ra, phản ứng của hệ hô hấp trước khí lạnh còn phụ thuộc vào các thụ thể cảm giác tại chỗ. Một thử nghiệm năm 1988 trên 4 nam giới tình nguyện hít khí lạnh 3 độ C và khí ấm 33 độ C qua mặt nạ mũi với mức thông khí 30 L/phút cho thấy khí lạnh làm giảm đáp ứng thông khí với CO2 [6]. Đáng chú ý, các phép đo nhiệt độ trực tràng và màng nhĩ không ghi nhận sự thay đổi, chứng minh rằng các phản xạ ức chế hô hấp do khí lạnh được kích hoạt bởi các thụ thể nhiệt ở da và niêm mạc chứ không phải do hạ nhiệt trực tiếp ở vùng dưới đồi [6]. Việc đeo khẩu trang che chắn các vùng cảm nhận này sẽ giúp hạn chế các phản xạ bất lợi cho hệ hô hấp.
Ứng dụng trên người vận động ngoài trời và bệnh nhân hen suyễn
Lợi ích bảo vệ của các thiết bị che mặt đối với đường thở được thể hiện rõ ràng nhất ở những người có đường thở nhạy cảm hoặc phải hoạt động thể lực trong giá rét. Hiện tượng mất nhiệt và mất nước qua đường hô hấp trong khi gắng sức chính là tác nhân kích hoạt hàng đầu của chứng hen suyễn do vận động [7].
Để giải quyết vấn đề này, một nghiên cứu năm 1992 đã thử nghiệm loại mặt nạ trao đổi nhiệt và ẩm có lực cản hô hấp thấp trên các nhóm đối tượng khác nhau [7]. Khi 4 người khỏe mạnh thở không khí phòng ở 24 độ C, nhiệt độ khí hít vào trung bình khi đeo mặt nạ đã tăng lên 32,5 độ C; và khi họ hít không khí băng giá ở mức âm 13 độ C, nhiệt độ khí hít vào vẫn được nâng lên mức 19,1 độ C [7].
Khi thử nghiệm trên 8 bệnh nhân hen suyễn vận động trong điều kiện nhiệt độ phòng, mức giảm thể tích thở ra gắng sức trong giây đầu tiên (FEV1) trung bình sau tập luyện chỉ là 13% khi đeo mặt nạ trao đổi nhiệt ẩm, thấp hơn rất nhiều so với mức giảm 33% khi đeo mặt nạ giả và 28% khi dùng ống thở thông thường [7]. Thử nghiệm tiếp tục trên 7 bệnh nhân hen suyễn vận động trong điều kiện khí lạnh âm 13 độ C cho kết quả tương tự: mức giảm FEV1 khi đeo mặt nạ trao đổi nhiệt ẩm chỉ là 10%, trong khi dùng mặt nạ giả mức sụt giảm lên tới 22% [7]. Kết quả này chứng minh việc duy trì nhiệt độ và độ ẩm qua mặt nạ có thể ngăn chặn hiệu quả cơn co thắt phế quản ở bệnh nhân hen khi ra ngoài trời rét.
Tuy nhiên, nhiệt độ và độ ẩm bên trong khoang khẩu trang cần ở mức cân bằng để người dùng cảm thấy dễ chịu. Một nghiên cứu năm 1987 trên 6 đối tượng đạp xe đo công ở mức 3,8 met trong 15 phút tại các nhiệt độ môi trường 7, 16 và 25 độ C đã chỉ ra rằng: trong môi trường lạnh 7 độ C, nhiệt độ không khí trong mặt nạ từ 27 độ C trở lên đạt mức độ chấp nhận 100% [8]. Ngược lại, trong môi trường ấm, khí quá nóng và quá ẩm bên trong mặt nạ lại làm giảm đáng kể sự thoải mái của người sử dụng [8]. Do đó, khẩu trang giữ nhiệt phát huy tác dụng lý tưởng nhất chính là trong môi trường thời tiết lạnh giá bên ngoài.
Lợi ích thực tế và những giới hạn của bằng chứng hiện có
Các bằng chứng khoa học cho thấy khẩu trang đóng vai trò như một rào cản vật lý hữu ích, hỗ trợ làm ấm và bù ẩm thụ động cho hệ hô hấp, giúp giảm thiểu kích ứng niêm mạc và giảm mức độ nghiêm trọng của các đợt bùng phát bệnh hô hấp mùa lạnh [3], [7], [4]. Khẩu trang dày dặn giúp tạo ra một vùng vi khí hậu ấm áp ngay trước cửa ngõ hô hấp, bù đắp sự thiếu hụt nhiệt lượng của cơ thể khi ở ngoài trời rét [4], [1].
Dẫu vậy, người dân cần nhìn nhận đúng giới hạn của các dữ liệu hiện hành. Nhiều phép đo đạc nhiệt độ và độ ẩm được thực hiện trong môi trường phòng thí nghiệm có kiểm soát chặt chẽ hoặc sử dụng các loại mặt nạ trao đổi nhiệt ẩm chuyên dụng trong y khoa [7], [4]. Các loại khẩu trang vải hay khẩu trang y tế thông thường bán trên thị trường có thể có hiệu suất giữ ẩm và cách nhiệt khác nhau tùy thuộc vào chất liệu, độ kín khít và cấu trúc sợi vải [4].
Khẩu trang là một biện pháp hỗ trợ bảo vệ cơ học, không thể thay thế cho các phương pháp điều trị y tế chuyên biệt, thuốc dự phòng hen hay các biện pháp giữ ấm toàn diện cho cơ thể trong mùa đông giá rét.
Những hiểu lầm phổ biến khi đeo khẩu trang chống rét
Một hiểu lầm phổ biến là cho rằng khẩu trang càng dày hoặc đeo lồng nhiều lớp thì càng giữ ấm tốt hơn. Thực tế, việc đeo quá nhiều lớp khẩu trang có thể làm tăng sức cản hô hấp, buộc người dùng phải gắng sức hít thở nhiều hơn hoặc chuyển sang thở bằng miệng, điều này vô tình làm mất nhiệt ẩm ở đường thở nhiều hơn [2].
Nhiều người cũng tin rằng khi khẩu trang bị đọng nước do hơi thở ngưng tụ thì vẫn nên tiếp tục đeo cả ngày để giữ ẩm. Mặc dù khẩu trang hoạt động dựa trên chu trình hấp thụ nước thở ra, nhưng lượng hơi ẩm quá mức làm ướt sũng bề mặt vải sẽ gây cản trở lưu thông khí và tạo cảm giác ngột ngạt, bí bách [4], [8].
Một quan niệm sai lầm khác là chỉ cần đeo khẩu trang che kín miệng là đủ sưởi ấm. Mũi mới chính là cơ quan phản xạ nhiệt nhạy cảm nhất, nơi dễ kích hoạt phản xạ co thắt mạch máu niêm mạc và co thắt đường thở khi gặp lạnh [1]. Do đó, việc kéo khẩu trang xuống dưới mũi hoàn toàn làm mất đi tác dụng bảo vệ nhiệt ẩm của vật dụng này.
Ai nên thận trọng và cách sử dụng khẩu trang hiệu quả trong mùa đông
Nhóm đối tượng cần đặc biệt lưu ý khi sử dụng khẩu trang giữ ấm ngoài trời lạnh bao gồm:
- Người mắc bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD) nặng hoặc hen suyễn thể nặng: Cần theo dõi cảm giác khó thở khi đeo các loại khẩu trang dày do lực cản thông khí có thể gây khó chịu. Những người có bệnh lý đường hô hấp mạn tính nên tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa để được hướng dẫn loại khẩu trang hoặc thiết bị trao đổi nhiệt ẩm phù hợp khi cần ra ngoài trời rét.
- Vận động viên hoặc người lao động nặng ngoài trời âm độ: Khi vận động cường độ cao, nhu cầu thông khí tăng vọt đòi hỏi thiết bị che mặt phải có lực cản thấp để tránh cản trở hô hấp [7], [2].
- Trẻ quá nhỏ hoặc người không có khả năng tự tháo bỏ khẩu trang khi gặp sự cố khó thở.
Để áp dụng hiệu quả trong đời sống hàng ngày, người dân nên lựa chọn khẩu trang làm từ chất liệu cotton mật độ dệt tốt, ôm vừa vặn sống mũi và cằm nhưng vẫn đảm bảo độ thông thoáng dễ thở [4]. Đeo khẩu trang ngay từ khi bước chân ra khỏi nhà để niêm mạc mũi không bị sốc nhiệt đột ngột do gió lạnh [1]. Nếu khẩu trang bị ẩm ướt nhiều do hơi thở ngưng tụ sau một thời gian dài ở ngoài trời, hãy thay bằng một chiếc khẩu trang khô ráo sạch sẽ khác để duy trì sự thoải mái và khả năng lưu thông khí tốt nhất [8].
Việc đeo khẩu trang trong những ngày đông giá rét là một biện pháp sinh học đơn giản nhưng đem lại lợi ích kép: vừa ngăn chặn các tác nhân gây bệnh từ môi trường, vừa hỗ trợ làm ấm và làm ẩm không khí hít vào để bảo vệ niêm mạc phổi [3], [4]. Hãy kết hợp việc che chắn đường thở với chế độ dinh dưỡng đầy đủ, uống đủ nước và giữ ấm toàn bộ cơ thể để duy trì một hệ hô hấp khỏe mạnh suốt mùa lạnh.
