Pada abad ke-16, dokter dari Flandria, Andreas Vesalius
melaporkan bahwa hewan yang tercekik dapat diselamatkan
dengan memasukkan selang ke trakeanya dan meniupkan udara ke paru-parunya.
Pada tahun 1555, prosedur ini tidak mendapat banyak sambutan.
Namun saat ini, risalah Vesalius diakui
sebagai gambaran pertama dari ventilasi mekanis—
sebuah praktik yang sangat penting dalam kedokteran modern.
Untuk menghargai pentingnya ventilasi,
kita mesti memahami cara kerja sistem pernapasan.
Kita bernapas dengan mengonstriksikan diafragma dan mengembangkan rongga dada.
Hal ini memungkinkan udara masuk, mengembangkan alveoli—
jutaan kantong kecil di dalam paru-paru.
Setiap gelembung kecil ini dikelilingi oleh kapiler berisi darah yang saling terhubung.
Darah menyerap oksigen dari alveoli yang mengembang
dan mengeluarkan karbon dioksida.
Saat diafragma relaksasi,
gas CO2 dihembuskan bersama campuran oksigen dan gas lainnya.
Saat sistem pernapasan kita bekerja dengan baik,
proses ini terjadi secara otomatis.
Tetapi sistem pernapasan dapat terganggu oleh berbagai macam kondisi.
Sleep apnea menyebabkan otot diafragma berhenti berkontraksi.
Asma menyebabkan peradangan jalur napas yang menghambat oksigen.
Dan pneumonia, yang sering disebabkan oleh infeksi bakteri maupun virus,
menyerang alveoli.
Patogen yang menyerang membunuh sel paru-paru,
memicu respons imun yang dapat menyebabkan peradangan mematikan
dan penumpukan cairan.
Semua ini membuat paru-paru tidak dapat berfungsi secara normal.
Tetapi ventilator mekanis mengambil alih proses tersebut,
memasukkan oksigen ke dalam tubuh saat sistem pernapasan tak bisa melakukannya.
Mesin ini dapat melewati saluran napas yang menyempit,
dan menyalurkan udara beroksigen tinggi untuk membantu paru-paru yang telah rusak
menyebarkan lebih banyak oksigen.
Terdapat dua cara kerja utama ventilator—
memompa udara ke paru-paru pasien melalui ventilasi tekanan positif,
atau membiarkan udara tertarik melalui ventilasi tekanan negatif.
Di akhir abad ke-19,
teknik ventilasi sebagian besar berfokus pada tekanan negatif,
yang mendekati pernapasan alami
dan menyebarkan udara dengan merata ke seluruh paru-paru.
Untuk mencapainya, dokter menyegel tubuh pasien dengan ketat,
baik dengan memasukkan mereka ke kotak kayu atau ruangan bersegel khusus.
Kemudian udara dipompa ke dalam bilik,
mengurangi tekanan udara dan memungkinkan rongga dada pasien
untuk lebih mudah mengembang.
Pada tahun 1928, dokter mengembangkan perangkat logam portabel
dengan pompa bertenaga motor listrik.
Mesin ini, yang dikenal sebagai paru-paru besi,
menjadi peralatan tetap di rumah sakit selama pertengahan abad ke-20.
Namun, desain mesin tekanan negatif yang paling ringkas sekalipun
sangat membatasi pergerakan pasien
dan menghalangi akses bagi yang merawat.
Akibatnya pada tahun 1960-an rumah sakit bergeser ke ventilasi tekanan positif.
Untuk kasus ringan, hal ini bisa dilakukan secara tak-invasif.
Sering kali, masker wajah dipasang menutupi hidung dan mulut,
dan diisi dengan udara bertekanan yang masuk ke saluran napas pasien.
Namun kondisi yang lebih parah
membutuhkan peralatan yang mengambil alih seluruh proses pernapasan.
Sebuah selang dimasukkan ke trakea pasien
untuk memompa udara langsung ke paru-paru
dilengkapi serangkaian katup dan saluran bercabang
yang membentuk sirkuit untuk penghirupan dan penghembusan napas.
Di sebagian besar ventilator modern,
terdapat sistem komputer
untuk memantau pernapasan pasien dan menyesuaikan aliran udara.
Mesin-mesin ini tidak digunakan sebagai perawatan standar,
namun lebih sebagai jalan terakhir.
Bertahan dari masuknya udara bertekanan ini membutuhkan obat penenang kuat,
dan ventilasi berulang dapat menyebabkan kerusakan paru-paru dalam jangka panjang.
Namun dalam situasi ekstrem,
ventilator bisa menjadi pembeda hidup atau mati.
Dan kejadian seperti pandemi COVID-19
memperlihatkan bahwa keberadaan ventilator lebih penting dari yang kita pikirkan.
Karena model yang ada saat ini memakan banyak tempat, mahal,
dan membutuhkan pelatihan ekstensif untuk beroperasi,
sebagian besar rumah sakit hanya memiliki sedikit ventilator.
Ini mungkin mencukupi dalam kondisi normal,
namun dalam kondisi darurat, persediaan yang terbatas ini semakin menipis.
Dunia sangat membutuhkan ventilator portabel berbiaya rendah,
serta cara yang lebih cepat untuk memproduksi dan mendistribusikan
teknologi penyelamat ini.