Cum funcționează ventilatoarele? - Alex Gendler

Vezi întreaga lecție: https://ed.ted.com/lessons/how-do-ventilators-work-alex-gendler

În secolul XV, medicul Andreas Vesalius a descris că un animal ce se sufocă poate fi ținut în viață prin introducerea unui tub în trahee și suflând aer în plămâni. Astăzi, tratatul lui Vesalius e recunoscut ca prima descriere a ventilației mecanice, o practică importantă în medicina modernă. Deci cum funcționează ventilatoarele moderne? Alex Gendler explică această tehnologie ce salvează vieți.

Lecție de Alex Gendler, regia de Artrake Studio.

În secolul XVI,
doctorul flamand Andreas Vesalius

a descris că un animal ce se sufocă
poate fi ținut în viață

prin introducerea unui tub în trahee
și suflând aer în plămâni.

În 1555, această procedură
nu a fost foarte aprobată.

Dar astăzi, tratatul lui Vesalius
e recunoscut

ca prima descriere a ventilației mecanice,

o practică importantă în medicina modernă.

Pentru a înțelege valoarea ventilației,

trebuie să înțelegem
cum funcționează sistemul respirator.

Respirăm cu ajutorul mușchiului diafragm,
ce dilată cavitatea toracică.

Asta permite aerului să intre,
umflând alveolele,

milioanele de mici saci
din plămânii noștri.

Fiecare mic sac e înconjurat
de o țesătură de capilare pline de sânge.

Acest sânge absoarbe oxigenul
din alveolele umflate

și lasă în urmă dioxidul de carbon.

Când mușchiul diafragm se relaxează,

CO2 e eliminat împreună
cu un amestec de oxigen și alte gaze.

Când sistemul respirator
funcționează corect,

acest proces are loc automat.

Dar sistemul respirator
poate fi afectat de o varietate de boli.

Apneea în somn împiedică
mușchiul diafragm să se contracte.

Astmul poate cauza inflamarea căilor
aeriene ce împiedică oxigenarea.

Și pneumoniile,
deseori cauzate de bacterii sau virusuri,

afectează alveolele.

Patogenii invadatori distrug
celulele pulmonare,

activând un răspuns imun
ce poate cauza o inflamație letală

și acumulare de lichid.

Toate aceste situații împiedică
funcționarea normală a plămânilor.

Dar ventilatoarele mecanice
pot prelua procesul,

introducând oxigen în corp când
sistemul respirator nu o mai poate face.

Acestea pot traversa
căile aeriene îngustate

și pot livra aer puternic oxigenat
pentru a ajuta plămânii afectați.

Ventilatoarele mecanice
funcționează în două moduri:

introduc aer în plămânii pacientului
folosind ventilația cu presiune pozitivă,

sau permit pătrunderea aerului
prin ventilație cu presiune negativă.

La sfârșitul secolului XIX,

tehnica de ventilație
se baza pe presiunea negativă,

ce e foarte asemănătoare
cu respirația naturală

și oferă o distribuție egală
a aerului în plămâni.

Pentru a face asta, doctorii au creat
o capsulă etanșă în jurul pacientului,

fie cu ajutorul unei cutii de lemn
sau cu o cameră închisă etanș.

Aerul era apoi pompat din cameră,

scăzând presiunea aerului
și permițând astfel cavității toracice

să se dilate mai ușor.

În 1928, doctorii au dezvoltat
un dispozitiv portabil metalic

cu pompe alimentate de un motor electric.

Această mașinărie cunoscută
drept plămânul de fier

a devenit un aparat important
la mijlocul secolului XX.

Dar, chiar și cele mai compacte aparate

restricționau mult mișcările pacientului

și obstrucționau accesul medicilor.

Astfel, în 1960 spitalele s-au reorientat
către ventilația cu presiune pozitivă.

Pentru cazurile mai ușoare,
acest lucru poate fi făcut noninvaziv.

Deseori o mască e poziționată
pe gura și nasul pacientului

și e umplută cu aer presurizat
ce intră în căile aeriene.

Dar în cazurile mai grave

sunt necesare dispozitive ce preiau
întreg procesul de respirație.

Un tub e inserat în traheea pacientului

pentru a pompa aer direct în plămâni,

cu ajutorul unor valve și tuburi

ce formează un circuit
pentru inspir și expir.

În majoritatea ventilatoarelor moderne,

un computer incorporat

monitorizează respirațiile pacientului
și ajustează aerul introdus.

Aceste aparate nu sunt folosite
ca tratament de primă intenție,

ci mai degrabă ca o ultimă soluție.

Pentru a rezista acestui influx de aer
presurizat, o sedare puternică e necesară,

iar o ventilație repetată
poate afecta pe termen lung plămânii.

Dar în cazurile extreme,

ventilatoarele pot face diferența
între viață și moarte.

Iar evenimentele precum pandemia COVID-19

au arătat că sunt mai importante
decât credeam.

Deoarece modelele actuale
sunt voluminoase, scumpe

și necesită o pregătire
de lungă durată pentru a le folosi,

majoritatea spitalelor
au doar câteva disponibile.

Acestea pot fi suficiente
în condiții normale,

dar în cazuri de urgență
acest stoc disponibil nu e suficient.

Lumea are nevoie urgent de mai multe
ventilatoare ieftine și portabile,

dar și de metode mai rapide
de producție și distribuție

a acestei tehnologii ce salvează vieți.