Au 16ème siècle, le médecin flamand Andreas Vesalius
décrit comment un animal suffocant peut être maintenu en vie
en insérant un tube dans sa trachée
et en soufflant de l’air pour gonfler ses poumons.
En 1555, cette procédure ne reçut pas beaucoup d’éloges.
Mais aujourd'hui, le traité de Vesalius est reconnu
comme la première description de ventilation mécanique,
une pratique cruciale dans la médicine moderne.
Pour apprécier la valeur de la ventilation,
il faut comprendre comment fonctionne le système respiratoire.
On respire en contractant nos diaphragmes, ce qui élargit nos cavités thoraciques.
Cela permet à l’air d’être aspiré, gonflant les alvéoles
des millions de petits sacs dans nos poumons.
Chacun de ces petits ballons est entouré
d’un maillage de capillaires remplis de sang.
Ce sang absorbe l’oxygène des alvéoles gonflées
et laisse du dioxyde de carbone.
Quand le diaphragme est détendu,
le CO2 est expiré avec un mélange d’oxygène et d’autres gaz.
Quand nos systèmes respiratoires fonctionnent correctement,
ce processus se produit automatiquement.
Mais le système respiratoire peut être interrompu par une variété de conditions.
L’apnée du sommeil empêche les muscles du diaphragme de se contracter.
L’asthme entraîne une inflammation des voies respiratoires qui obstrue l’oxygène.
Et la pneumonie, souvent provoquée par des infections virales et bactériennes,
affecte les alvéoles elles-mêmes.
Les pathogènes envahissants tuent les cellules pulmonaires,
provoquant une réponse immunitaire qui peut causer une inflammation létale
et l'accumulation de liquide.
Tout cela rend les poumons incapables de fonctionner correctement.
Mais les ventilateurs mécaniques prennent le contrôle,
amenant l'oxygène à l'intérieur du corps quand le système respiratoire ne peut pas.
Ces machines peuvent contourner les voies respiratoires serrées,
et distribuer de l'air fortement oxygéné pour aider les poumons endommagés
à diffuser plus d'oxygène.
Il existe deux façons dont les ventilateurs peuvent fonctionner -
pomper de l'air dans les poumons à travers l'aération par surpression,
ou en permettant à l'air d'être aspiré passivement à travers
la ventilation à pression négative,
À la fin du XIXe siècle,
les techniques de ventilation étaient axées
sur la ventilation à pression négative,
qui est très proche de la respiration naturelle
et assure une répartition uniforme de l'air dans les poumons.
Pour y parvenir, les médecins ont créé un joint étanche autour du corps du patient,
soit en les entourant dans une boîte en bois soit dans une pièce scellée.
Ensuite l'air était pompé hors de la pièce,
en baissant la pression de l'air, et permettant à la cavité thoracique
de se dilater plus facilement.
En 1928, les médecins développèrent un dispositif métallique portable
avec des pompes alimenté par un moteur electrique.
Cette machine, connue sous le nom de poumon d'acier,
est restée un équipement d'hôpital jusqu'au milieu du XXe siècle.
Toutefois, même les modèles à pression négative plus compacts
limitaient fortement les mouvements du patient
et entravaient l'accès au personnel soignant.
Cela amena les hôpitaux dans les années 60
à passer à la ventilation à pression positive.
Pour les cas légers, ça peut être fait de manière non invasive.
Souvent, un masque est placé sur la bouche et le nez,
et remplie d'air comprimé qui va dans les voies respiratoires du patient.
Mais des circonstances plus graves
exigent un appareil qui prenne entièrement le contrôle du processus de respiration.
Un tube est inséré dans la trachée du patient
pour pomper l'air directement dans les poumons,
avec un ensemble de valves et de tuyaux
qui créent un circuit d'inspiration et d'expiration.
Dans les ventilateurs plus modernes, un système informatique intégré
permet de surveiller la respiration du patient et régler le flux d'air.
Ces machines ne sont pas utilisées comme traitement de référence,
mais plutôt comme dernier recours.
Endurer cet afflux d'air comprimé exige une forte sédation,
et une ventilation répétée peut provoquer des dommages à long terme aux poumons.
Mais dans les cas extrêmes,
les ventilateurs peuvent être la différence entre la vie et la mort.
Et des événements comme la pandémie de COVID-19
ont démontré qu'ils sont encore plus essentiels qu'on ne le pensait.
Car les modèles courants sont encombrants et coûteux,
et nécessite une formation poussée pour opérer,
la plupart des hôpitaux n'en ont que quelques-uns.
Cela peut être suffisant dans des circonstances ordinaires,
mais en situation d'urgence, cette quantité limitée n'est pas suffisante.
Le monde a un besoin urgent de ventilateurs portables et à bas coût,
ainsi que des méthodes pour produire et distribuer plus rapidement
cette technologie vitale.