fbpx

VENTILATOARE MECANICE, MODELE VECHI ȘI NOI

                                                                                                                                              Ventilatoarele mecanice au devenit unul dintre cele mai prețioase bunuri pe care le poate avea un stat, în perioada asta. Ele sunt oferite în dar de Papă de ziua lui, sunt expediate de la un stat prieten la altul, transportate de pe un continent pe celălalt și sunt subiect de conversație între președinți. Este clar că ventilatoarele de pe piață, sunt insuficiente, având în vedere că 30% dintre pacienții infectați cu COVID-19, vor avea nevoie de ventilație mecanică, conform Colegiului Imperial din Londra.

Pentru a face față lipsei de aparatură avizată care să poată fi achiziționată rapid și astfel să acopere lipsurile din spitale, voluntari din toată lumea experimentează și produc prototipuri de ventilatoare, în speranța că bolnavii critici vor beneficia de puțina aparatură avizată. Makerii de peste tot se străduiesc să producă aparate simple și sigure, fabricate din obiecte imprimate 3D, reciclând și improvizand funcții noi ale unor piese deja cunoscute și folosite tradițional în alte scopuri. De cealaltă parte, specialiști din centre de cercetare științifică, sunt asaltați de sute de cereri de avizare a tuturor materialelor, sistemelor, echipamentelor și dispozitivelor cu care foarte mulți dintre ei nu s-au mai confruntat niciodată.

Efortul asiduu se simte de ambele părți și pe bună dreptate: ventilația mecanică poate salva viața unui pacient, când nimic altceva nu mai funcționează.

O scurtă istorie a ventilării mecanice.

Istoria ventilării artificiale începe în anul 1543, odată cu publicarea lucrării De Humani Corporis Fabrica (Funcțiile corpului uman), scrisă de Andreas Vesalius, anatomist flamand, unde este descrisă o procedură medicală, care astăzi poartă numele de traheostomie  –  deschiderea directă a căii aeriene printr-o incizie la nivelul traheei. Aceasta este o formă de ventilație cu presiune pozitivă. Există două modalități de ventilare mecanică: ventilația cu presiune pozitivă în care aerul este împins în trahee și ventilația cu presiune negativă în care aerul este tras în plămâni.

Unul dintre primele ventilatoare mecanice a fost inventat în prima parte a secolului XX, în cadrul Școlii de sănătate publică Harvard, din nevoia de a salva bolnavii de poliomielită. Unul din efectele infectării cu poliomielită, este paralizarea mușchilor, inclusiv mușchii pieptului. Iron Lung, o cutie mare din metal, în care puteai intra cu tot corpul, înlocuia funcția unui plămân intern sănătos. De cutie erau atașați burdufi uriași care pompau și evacuau aerul din interiorul cutiei, acesta fiind un exemplu de ventilație cu presiune negativă. În anul 1939, erau folosite până la 1000 de astfel de ventilatoare, care susțineau până la câteva luni, bolnavii, în special copii, aceștia fiind cei mai afectați de virus. Această formă de ventilare nu mai este folosită din cauza efectelor nocive asupra organismului: atrofierea musculaturii.

Cum respirăm

Un plămân sănătos face schimbul de gaze între mediul exterior și organism, în mod natural. Oxigenul inhalat trece prin trahee, până la țesutul pulmonar, unde este transferat prin pereții foarte subțiri ai alveolelor direct în sânge. Acest proces nu durează mai mult de câteva secunde, iar când ceva nu funcționează, este resimțit de organism la fel de rapid.

Inflamația cauzată de Covid-19 se manifestă printr-o viscozitate care invadează sistemul respirator și împiedică transmiterea oxigenului în celule și în același timp, eliminarea dioxidului de carbon prin expirație. Senzația este aceea de înec. Pentru că oxigenul nu mai pătrunde în organism, celule nu mai pot fi reparate, iar sistemul imunitar nu mai poate fi susținut. Atunci când acest schimb intern nu se mai întâmplă natural, intervine ventilația.

Prototipuri moderne.

Nasa a reușit să prototipeze în doar 37 de zile un ventilator mecanic care poate fi produs în masă, special pentru pacienții cu coronavirus. Pe nume VITAL (Ventilator Intervention Technology Accessible Locally) acesta funcționează ca un ventilator clasic pentru pacienții aflați sub anestezie. Specialiștii au annțat că aparatul nu rezistă în funcțiune mai mult de câteva luni, spre deosebire de ventilatoarele folosite de spitale care sunt fabricate să reziste ani.

Cei de la Nasa speră că odată ce VITAL va putea fi folosit la scară largă, va ajuta pacienții mai puțin critici, oferindu-le șansa celor critici să folosească ventilatoarele tradiționale.

VITAL a fost creat de inginerii de la laboratorul NASA din Pasadena și a fost gândit să poată fi construit din piese care se găsesc ușor și mai ales să nu necesite o mentenanță deosebită.

Ventilatorul este rezultatul unui call for action organizat de NASA și lansat pe 1 aprilie, Nasa@work challenge. Astfel au fost propuse 250 de proiecte în 2 săptămâni.

Prețul unui ventilator clasic poate ajunge și până la 30.000 euro. De aceea, O echipă de voluntari de la MIT, formată din ingineri, medici și programatori, s-au unit pe 12 martie sub numele de MIT E-vent (emergency ventilator) după ce au primit o mulțime de cereri, să reitereze un model de ventilator creat cu ani în urmă de o altă echipă MIT, care putea fi construit cu mai puțin de 100 $. Se pare că motivul pentru care acest model era așa de ieftin (între timp prețul pieselor a crescut), era că prototipul folosea un balon de resuscitare AMBU, care se găsește deja în toate spitalale din lume.

Miza celor de la MIT E-vent era să găsească o metodă prin care ventilatorul să nu fie controlat manual, pentru că nu s-ar fi putut face asta pe perioade extinse de timp, și în același timp să poată fi controlată cantitatea de aer și presiunea aplicată, în funcție de fiecare pacient în parte.

Astfel au creat un prototip de ventilator open-source, făcându-l public împreună cu toate îndrumările de proiectare. Echipa continuă să transmită informații pe măsură ce proiectul este dezvoltat și documentat. De asemenea, încurajează toate echipele de inginerie clinică să lucreze cu resurse locale și să urmărească în același timp toate măsurile de siguranță.

Bibliografie

https://www.atsjournals.org/doi/pdf/10.1164/rccm.201503-0421PP

https://www.bbc.com/future/article/20200401-covid-19-the-race-to-build-coronavirus-ventilators

https://www.medscape.com/answers/167981-43897/what-are-the-differences-between-positive-pressure-and-negative-pressure-ventilators-for-the-treatment-of-respiratory-failure

https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-04-24/life-after-ventilators-can-be-hell-for-coronavirus-survivors

https://edition.cnn.com/2020/04/24/health/nasa-ventilator-pandemic-wellness-scn/index.html

https://www.sciencemuseum.org.uk/objects-and-stories/medicine/iron-lung

https://proceduri.romedic.ro/traheostomia

https://e-vent.mit.edu/

https://raportuldegarda.ro/articol/lectia-de-medicina-cum-arata-cum-functioneaza-si-cum-se-aud-plamanii-tai/