Come funzionano i respiratori? - Alex Gendler

Per vedere la lezione completa: https://ed.ted.com/lessons/how-do-ventilators-work-alex-gendler

Nel XVI secolo, il medico fiammingo Andrea Vesalio spiegò come si poteva tenere in vita un animale in procinto di soffocare inserendogli un tubo nella trachea e soffiando aria per gonfiargli i polmoni. Oggi lo studio di Vesalio è riconosciuto come la prima descrizione della ventilazione meccanica, una pratica cruciale nella medicina moderna. Ma come funzionano i ventilatori moderni? Alex Gendler ci illustra questa tecnologia salvavita.

Lezione di Alex Gendler, diretta da Artrake Studio

Nel XVI secolo,

il medico fiammingo Andrea Vesalio

spiegò come tenere in vita
un animale che sta soffocando

inserendogli un tubo nella trachea
e soffiando aria per gonfiargli i polmoni.

Nel 1555, questa procedura
non riscosse molto successo.

Oggi, però, lo studio
di Vesalio è riconosciuto

come la prima descrizione
della ventilazione meccanica,

una pratica cruciale
nella medicina moderna.

Per capire il valore della ventilazione,

dobbiamo comprendere
come funziona il sistema respiratorio.

Respiriamo contraendo il diaframma,
il quale espande la cavità toracica.

Questo permette all'aria di entrare,
gonfiando gli alveoli,

milioni di piccole sacche nei polmoni.

Reti di capillari pieni di sangue cingono
ognuno di questi minuscoli palloncini.

Questo sangue assorbe
l'ossigeno dagli alveoli gonfi

e lascia l'anidride carbonica.

Quando il diaframma si rilassa,

la CO2 viene emessa insieme
a un mix di ossigeno e altri gas.

Quando il sistema respiratorio
funziona correttamente,

questo processo avviene automaticamente.

Ma il sistema respiratorio può essere
colpito da vari disturbi.

L'apnea del sonno impedisce
ai muscoli del diaframma di contrarsi.

L'asma può causare un'infiammazione
alle vie aeree che blocca l'ossigeno.

E la polmonite, spesso provocata
da infezioni batteriche o virali,

attacca proprio gli alveoli.

I patogeni che invadono i polmoni
ne uccidono le cellule,

scatenando una risposta immunitaria
che può causare un'infiammazione letale

e l'accumulo di liquidi.

Tutte queste situazioni impediscono
ai polmoni di funzionare correttamente.

Ma i ventilatori polmonari
si occupano del processo

immettendo ossigeno nel corpo
quando il sistema respiratorio non può.

Questa macchine possono
aggirare le vie aeree ostruite

e portare aria molto ossigenata

per permettere ai polmoni danneggiati
di diffondere più ossigeno.

I ventilatori possono lavorare
in due modi:

pompando aria nei polmoni del paziente
con la ventilazione a pressione positiva

o facendo entrare l'aria passivamente
con la ventilazione a pressione negativa.

Alla fine del XIX secolo,

le tecniche di ventilazione riguardavano
soprattutto la pressione negativa,

che somiglia molto
alla respirazione naturale

e fornisce una distribuzione uniforme
di aria nei polmoni.

Per riuscirci, i medici sigillavano
il corpo del paziente

chiudendolo in una scatola di legno
o in una stanza perfettamente stagna.

L'aria veniva, quindi, pompata
fuori dalla stanza,

diminuendo la pressione dell'aria
e permettendo alla cavità toracica

di espandersi più facilmente.

Nel 1928, i medici misero a punto
un dispositivo metallico portatile

con le pompe alimentate
da un motore elettrico.

Questa macchina,
nota come polmone d'acciaio,

divenne a metà del XX secolo
una presenza fissa negli ospedali.

In ogni caso, anche la più compatta
delle strutture a pressione negativa

limitava pesantemente
i movimenti del paziente

e ostacolava chi doveva prestare le cure.

Perciò negli anni '60 si passò
alla ventilazione a pressione positiva.

Per i casi più lievi, può essere eseguita
in maniera non invasiva,

spesso applicando
una maschera su naso e bocca

e riempendola di aria pressurizzata
che entra nelle vie respiratorie.

Ma condizioni più gravi

richiedono un dispositivo che svolga
l'intero processo respiratorio.

Un tubo viene inserito
nella trachea del paziente

per pompare l'aria
direttamente nei polmoni

con una serie di valvole
e tubi che si diramano

formando un circuito
per l'inspirazione e l'espirazione.

Nella maggior parte
dei ventilatori moderni

un sistema informatico integrato

permette di monitorare
il respiro del paziente

e di regolare il flusso d'aria.

Questi macchinari non rientrano
nei trattamenti standard,

ma sono piuttosto l'ultima risorsa.

Tollerare l'afflusso d'aria pressurizzata
richiede una sedazione profonda,

e la ventilazione prolungata può causare
danni a lungo termine nei polmoni.

Ma nelle situazioni estreme,

i respiratori possono fare la differenza
tra la vita e la morte.

Ed eventi come la pandemia di COVID-19

hanno mostrato che sono anche
più necessari di quanto credessimo.

Poiché i modelli attuali
sono ingombranti, costosi

e richiedono una certa preparazione,

molti ospedali ne hanno
a disposizione solo alcuni.

Questo andrebbe bene
in circostanze normali,

ma durante le emergenze,
questa scorta limitata non è sufficiente.

Il mondo ha urgente bisogno
di ventilatori a basso costo e portatili,

così come di metodi più veloci
di produzione e distribuzione

di queste tecnologie salvavita.