Mientras los EE. UU. Y el resto del mundo luchan desesperadamente para hacer frente a la pandemia de COVID-19 , los hospitales se enfrentan a una escasez crítica de ventiladores, los dispositivos de cabecera que ayudan a los pacientes que tienen dificultades para respirar por sí mismos.
Los hospitales de EE. UU. Tienen alrededor de 160.000 ventiladores, con otros 12.700 disponibles de la Reserva Estratégica Nacional del gobierno federal, informó el New York Times el 18 de marzo de 2020. Pero se teme que no sea lo suficientemente cerca para hacer frente a todas las personas que podrían enfermarse gravemente por el virus .
Todo esto ha centrado repentinamente la atención en un equipo médico en el que la mayoría de nosotros probablemente no hemos pensado mucho, como tampoco pensamos en la respiración misma. Pero para alguien que no puede hacer entrar aire a sus pulmones, el dispositivo, cuyo precio varía entre $ 25,000 y $ 50,000, según el Washington Post , puede salvarle la vida.
¿Cómo funcionan los ventiladores?
Los ventiladores ayudan a los pacientes con diversas afecciones. "Se pueden utilizar para ayudar a las personas a respirar durante una cirugía de rutina bajo anestesia o también cuando los pacientes están enfermos y tienen dificultad para respirar debido a su enfermedad", explica el Dr. Paul F. Currier, director de la Unidad de Cuidados Agudos Respiratorios de la División de Enfermedades Pulmonares. y cuidados intensivos en el Hospital General de Massachusetts , por correo electrónico. Una pequeña proporción de personas que se infectan con COVID-19 pueden desarrollar inflamación en sus pulmones. "Una proporción aún menor de estos pacientes puede desarrollar insuficiencia respiratoria, que se trata mejor con un ventilador".
"Piense en los pulmones como un globo elástico" , dice por correo electrónico Kenneth Lutchen , decano de la Facultad de Ingeniería y profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Boston (BU). "Puede expandir el globo haciendo que la presión en la abertura (boca) sea mayor que la presión en el otro lado. Normalmente, respiramos haciendo que nuestros músculos expandan el pecho, lo que reduce la presión alrededor de los pulmones dentro del cuerpo para que los pulmones se expanden.
"Pero si los pulmones se llenan de líquido o se inflaman mucho, lo cual puede ocurrir en el coronavirus, entonces las presiones negativas que ocurren con la respiración normal no son suficientes para expandir los pulmones lo suficiente y se producirá un intercambio insuficiente de O2 y CO2", Lutchen. continúa. "La alternativa es entonces 'empujar' aire hacia los pulmones usando un ventilador que crea una presión positiva en la boca - la entrada al tubo de intubación - lo suficientemente grande como para empujar suficiente aire fresco dentro y fuera de cada respiración. Con suerte, esto puede mantener los niveles de O2 y CO2 en sangre se acercan a lo normal hasta que la inflamación y la acumulación de líquido disminuyen y la persona puede respirar por sí misma nuevamente ".
El dispositivo mecánico cuadrado con una pantalla digital en la parte superior generalmente se coloca en un carrito al lado de la cama. Como explica el sitio web del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre , el paciente está conectado al dispositivo mediante un tubo de respiración que se inserta a través de la nariz o la boca hasta la garganta, que se mantiene en su lugar con cinta o una correa que se ajusta alrededor cabeza. El tubo en las vías respiratorias puede causar cierta incomodidad y también afecta la capacidad del paciente para hablar o comer. Es por eso que el equipo de atención puede insertar otro tubo en una vena para alimentar al paciente con los nutrientes o, si la persona va a estar conectada a un ventilador durante mucho tiempo, insertar un tubo de alimentación nasogástrico que va directamente al estómago o al intestino delgado a través de una abertura creada quirúrgicamente.
Tener un tubo en la garganta no es exactamente agradable, pero es importante. "Sin intubación, varias cosas pueden poner en peligro la capacidad del ventilador para hacer su trabajo", explica Lutchen. "Quizás lo más importante es que si el ventilador simplemente sopló en la boca, es posible que el volumen administrado no entre en el pulmón. Una parte podría filtrarse por la nariz, que está conectada a la boca, o una parte puede terminar expandiendo las mejillas. de la persona en lugar de ir al pulmón ".
El papel del terapeuta respiratorio
Para que todo esto funcione, los hospitales dependen de la experiencia de profesionales altamente capacitados llamados terapeutas respiratorios. "El terapeuta respiratorio determina la configuración adecuada para satisfacer las necesidades respiratorias del paciente en función de la enfermedad subyacente", explica Timothy R. Myers, terapeuta respiratorio y director comercial de la Asociación Estadounidense de Cuidados Respiratorios , por correo electrónico. "A partir de ese punto, brindan monitoreo y evaluación constantes y modifican el entorno a medida que la condición del paciente mejora o empeora. Esto incluiría monitoreo no invasivo y mediciones de análisis de sangre para observar los niveles de oxígeno y dióxido de carbono".
Esto requiere mucho manejo cuidadoso, porque los pulmones son bastante complicados, explica Myers. Si bien es útil pensar en los pulmones como un globo con fines ilustrativos, en realidad, son "más como una red de millones de globos que deben transferir gases entre los pulmones y el sistema circulatorio. Cuando los pulmones están dañados o enfermos, cada pulmón y los millones de globos requieren la entrada y salida de gas de manera diferente a cuando está sano. Cada paciente es único ".
En los últimos años, ha habido algunos avances en cómo se utilizan los ventiladores. "La investigación ha demostrado que el uso de un tamaño de respiración bajo y presiones bajas mejora los resultados", explica Currier. "Además, los pacientes con insuficiencia respiratoria grave a veces pueden ponerse boca abajo mientras están conectados al ventilador, un proceso llamado posición boca abajo, que a menudo puede mejorar sus niveles de oxígeno. Finalmente, para algunos pacientes cuyos niveles de oxígeno permanecen bajos a pesar de estar conectados a un ventilador , pueden recibir Oxigenación Membranosa Extracorpórea (ECMO) en algunos centros muy especializados. Esta terapia altamente intensiva puede hacer circular la sangre fuera del cuerpo para proporcionar oxígeno adicional ".
La investigación de Lutchen se centra en el desarrollo de ventiladores mecánicos más seguros. "Inicialmente, el ventilador está trabajando para salvar una vida al mantener los niveles adecuados de O2 y CO2", dice. "Pero lo hace empujando aire hacia adentro y exponiendo el pulmón a presiones anormales, a menudo presiones más grandes para ayudar a expandir un pulmón más rígido y / o más estrecho. Además, un ventilador está programado para dar exactamente la misma respiración cada vez que la respiración normal varía un poco de respiración en respiración y periódicamente tomamos una respiración profunda. Si necesita estar conectado a un ventilador durante mucho tiempo, existe el riesgo de que las grandes presiones repetitivas causen una lesión pulmonar inducida por el ventilador (VILI) que podría facilitar el síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) .Ahora es posible que el ventilador ya no pueda proporcionar suficiente intercambio de O2 y CO2 ".
Es por eso que Lutchen está trabajando con la investigadora principal Bela Suki , profesora de ingeniería biomédica en la BU, en un concepto llamado ventilación variable, en el que el ventilador administra respiraciones variables similares a un patrón de respiración natural, para evitar presiones anormales repetitivas en el mismo lugar cuando una persona respira. "Existe alguna evidencia en animales de que es menos probable que este enfoque conduzca a VILI y puede facilitar la recuperación del SDRA", dice Lutchen. "Pero el enfoque aún no se ha probado en humanos".
El rampup actual
Con la escasez actual de ventiladores, los fabricantes están aumentando la producción. Medtronic, uno de los principales fabricantes de ventiladores del mundo, se está preparando para duplicar su producción, agregando turnos para mantener su planta de fabricación irlandesa funcionando las 24 horas, escribió un representante de la compañía de Medtronic.
Pero los fabricantes se enfrentan al desafío de aumentar la producción, porque los ventiladores deben construirse con mucho cuidado. "Como se trata de dispositivos que salvan vidas, se aplican estándares muy altos en términos de garantía de calidad", dice el fabricante suizo Hamilton Medical AG por correo electrónico.
Eso es interesante
Aunque los ventiladores modernos han existido solo desde la década de 1950, el concepto de proporcionar aire mecánicamente a un paciente mediante la inserción de un tubo fue descrito por primera vez por Andreas Vesalius, un belga que fue profesor en la Universidad de Padua, en 1543, según este artículo. artículo sobre la historia de la ventilación de Arthur S. Slutsky en el American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine.
