Durante las últimas tres semanas, un equipo de científicos, ingenieros y médicos de la Universidad de Vermont han desarrollado un nuevo diseño, y construido un modelo funcional, para un diseño simple y ventilador económico.

"Creemos que estos podrían implementarse muy rápidamente y ser efectivos en caso de emergencia, ", dice Jason Bates, experto en pulmones de la Universidad de Vermont, que lidera el nuevo esfuerzo en respuesta a la creciente epidemia mundial de coronavirus y la enorme escasez de ventiladores que pueden ser necesarios para tratar a las personas.

Cariñosamente llamado el "Vermontilator, "Los cálculos preliminares sugieren que el Ventilador UVM" se puede producir rápidamente y en grandes cantidades por unos pocos cientos de dólares por unidad en piezas y materiales, "Dice Bates.

Enfoque alternativo

A diferencia de otros diseños de ventiladores de emergencia improvisados, ahora se está trabajando en todo el mundo, El enfoque del equipo de UVM utiliza un modo alternativo de ayudar a respirar a los pacientes críticamente enfermos. Se llama "ventilación con liberación de presión de las vías respiratorias" o APRV.

Este enfoque de APRV puede ser particularmente útil para pacientes que padecen el nuevo virus. "Una de las principales complicaciones del COVID-19 se llama síndrome de dificultad respiratoria aguda, una enfermedad en la que los pulmones se llenan de un líquido inflamatorio, "explica la Dra. Anne Dixon, director de enfermedades pulmonares y medicina de cuidados intensivos en el Centro Médico de la Universidad de Vermont y la Facultad de Medicina Larner. "Muchos de estos pacientes terminan dependiendo de un ventilador durante períodos bastante prolongados".

El nuevo ventilador podría ayudar a estos pacientes inflando sus pulmones con largas inspiraciones de aire, que se mantienen inflados a una presión constante y relativamente alta, Bates explica. Luego, "a intervalos regulares, Se permiten expiraciones breves durante las cuales los pulmones expulsan dióxido de carbono, " él dice.

Este enfoque de APRV es lo opuesto a un patrón de respiración normal y puede permitir que los pacientes con COVID-19 eviten, o reducir, el daño pulmonar asociado con la enfermedad y con períodos prolongados en un ventilador.

Durante más de quince años, Jason Bates, profesor de la Facultad de Medicina Larner y de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Matemáticas de UVM, ha estado investigando el tipo de daño pulmonar que ocurre durante enfermedades como las que los médicos están viendo ahora en pacientes con COVID-19. Un temor tradicional es que un ventilador pueda causar lesiones por inflado excesivo de los pulmones. Pero la investigación de Bates es parte de un creciente cuerpo de evidencia que muestra casi lo contrario:que el mayor riesgo para muchos pacientes se produce cuando las regiones del pulmón colapsan. Luego, el revestimiento dañado y delicado del pulmón se une, palos y luego se despega una y otra vez.

"Este proceso de desprendimiento es extremadamente dañino para el revestimiento en sí y puede dañarlo hasta el punto de permitir que el líquido se filtre a los pulmones desde los capilares que lo atraviesan, "Dice Bates." Una vez que esto comience a suceder, el daño por descamación empeora, provocando que la lesión pulmonar inducida por el ventilador progrese de una manera que es difícil de revertir ".

APRV puede evitar este problema. "Se cree que este modo de ventilación es particularmente seguro y no dañino para los pacientes con dificultad respiratoria aguda, "dice el Dr. Dixon que ha estado apoyando el proyecto.

Se acerca un pico

El enfoque APRV también es útil para los ingenieros que diseñan el nuevo ventilador. El uso de este patrón de respiración más simple permitió al equipo de IMF Labs de UVM construir el prototipo de Vermontilator con un mecanismo simple. A diferencia de un ventilador tradicional, un equipo muy complejo que puede costar más de $ 25, 000:la máquina fabricada en Vermont se ensambló rápidamente a partir de un motor disponible comercialmente que impulsa un disco giratorio, mangueras médicas convencionales, y otras partes relativamente simples. El prototipo del equipo se construyó utilizando una impresora 3D y un equipo de mecanizado, con piezas fácilmente molidas o fundidas, y ensamblado. Bates acredita la extraordinaria habilidad de los ingenieros de UVM Jake Kittell, Mike Lane, Carl Silver y Guy Kennedy son fundamentales para el rápido progreso del proyecto.

"Hemos desviado recursos de nuestros otros proyectos para trabajar en esto y los chicos están trabajando todo el fin de semana, "dice Lane, el director de IMF Labs de UVM. "Sabemos que tenemos una ventana muy limitada para tener éxito, tal vez solo unas semanas antes de que esta [epidemia] alcance su punto máximo en Vermont ".

El Dr. Dixon está de acuerdo. "Se enfrentan a una escasez catastrófica de ventiladores en Nueva York. Nuestros colegas nos dicen que están tratando de usar máquinas que usamos para pacientes con apnea obstructiva del sueño y están tratando de ventilar a las personas conectando a dos pacientes en uno. ventilador. Cosas locas de las que nunca había oído hablar en mi vida, ", dice." Este nuevo ventilador tiene un potencial asombroso para ayudar rápidamente. No es solo simple, es innovador y elegante ".

El diseño está a punto de enviarse a la FDA para su revisión de emergencia. y el equipo está trabajando con Vermont Manufacturing Extension Center, Red de salud UVM, Fundación UVM, el estado de Vermont, y otros socios para asegurar la financiación, e involucrar a fabricantes calificados. También están colaborando con UVM Innovations para desarrollar una estrategia de propiedad intelectual y un modelo comercial para producir una gran cantidad de dispositivos.