В то время как США и остальной мир отчаянно пытаются справиться с пандемией COVID-19 , больницы сталкиваются с критической нехваткой вентиляторов - прикроватных устройств, которые помогают пациентам, которым трудно дышать самостоятельно.
Нью-Йорк Таймс сообщила 18 марта 2020 года, что в больницах США имеется около 160 000 аппаратов ИВЛ, из которых 12 700 доступны из Национального стратегического резерва федерального правительства. вирус .
Все это внезапно привлекло внимание к медицинскому оборудованию, о котором большинство из нас, вероятно, не задумывалось больше, чем мы думаем о самом дыхании. Но для человека, который не может вдохнуть воздух в легкие, устройство, цена которого, по данным Washington Post, колеблется от 25 000 до 50 000 долларов, может стать спасением.
Как работают вентиляторы?
Вентиляторы помогают пациентам с рядом различных состояний. «Их можно использовать, чтобы помочь людям дышать во время рутинных операций под наркозом, а также когда пациенты больны и им трудно дышать из-за болезни», - объясняет доктор Пол Ф. Карриер, директор отделения острой респираторной терапии отделения легочной медицины. и Critical Care at Massachusetts General Hospital , по электронной почте. У небольшой части людей, инфицированных COVID-19, может развиться воспаление легких. «У еще меньшей части этих пациентов может развиться дыхательная недостаточность, которую лучше всего лечить с помощью аппарата ИВЛ».
«Думайте о легких как об эластичном воздушном шаре», - говорит Кеннет Лютчен , декан инженерного колледжа и профессор биомедицинской инженерии в Бостонском университете (BU). «Вы можете расширить воздушный шар, если давление в отверстии (во рту) будет больше, чем давление на другой его стороне. Обычно мы дышим, заставляя мышцы расширять грудную клетку, что снижает давление вокруг легких внутри тела, так что легкие расширяются.
«Но если легкие наполняются жидкостью или сильно воспаляются - и то, и другое может произойти при коронавирусе, - тогда отрицательное давление, возникающее при нормальном дыхании, будет недостаточным для достаточного расширения легких, и это приведет к недостаточному обмену O2 и CO2», - сказал Лутхен. продолжается. Альтернативой является «проталкивание» воздуха в легкие с помощью аппарата ИВЛ, который создает положительное давление во рту - вход интубационной трубки - достаточно большое, чтобы вводить и выдыхать достаточно свежего воздуха при каждом вдохе. Надеюсь, это поможет сохранить уровни O2 и CO2 в крови близки к нормальным, пока воспаление и накопление жидкости не утихнут, и человек снова сможет дышать самостоятельно ».
Квадратное механическое устройство с цифровым дисплеем наверху обычно стоит на тележке рядом с кроватью. Как поясняет веб-сайт Национального института сердца, легких и крови , пациент подключается к устройству с помощью дыхательной трубки, которая вставляется через его или ее нос или рот в горло и удерживается на месте лентой или ремнем, который надевается на устройство. глава. Трубка в дыхательных путях может вызывать некоторый дискомфорт, а также влиять на способность пациента разговаривать или есть. Вот почему медицинская бригада может вставить другую трубку в вену для подачи питательных веществ пациенту или - если человек будет находиться на ИВЛ в течение длительного времени - вставить назогастральный зонд для кормления, который проходит непосредственно в желудок или тонкий кишечник через хирургически созданное отверстие.
Заложить трубку в горло не совсем приятно, но это важно. «Без интубации несколько факторов могут поставить под угрозу способность аппарата ИВЛ выполнять свою работу», - объясняет Лютчен. «Возможно, наиболее важным является то, что если аппарат ИВЛ просто вдохнул в рот, доставленный объем может не попасть в легкие. Часть из них может вытечь из носа, который соединен со ртом, или часть может в конечном итоге расширить щеки. человека, а не в легкие ".
Роль респираторного терапевта
Чтобы все это работало, больницы полагаются на опыт высококвалифицированных специалистов, называемых респираторными терапевтами. «Респираторный терапевт определяет подходящие настройки для соответствия респираторным потребностям пациента в зависимости от основного заболевания», - объясняет Тимоти Р. Майерс, респираторный терапевт и главный коммерческий директор Американской ассоциации респираторной помощи , по электронной почте. «С этого момента они обеспечивают постоянный мониторинг и оценку и изменяют настройки по мере улучшения или ухудшения состояния пациента. Это будет включать неинвазивный мониторинг и измерения на основе анализа крови для определения уровней кислорода и углекислого газа».
Это требует тщательного лечения, потому что легкие довольно сложны, - объясняет Майерс. Хотя в иллюстративных целях полезно думать о легких как о воздушном шаре, на самом деле они «больше похожи на сеть из миллионов воздушных шаров, которые должны передавать газы между легкими и кровеносной системой. Когда легкие повреждены или больны, каждое легкое и миллионы воздушных шаров требуют входа и выхода газа иначе, чем в здоровом состоянии. Каждый пациент уникален ».
В последние годы были достигнуты некоторые успехи в использовании аппаратов ИВЛ. «Исследования показали, что использование небольшого объема дыхания и низкого давления улучшает результаты», - объясняет Карриер. «Кроме того, пациентов с тяжелой дыхательной недостаточностью иногда могут переворачивать на живот во время работы на аппарате ИВЛ. Этот процесс называется положением лежа на животе, которое часто может улучшить их уровень кислорода. Наконец, для некоторых пациентов, уровень кислорода которых остается низким, несмотря на то, что они находятся на ИВЛ. , они могут получить экстракорпоральную мембранную оксигенацию (ЭКМО) в некоторых очень специализированных центрах. Эта высокоинтенсивная терапия может обеспечить циркуляцию крови за пределами тела, чтобы обеспечить дополнительный кислород ».
Исследования Лючена направлены на разработку более безопасных аппаратов ИВЛ. «Первоначально вентилятор работает, чтобы спасти жизнь, поддерживая надлежащий уровень O2 и CO2», - говорит он. «Но он делает это, нагнетая воздух и подвергая легкое ненормальному давлению, часто более высокому давлению, чтобы помочь расширить более жесткое и / или более узкое легкое. Кроме того, аппарат ИВЛ запрограммирован на то, чтобы выдавать одно и то же дыхание каждый раз, когда нормальное дыхание немного меняется. от вдоха к вдоху, и мы периодически делаем большой вдох. Если вам нужно находиться на ИВЛ в течение очень долгого времени, существует риск повторяющихся больших давлений, которые могут вызвать вызванную вентилятором травму легких (ВЛИ), которая может способствовать развитию острого респираторного дистресс-синдрома. (ARDS) .Теперь аппарат ИВЛ может больше не обеспечивать достаточный обмен O2 и CO2 ».
Вот почему Лютчен работает с ведущим исследователем Белой Суки , профессором биомедицинской инженерии в BU, над концепцией, называемой переменной вентиляцией, при которой вентилятор обеспечивает переменные вдохи, аналогичные естественному режиму дыхания, чтобы избежать повторяющихся аномальных давлений в одном месте, когда человек дышит. «Есть некоторые свидетельства того, что этот подход с меньшей вероятностью приведет к ВИЛИ и может облегчить выздоровление от ОРДС», - говорит Лютчен. «Но этот подход еще не был протестирован на людях».
Текущий рост
При нынешнем дефиците вентиляторов производители наращивают объемы производства. Medtronic, один из крупнейших в мире производителей аппаратов ИВЛ, готовится к удвоению своей производительности, добавляя смены для обеспечения круглосуточной работы своего производственного предприятия в Ирландии, написал представитель компании Medtronic.
Но производители сталкиваются с проблемой увеличения производства, потому что вентиляторы должны создаваться с большой осторожностью. «Поскольку это устройства для спасения жизни, применяются очень высокие стандарты с точки зрения обеспечения качества», - сообщает швейцарский производитель Hamilton Medical AG по электронной почте.
Вот это интересно
Хотя современные вентиляторы были вокруг только с 1950 - х лет, концепция механической подачи воздуха пациента, вставив трубку впервые была описана Везалиями, бельгиец , который был профессором Падуанского университета, еще в 1543 году, в соответствии с этим статья Артура Слуцкого об истории вентиляции в Американском журнале респираторной медицины и реанимации.
