Comment fonctionnent les ventilateurs mécaniques ?

Regardez la leçon complète : https://ed.ted.com/lessons/how-do-ventilators-work-alex-gendler

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. Aujourd'hui, le traité de Vesalius est reconnu comme la première description de ventilation mécanique, une pratique cruciale dans la médecine moderne.

Leçon d'Alex Gendler, réalisée par Artrake Studio

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.