Πώς λειτουργούν οι αναπνευστήρες; - Άλεξ Τζέντλερ

Βρείτε ολόκληρο το μάθημα εδώ: https://ed.ted/lessons/how-do-ventilators-work-alex-gendler

Τον 16ο αιώνα, ο φυσικός Ανδρέας Βεσάλιους περιέγραψε πως ένα ζώο που ασφυκτιά μπορούσε να κρατηθεί ζωντανό εισάγοντας ένα σωλήνα στην τραχεία του και διοχετεύοντας αέρα για να διασταλλούν οι πνεύμονες του. Σήμερα, η πραγματεία του Βεσάλιους αναγνωρίζεται ως η πρώτη περιγραφή του μηχανικού αερισμού - μιας σημαντικής πρακτικής στη σύγχρονη ιατρική. Πώς λοιπόν λειτουργούν οι σημερινοί αναπνευστήρες; Ο Άλεξ Τζέντλερ εξηγεί αυτή τη σωτήρια για τη ζωή τεχνολογία.

Μάθημα από τον Άλεξ Τζέντλερ, σκηνοθεσία από το Artrake Studio

Τον 16ο αιώνα, ο Φλαμανδός ιατρός
Ανδρέας Βεσάλιος

περιέγραψε πώς ένα ζώο που ασφυκτιά
μπορεί να κρατηθεί ζωντανό

εισάγοντας έναν σωλήνα στην τραχεία του

και φυσώντας αέρα
για να φουσκώσει τους πνεύμονες του.

Το 1555, αυτή η διαδικασία
δεν έχρηζε ιδιαίτερης αναγνώρισης.

Όμως σήμερα, η πραγματεία
του Βεσάλιος αναγνωρίζεται,

ως η πρώτη περιγραφή μηχανικού αερισμού,

μιας καίριας σημασίας πρακτικής
στη σύγχρονη ιατρική.

Για να εκτιμήσουμε
την αξία του αερισμού,

πρέπει να κατανοήσουμε πώς
λειτουργεί το αναπνευστικό σύστημα.

Αναπνέουμε συστέλλοντας
τα διαφράγματα μας,

τα οποία διαστέλλουν
τις θωρακικές κοιλότητες.

Αυτό επιτρέπει την εισαγωγή αέρα,
φουσκώνοντας τις κυψελίδες,

εκατομμύρια μικρούς θύλακες
μέσα στους πνεύμονές μας.

Καθένα από αυτά τα μικροσκοπικά μπαλόνια

περιβάλλεται από ένα πλέγμα
αιμοφόρων αγγείων.

Το αίμα απορροφά οξυγόνο
από τις φουσκωμένες κυψελίδες

και παράγει διοξείδιο του άνθρακα.

Όταν το διάφραγμα χαλαρώσει,

το διοξείδιο εκπνέεται παράλληλα
με ένα μείγμα οξυγόνου και άλλων αερίων.

Όταν το αναπνευστικό μας
σύστημα λειτουργεί σωστά,

αυτή η διαδικασία γίνεται αυτόματα.

Όμως το αναπνευστικό σύστημα μπορεί
να διακοπεί από διάφορες συνθήκες.

Η άπνοια στον ύπνο σταματά τους μύες
του διαφράγματος να συστέλλονται.

Το άσθμα μπορεί να οδηγήσει σε φλεγμονή
των αεραγωγών που εμποδίζει το οξυγόνο.

Η πνευμονία, που συχνά προκαλείται
από βακτηριακές ή ιογενείς λοιμώξεις,

επιτίθεται στις κυψελίδες.

Η εισβολή παθογόνων
σκοτώνει τα κύτταρα των πνευμόνων,

πυροδοτώντας μια αντίδραση
του ανοσοποιητικού,

που μπορεί να προκαλέσει θανατηφόρα
φλεγμονή και συσσώρευση υγρών.

Αυτές οι περιπτώσεις καθιστούν
τους πνεύμονες ανίκανους

να λειτουργήσουν κανονικά.

Ο μηχανικός αερισμός
αναλαμβάνει αυτήν τη διαδικασία,

μεταφέροντας το οξυγόνο στο σώμα
όταν αδυνατεί το αναπνευστικό σύστημα.

Αυτά τα μηχανήματα μπορούν
να παρακάμψουν κλεισμένους αεραγωγούς

και να στείλουν υψηλά οξυγονωμένο αέρα

για να βοηθήσουν πνεύμονες με βλάβη
να διαχέουν περισσότερο οξυγόνο.

Υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι
που λειτουργεί ο αναπνευστήρας,

διοχετεύοντας αέρα στους πνεύμονες
του ασθενή μέσω αερισμού θετικής πίεσης,

ή επιτρέποντας την παθητική εισαγωγή του
αέρα μέσω του εξαερισμού αρνητικής πίεσης.

Στα τέλη του 19ου αιώνα,

οι τεχνικές αερισμού
επικεντρώνονταν στην αρνητική πίεση,

οι οποία μοιάζει με τη φυσική αναπνοή

και παρέχει ισομερή κατανομή
αέρα στους πνεύμονες.

Για να το επιτύχουν αυτό
οι γιατροί δημιούργησαν

ένα σφιχτό περίβλημα
γύρω από το σώμα του ασθενή,

είτε κλείνοντας τον
μέσα σε ένα ξύλινο κουτί,

είτε σε έναν ειδικά σφραγισμένο θάλαμο.

Ο αέρας αντλούνταν έξω από τον θάλαμο,

μειώνοντας την πίεση του αέρα

και επιτρέποντας στη θωρακική
κοιλότητα του ασθενή

να διασταλεί πιο εύκολα.

Το 1928, οι γιατροί δημιούργησαν
μια φορητή μεταλλική συσκευή,

με αντλίες που τροφοδοτούνταν
από μια ηλεκτρική μηχανή.

Αυτή η συσκευή, γνωστή
και ως σιδερένιος πνεύμονας,

έγινε σημείο αναφοράς στα νοσοκομεία
στα μέσα του 20ου αιώνα.

Ωστόσο, ακόμα και οι πιο μικρές
συσκευές αρνητικής πίεσης

περιόριζαν αρκετά την κίνηση του ασθενή

και εμπόδιζαν τη βοήθεια
από τους φροντιστές.

Αυτό οδήγησε τα νοσοκομεία
τη δεκαετία του '60

να στραφούν προς τον εξαερισμό
θετικής πίεσης.

Για τις πιο ήπιες καταστάσεις
αυτό γινόταν μη παρεμβατικά.

Συχνά, εφαρμοζόταν μια μάσκα
στο στόμα και την μύτη του ασθενή

και γέμιζε με πεπιεσμένο αέρα,
ο οποίος εισέρχονταν στους αεραγωγούς.

Αλλά οι πιο σοβαρές περιπτώσεις

απαιτούν τη χρήση συσκευής που
αναλαμβάνει εξ' ολοκλήρου την αναπνοή.

Ένας σωλήνας εισέρχεται
στην τραχεία του ασθενή

για να εισάγει αέρα
κατευθείαν στους πνεύμονες,

με μια σειρά από βαλβίδες
και σωλήνες διακλάδωσης,

σχηματίζοντας μια οδό
εισπνοής και εκπνοής.

Στους περισσότερους
σύγχρονους αναπνευστήρες,

ένα ενσωματωμένο σύστημα υπολογιστή,

επιτρέπει την παρακολούθηση της αναπνοής
του ασθενή, ρυθμίζοντας τη ροή αέρα.

Αυτά τα μηχανήματα δεν
χρησιμοποιούνται ως συνήθης θεραπεία,

αλλά μάλλον, ως έσχατη λύση.

Η αντοχή της εισροής αέρα υπό πίεση
απαιτεί βαριά καταστολή

και η επαναλαμβανόμενη χρήση του

μπορεί να προκαλέσει
μακροχρόνια βλάβη στους πνεύμονες.

Όμως σε ακραίες περιπτώσεις,

οι αναπνευστήρες μπορούν να κάνουν
τη διαφορά μεταξύ ζωής και θανάτου.

Γεγονότα όπως η πανδημία της COVID-19

έχουν δείξει ότι είναι πολύ
πιο αναγκαίοι απ' ό,τι πιστεύαμε.

Επειδή τα σύγχρονα μοντέλα
είναι ογκώδη και ακριβά

και απαιτούν εκπαίδευση για να
λειτουργήσουν, τα νοσοκομεία έχουν λίγα.

Αυτό μπορεί να είναι αρκετό
υπό κανονικές συνθήκες,

αλλά για καταστάσεις έκτακτης
ανάγκης αυτό δεν επαρκεί.

Χρειάζονται περισσότεροι χαμηλού
κόστους φορητοί αναπνευστήρες,

όπως και γρηγορότερα μέσα
κατασκευής και διάθεσης

αυτής της σωτήριας για τη ζωή τεχνολογίας.