W XVI wieku flamandzki lekarz Andreas Wersaliusz
stwierdził, że duszące się zwierzę można podtrzymywać przy życiu
przez wprowadzenie rurki do tchawicy, i wypełnianie płuc przez dmuchanie.
W 1555 roku ta metoda nie przyniosła mu dużego uznania,
ale dziś traktat naukowy Wersaliusza
uchodzi za pierwszy opis wentylacji mechanicznej,
kluczowej praktyki w nowoczesnej medycynie.
By docenić wartość wentylacji,
trzeba zrozumieć, jak działa system oddechowy.
Oddech to skurcze przepony,
powodujące rozszerzanie się klatki piersiowej,
co umożliwia zassanie powietrza i wypełnienia pęcherzyków płucnych,
milionów małych woreczków wewnątrz płuc.
Każdy z baloników otacza siateczka kapilar wypełnionych krwią.
Krew ta absorbuje tlen z wypełnionych pęcherzyków płucnych
i pozostawia w nich dwutlenek węgla.
Gdy przepona jest rozluźniona,
wydychamy CO2 z mieszaniną tlenu i innych gazów.
Kiedy układ oddechowy działa prawidłowo,
ten proces zachodzi automatycznie.
Lecz działanie układu oddechowego mogą zakłócić liczne choroby.
Zespół bezdechu sennego powstrzymuje skurcze przepony.
Astma może prowadzić do zapalenia dróg oddechowych, co blokuje dostęp tlenu.
A zapalenie płuc, często spowodowane infekcją bakteryjną lub wirusową,
atakuje same pęcherzyki płucne.
Patogeny te zabijają komórki płuc,
pobudzając reakcję immunologiczną, która może powodować śmiertelne zapalenie
i nagromadzenie się płynów.
Wszystkie te sytuacje sprawiają, że płuca nie mogą normalnie funkcjonować.
Wentylacja mechaniczna przejmuje na siebie ten proces,
dostarczając tlen do organizmu, gdy układ oddechowy nie może tego zrobić.
Maszyny mogą ominąć zwężone drogi oddechowe
i dostarczyć wysoko natlenowane powietrze, zastępując uszkodzone płuca
Respirator może działać na dwa sposoby:
napełnia płuca pacjenta powietrzem przez wentylację nadciśnieniową
lub pozwala na jego bierny przepływ przez wentylację podciśnieniową.
Pod koniec XIX wieku
techniki wentylacyjne skupiały się głównie na podciśnieniu,
które jest zbliżone do naturalnego oddychania
i zapewnia równomierną dystrybucję powietrza w płucach.
Aby to osiągnąć, lekarze tworzyli szczelną izolację wokół ciała pacjenta,
zamykając go w drewnianym pudle lub specjalnie zaplombowanym pokoju.
Następnie z pomieszczenia wypompowywano powietrze,
obniżając ciśnienie i umożliwiając jamom klatki piersiowej pacjenta
łatwiejsze rozszerzanie.
W 1928 roku lekarze stworzyli przenośne, metalowe urządzenie
z pompami zasilanymi przez silnik elektryczny.
Maszyna ta, znana jako żelazne płuco,
została stałym wyposażeniem szpitali w połowie XX wieku.
Jednakże nawet najbardziej przenośne projekty wentylatorów podciśnieniowych
bardzo ograniczały ruchy pacjenta
i utrudniały dostęp lekarzom i pielęgniarkom.
W latach 60. szpitale przeszły na wentylację nadciśnieniową.
W łagodniejszych przypadkach można ją zastosować nieinwazyjnie.
Często na usta i nos nakłada się maskę
i napełniana powietrzem pod ciśnieniem, które przesuwa się do płuc pacjenta.
Poważniejsze przypadki jednak
wymagają urządzenia, które przejmuje cały proces oddychania.
Rurka trafia do tchawicy pacjenta,
by bezpośrednio wypełniać płuca powietrzem
dzięki szeregowi zaworów i rozgałęzionych przewodów
tworzących obwód do wdychania i wydychania.
W większości nowoczesnych respiratorów
wbudowany system komputerowy
umożliwia monitorowanie oddechu pacjenta i regulację przepływu powietrza.
Maszyny te nie należą do standardowych form leczenia
- używa się ich tylko w ostateczności.
Stały napływ powietrza pod ciśnieniem wymaga silnego znieczulenia,
a częste wentylacje mogą spowodować długotrwałe uszkodzenie płuc.
Jednak w ekstremalnych sytuacjach
respirator to sprawa życia i śmierci.
Wydarzenia takie jak pandemia COVID-19
pokazały, że respiratory są jeszcze bardziej niezbędne, niż sądzono.
Aktualne modele są masywne, drogie
a obsługa wymaga obszernego szkolenia,
więc wiele szpitali ma ich tylko kilka.
Taka ilość może wystarczyć w normalnych okolicznościach,
ale w czasie nagłych wypadków ledwo wystarczają.
Świat pilnie potrzebuje więcej tanich i przenośnych respiratorów,
jak również szybszych metod produkcji i dystrybucji
tej ratującej życie technologii.