Поскольку все больше пациентов с COVID-19 испытывают острый респираторный дистресс, возникло много споров по поводу идеи разделения вентиляторов, которая включает в себя разделение воздушных трубок на несколько ветвей, так что два или более пациентов могут быть подключены к одной машине.
Несколько ассоциаций врачей выпустили совместное заявление, препятствующее этой практике. Они говорят, что это представляет опасность для пациентов из-за сложности обеспечения того, чтобы каждый пациент получал необходимое количество воздуха.
Команда исследователей из Массачусетского технологического института, Бригама и Женской больницы в настоящее время разработала новый подход к разделению вентиляторов, который, по их мнению, мог бы решить многие из этих проблем безопасности. Они продемонстрировали его эффективность в лабораторных исследованиях , но все же предупреждают, что его следует использовать только в качестве крайней меры во время чрезвычайной ситуации, когда на карту поставлена жизнь пациента.
«Мы надеемся, что этот подход, который требует наличия готовых компонентов, в конечном итоге может помочь пациентам, крайне нуждающимся в поддержке вентилятора» , — говорит Джованни Траверсо, доцент кафедры машиностроения MIT и гастроэнтеролог в Бригаме и женской больнице. «Мы признаем, что совместное использование аппарата ИВЛ не является стандартом медицинской помощи, и подобные вмешательства будут рекомендованы только в качестве последнего средства».
В настоящее время исследователи работают с третьими сторонами с целью получения разрешения на экстренное использование от Управления по контролю за продуктами и лекарствами США, которое предоставит временное разрешение на использование этого подхода на пациентах во время пандемии COVID-19. Траверсо является старшим автором статьи, описывающей новую систему сегодня в науке трансляционной медицины , а Шрия Шринивасан, постдок в MIT и BWH, является ведущим автором исследования.
Персонализированный поток
Вентиляторы — это машины, которые помогают людям дышать, доставляя кислород через трубку, помещенную в рот или нос. Вспышка COVID-19 повысила вероятность того, что число вентиляторов в Соединенных Штатах может быть недостаточным для числа пациентов, которые будут нуждаться в них сейчас или в потенциальных будущих волнах болезни. Кроме того, другие страны мира боролись за то, чтобы получить достаточное количество вентиляторов для борьбы со вспышкой COVID-19.
В конце марта, по крайней мере, одна больница в Нью-Йорке начала разделять вентиляторы между пациентами, прикрепив Т-образный разъем, который создает две ветви, одна из которых ведет к дыхательной трубке каждого пациента. Когда врачи делают это, они должны очень близко подбирать пациентов по размеру, возрасту и состоянию, потому что каждый пациент получает одинаковый объем воздуха (половина общего объема, выделяемого аппаратом ИВЛ).
Это считается рискованным, отчасти потому, что нет способа отрегулировать поток так, чтобы пациенты получали различное количество воздуха в зависимости от изменений их состояния. Например, когда один пациент улучшается, его или ее легкие становятся «более эластичными» и могут поглощать больше воздуха, что может отобрать воздух у другого пациента. Или, если один пациент испытывает коллапс легкого, сильный взрыв воздуха может быть перенаправлен другому пациенту, что приведет к повреждению легких.
Чтобы преодолеть эти трудности, команда MIT включила клапаны потока, по одному для каждой ветви пациента, которые позволяют им контролировать количество воздуха, которое получает каждый.
«Эти клапаны потока позволяют персонализировать поток для каждого пациента в зависимости от его потребностей», — говорит Сринивасан. «Они также гарантируют, что если один пациент либо улучшится, либо ухудшится, быстро или медленно, есть способ адаптироваться к этому».
Установка также включает в себя клапаны сброса давления, которые могут предотвратить попадание слишком большого количества воздуха в легкие одного пациента, а также меры безопасности, включая сигналы тревоги, которые срабатывают, когда изменяется потребление воздуха пациентом.
Для создания своей установки исследователи использовали детали, которые обычно имеются в больнице. Исследователи утверждают, что детали можно было бы приобрести в магазинах бытовой техники и стерилизовать. Типичный аппарат ИВЛ создает давление воздуха, достаточное для одновременного питания от шести до восьми пациентов, но исследовательская группа не рекомендует использовать один ИВЛ для более чем двух человек, поскольку установка становится более сложной.
Симулированные сценарии
Исследователи сначала проверили свою установку, используя вентилятор, чтобы разделить воздушный поток между свиньей и искусственным легким — машиной, которая имитирует функцию легких. Изменяя свойства искусственного легкого, они могут моделировать многие изменяющиеся состояния, которые могут возникнуть у пациентов; они также показали, что параметры вентилятора можно регулировать, чтобы компенсировать их. Позже они показали, что могут вентилировать двух животных на одном вентиляторе и поддерживать необходимый поток воздуха для обоих.