جبران کمبود ونتیلاتور با ساخت ریه آهنی مدرن

یکی از مشکلاتی که جامعه جهانی با آن دست و پنجه نرم می‌کند، کمبود دستگاه‌‌‌های تنفس مصنوعی است. به همین دلیل می‌بینیم کمپانی‌های خودروسازی خط تولید‌های خود را وقف ساخت ونتیلاتور کرده‌اند. با این حال به نظر می‌رسد راه‌حل دیگری برای جبران این کمبود وجود داشته باشد. محققین بریتانیایی پیشنهاد می‌کنند که از دستگاه‌های تنفس مصنوعی فشار منفی یا به اصطلاح «ریه آهنی» استفاده کنند. در ادامه با دیجیاتو همراه باشید تا این دستگاه‌ها را بهتر بشناسیم.

دستگاه تنفس مصنوعی یا ونتیلاتور به بیمارانی که درگیر ویروس کرونا هستند و مشکلات ریوی حاد دارند، کمک می‌کند بهتر نفس بکشند. با این حال این روش مشکلات خاص خود را دارد که مهم‌ترین آن‌ها وارد کردن یک تیوب (لوله فنری) بلند به داخل ریه است تا اکسیژن مستقیما به آن پمپاژ شود. مشکل دیگری که وجود دارد، سخت بودن کار با آن‌هاست که نیروی آموزش دیده را می‌طلبد.

به این‌ها پیچیده، گران و خطرناک بودن را نیز اضافه کنید. در نتیجه استفاده از آن روی افراد سالم نیز توصیه نمی‌شود، زیرا عموما فرد باید بیهوش یا در برخی مواقع فلج موقت شود. در نتیجه استفاده از آن‌ها مشکلاتی را به همراه دارد. با این حال، ونتیلاتورهای فشار مثبت تناوبی (IPPV) یا همان ونتیلاتور‌هایی که پیش از این توضیح دادیم به کمک فشار مثبت و یک تیوب که اکسیژن را به ریه پمپاژ می‌کند، کار می‌کنند. ونتیلاتور‌های فشار منفی یا ریه آهنی، عملا برعکس این عمل می‌کنند.

اولین بار استفاده از ریه آهنی در قرن ۱۷ رواج یافت. حالت ابتدایی آن شامل یک سیلندر وکیوم است که فرد در آن جای می‌گیرد. البته سر شخص از دستگاه بیرون خواهد ماند. داخل این سیلندر، یک دیافراگم وجود دارد که به یک موتور الکتریکی متصل شده است. با روشن شدن این موتور، یک میل لنگ به حرکت در می‌آید که در پی آن، دیافراگم منقبض و منبسط می‌شود. با این کار، حجم داخل این سیلندر کم و زیاد می‌شود که خود فشار داخل آن را مثبت و منفی می‌کند. این تغییرات فشاری باعث می‌شود قفسه سینه بیمار نیز منقبض و منبسط شود که در نهایت منجر به سهولت در تنفس وی خواهد شد. این کار در زمانی که شخص فلج کامل است نیز کاربرد دارد.

ریه آهنی کاربرد خود را در سراسر قرن بیستم نیز حفظ کرد و بسیاری از بیمارستان‌ها و حتی بیماران خصوصی در خانه‌ها از آن استفاده می‌کردند. مهم‌ترین کاربرد آن برای بیماران فلج اطفال بود. با این حال ریه آهنی جای خود را به دستگاه‌های پیچیده‌تر داد و امروزه دیگر از آن‌ها استفاده چندانی نمی‌شود. بیماری کووید-۱۹ اما آمده تا همه چیز را تغییر دهد و این دستگاه نیز در این تغییرات قرار گرفته است.

مجموعه‌ای از ادارات دولتی، خصوصی، پزشکی و ارتشی بریتانیا، همگی نسبت به استفاده مجدد از این دستگاه‌ها خوشبین هستند. آن‌ها دستگاه اولیه‌ای به نام «اگزوونت» (Exovent) ساخته‌اند که در صورت گرفتن تاییدیه‌های مورد نیاز، به سرعت می‌توانند آن را به مرحله تولید برسانند. همانطور که گفتیم، برخلاف ونتیلاتورها، اگزونت‌ها نیاز به تیوب‌گذاری نداشته و طراحی و کارکرد ساده‌تری دارند.

استفاده از ریه آهنی به بیماران اجازه می‌دهد که در تمام مدت هوشیار باشند، دارو دریافت کنند، غذا بخورند و حتی با تلفن صحبت کنند. علاوه بر این، استفاده از ریه آهنی تا ۲۵ درصد خطر بیماری‌های قلبی و عروقی را نسبت به ونتیلاتورهای متداول کاهش می‌دهد. محققین همچنین می‌گوند این دستگاه‌ها در بخش‌‌های دیگر بیمارستا‌ن‌ها نیز قابل استفاده هستند. در نتیجه می‌توان انتظار داشت که ICU ها خالی‌تر شوند و بیمارانی با شرایط وخیم‌تر، شانس زنده‌ماندن بیشتری داشته باشند.

ساخت ریه آهنی بسیار ساده است، زیرا قطعات آن به وفور یافت می‌شود و هیچ نیازی به اکسیژن تحت فشار نیز ندارند. این دستگاه‌ها تنها چند قطعه مکانیکی داشته و طراحی آن با ابعاد بیماری تطابق‌پذیر است. در صورتی که این طرح توسط سازمان بهداشت بریتانیا تایید شود، این کشور قادر خواهد بود هفته‌ای ۵ هزار ریه آهنی تولید کند.

مارگو جیمز (Margot James) رئیس تحقیقات دانشگاه وارویک می‌گوید:

ما بسیار خوشحالیم که با سازندگان اگزوونت همکاری می‌کنیم تا طراحی اولیه آن‌ها را به مرحله تولید برسانیم. محققین و مهندسین ما با اگزوونت همکاری‌های لازم را انجام می‌دهند تا طراحی، تامین قطعات و مهندسی اجزا را به بهترین نحو پیش ببرند.