En respuesta a la necesidad urgente de más ventiladores para tratar a los pacientes con COVID-19 en estado crítico, un equipo dirigido por ingenieros de la Universidad Johns Hopkins está desarrollando y creando un prototipo de un divisor impreso en 3D que permitirá que un solo ventilador trate a varios pacientes. Aunque los profesionales médicos han expresado su preocupación por la seguridad y eficacia de compartir ventiladores, el equipo ha diseñado esta herramienta para abordar esas inquietudes.

"En este momento, se hace hincapié en el uso de la ingeniería para desarrollar soluciones de código abierto para muchos aspectos de la crisis de COVID-19, pero especialmente para el diseño y la producción de ventiladores, "dijo Sung Hoon Kang, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería de Johns Hopkins Whiting que dirige un equipo que incluye intensivistas de UCI y especialistas en pulmones en la Escuela de Medicina de Johns Hopkins. "Un enfoque es usar un ventilador para tratar a varios pacientes. Si bien esto es factible, debe ser seguro para todos los pacientes. Eso significa asegurarse de que cada paciente reciba la atención que necesita, sin defraudar a nadie. Esto es lo que nos propusimos crear ".

Una afección pulmonar grave llamada síndrome de dificultad respiratoria aguda, o SDRA, es la principal causa de muerte de los pacientes con COVID-19. En personas con SDRA, El líquido se acumula en los pulmones. limitar la cantidad de oxígeno en el torrente sanguíneo y privar a los órganos vitales del oxígeno que necesitan para funcionar correctamente. La condición debe ser manejada por un ventilador.

A medida que se propaga el brote de COVID-19, muchas instalaciones sanitarias están lidiando con la escasez de las máquinas necesarias para tratar a los pacientes más enfermos. Dicha escasez ya ha destruido efectivamente el sistema de atención médica en Italia, que actualmente reporta el mayor número mundial de muertes relacionadas con COVID-19 en más de 13, 000.

Algunos profesionales médicos han expresado su preocupación por la práctica de compartir ventiladores. Primero, conectar varios pacientes al mismo ventilador podría propagar gérmenes y crear una posibilidad de contaminación cruzada. Otra preocupación es que un ventilador compartido por varias personas no les daría a todas el nivel de oxígeno necesario, lo que podría conducir a malos resultados en los pacientes y altas tasas de mortalidad.

Según Kang, El nuevo diseño del equipo tiene como objetivo protegerse contra estos riesgos. El nuevo diseño incluye un controlador de flujo de aire y medidores de flujo, permitiendo a los médicos monitorear y ajustar el flujo de aire para cada paciente. El controlador de volumen de aire es una adición clave porque cada paciente intubado requiere un control de flujo diferente. El equipo también está agregando un filtro diseñado para prevenir la contaminación cruzada entre pacientes, lo que es importante porque los primeros informes sugieren que aquellos expuestos a múltiples personas infectadas experimentan peores resultados.

El divisor también debe ser fácil de desplegar, dada la urgencia de la necesidad.

"Necesitamos un diseño robusto, pero uno que se puede producir con un proceso de fabricación relativamente simple como la impresión 3-D, "dice Christopher Shallal, un miembro del equipo y un junior con especialización en ingeniería biomédica. "También estamos considerando las diferentes condiciones y configuraciones en las que la gente puede estar imprimiendo los divisores del ventilador. Por ejemplo, es posible que no tengan disponible una impresora de alta resolución. Por eso, tenemos en cuenta la escalabilidad mientras diseñamos ".

La división de ventiladores es un tratamiento de emergencia experimental que se ha utilizado antes en circunstancias extremas. como durante las secuelas del tiroteo en Las Vegas de 2017, cuando se utilizaron divisores para estabilizar a adultos jóvenes lesionados pero por lo demás sanos. Pero dividir un ventilador para tratar a varios pacientes en diferentes etapas de insuficiencia pulmonar presenta un nuevo y un tanto abrumador conjunto de desafíos de diseño. según Julie Caffrey, profesor asistente de cirugía plástica y reconstructiva en Johns Hopkins Medicine y miembro del equipo.

"Usar la misma configuración del ventilador para pacientes con SDRA con diferentes distensiones pulmonares podría ser muy inseguro. Un paciente podría recibir demasiado aire; el otro podría no recibir suficiente, "Explica Caffrey." Con SDRA, Las estrategias del ventilador para mejorar la supervivencia se utilizan a menudo para administrar un volumen corriente bajo y una presión más alta. Si no puedes manejar eso, corre el riesgo de causar más traumatismos a los pulmones que ya están muy paralizados. Es muy importante que cuando dividimos un ventilador, todavía podemos configurar el ventilador para ese paciente específico ".

El equipo ha producido el prototipo y espera finalizar y comenzar a probar su diseño en pulmones modelo en unas semanas. Una vez aprobado por la FDA, planean publicar su diseño de código abierto para que otros lo utilicen.

"El objetivo aquí es llevar rápidamente esta tecnología a los hospitales de todo el mundo, y directamente a las personas que más la necesitan, "dice Helen Xun, miembro del equipo y estudiante de tercer año de medicina en la Escuela de Medicina Johns Hopkins.