How do ventilators work? - Alex Gendler

Μετάφραση: Maria Trastogiannou Επιμέλεια: Chryssa Rapessi

In the 16th century, Flemish physician Andreas Vesalius

Τον 16ο αιώνα, ο Φλαμανδός ιατρός Ανδρέας Βεσάλιος

described how a suffocating animal could be kept alive

περιέγραψε πώς ένα ζώο που ασφυκτιά μπορεί να κρατηθεί ζωντανό

by inserting a tube into its trachea and blowing air to inflate its lungs.

εισάγοντας έναν σωλήνα στην τραχεία του

και φυσώντας αέρα για να φουσκώσει τους πνεύμονες του.

In 1555, this procedure didn’t warrant much acclaim.

Το 1555, αυτή η διαδικασία δεν έχρηζε ιδιαίτερης αναγνώρισης.

But today, Vesalius’s treatise is recognized

Όμως σήμερα, η πραγματεία του Βεσάλιος αναγνωρίζεται,

as the first description of mechanical ventilation—

ως η πρώτη περιγραφή μηχανικού αερισμού,

a crucial practice in modern medicine.

μιας καίριας σημασίας πρακτικής στη σύγχρονη ιατρική.

To appreciate the value of ventilation,

Για να εκτιμήσουμε την αξία του αερισμού,

we need to understand how the respiratory system works.

πρέπει να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί το αναπνευστικό σύστημα.

We breathe by contracting our diaphragms, which expands our chest cavities.

Αναπνέουμε συστέλλοντας τα διαφράγματα μας,

τα οποία διαστέλλουν τις θωρακικές κοιλότητες.

This allows air to be drawn in, inflating the alveoli—

Αυτό επιτρέπει την εισαγωγή αέρα, φουσκώνοντας τις κυψελίδες,

millions of small sacs inside our lungs.

εκατομμύρια μικρούς θύλακες μέσα στους πνεύμονές μας.

Each of these tiny balloons is surrounded by a mesh of blood-filled capillaries.

Καθένα από αυτά τα μικροσκοπικά μπαλόνια

περιβάλλεται από ένα πλέγμα αιμοφόρων αγγείων.

This blood absorbs oxygen from the inflated alveoli

Το αίμα απορροφά οξυγόνο από τις φουσκωμένες κυψελίδες

and leaves behind carbon dioxide.

και παράγει διοξείδιο του άνθρακα.

When the diaphragm is relaxed,

Όταν το διάφραγμα χαλαρώσει,

the CO2 is exhaled alongside a mix of oxygen and other gases.

το διοξείδιο εκπνέεται παράλληλα με ένα μείγμα οξυγόνου και άλλων αερίων.

When our respiratory systems are working correctly,

Όταν το αναπνευστικό μας σύστημα λειτουργεί σωστά,

this process happens automatically.

αυτή η διαδικασία γίνεται αυτόματα.

But the respiratory system can be interrupted by a variety of conditions.

Όμως το αναπνευστικό σύστημα μπορεί να διακοπεί από διάφορες συνθήκες.

Sleep apnea stops diaphragm muscles from contracting.

Η άπνοια στον ύπνο σταματά τους μύες του διαφράγματος να συστέλλονται.

Asthma can lead to inflamed airways which obstruct oxygen.

Το άσθμα μπορεί να οδηγήσει σε φλεγμονή των αεραγωγών που εμποδίζει το οξυγόνο.

And pneumonia, often triggered by bacterial or viral infections,

Η πνευμονία, που συχνά προκαλείται από βακτηριακές ή ιογενείς λοιμώξεις,

attacks the alveoli themselves.

επιτίθεται στις κυψελίδες.

Invading pathogens kill lung cells,

Η εισβολή παθογόνων σκοτώνει τα κύτταρα των πνευμόνων,

triggering an immune response that can cause lethal inflammation

πυροδοτώντας μια αντίδραση του ανοσοποιητικού,

που μπορεί να προκαλέσει θανατηφόρα φλεγμονή και συσσώρευση υγρών.

and fluid buildup.

All these situations render the lungs unable to function normally.

Αυτές οι περιπτώσεις καθιστούν τους πνεύμονες ανίκανους

να λειτουργήσουν κανονικά.

But mechanical ventilators take over the process,

Ο μηχανικός αερισμός αναλαμβάνει αυτήν τη διαδικασία,

getting oxygen into the body when the respiratory system cannot.

μεταφέροντας το οξυγόνο στο σώμα όταν αδυνατεί το αναπνευστικό σύστημα.

These machines can bypass constricted airways,

Αυτά τα μηχανήματα μπορούν να παρακάμψουν κλεισμένους αεραγωγούς

and deliver highly oxygenated air to help damaged lungs diffuse more oxygen.

και να στείλουν υψηλά οξυγονωμένο αέρα

για να βοηθήσουν πνεύμονες με βλάβη να διαχέουν περισσότερο οξυγόνο.

There are two main ways ventilators can work—

Υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι που λειτουργεί ο αναπνευστήρας,

pumping air into the patient’s lungs through positive pressure ventilation,

διοχετεύοντας αέρα στους πνεύμονες του ασθενή μέσω αερισμού θετικής πίεσης,

or allowing air to be passively drawn in through negative pressure ventilation.

ή επιτρέποντας την παθητική εισαγωγή του αέρα μέσω του εξαερισμού αρνητικής πίεσης.

In the late 19th century,

Στα τέλη του 19ου αιώνα,

ventilation techniques largely focused on negative pressure,

οι τεχνικές αερισμού επικεντρώνονταν στην αρνητική πίεση,

which closely approximates natural breathing

οι οποία μοιάζει με τη φυσική αναπνοή

and provides an even distribution of air in the lungs.

και παρέχει ισομερή κατανομή αέρα στους πνεύμονες.

To achieve this, doctors created a tight seal around the patient’s body,

Για να το επιτύχουν αυτό οι γιατροί δημιούργησαν

ένα σφιχτό περίβλημα γύρω από το σώμα του ασθενή,

either by enclosing them in a wooden box or a specially sealed room.

είτε κλείνοντας τον μέσα σε ένα ξύλινο κουτί,

είτε σε έναν ειδικά σφραγισμένο θάλαμο.

Air was then pumped out of the chamber,

Ο αέρας αντλούνταν έξω από τον θάλαμο,

decreasing air pressure, and allowing the patient’s chest cavity

μειώνοντας την πίεση του αέρα

και επιτρέποντας στη θωρακική κοιλότητα του ασθενή

to expand more easily.

να διασταλεί πιο εύκολα.

In 1928, doctors developed a portable, metal device

Το 1928, οι γιατροί δημιούργησαν μια φορητή μεταλλική συσκευή,

with pumps powered by an electric motor.

με αντλίες που τροφοδοτούνταν από μια ηλεκτρική μηχανή.

This machine, known as the iron lung,

Αυτή η συσκευή, γνωστή και ως σιδερένιος πνεύμονας,

became a fixture in hospitals through the mid-20th century.

έγινε σημείο αναφοράς στα νοσοκομεία στα μέσα του 20ου αιώνα.

However, even the most compact negative pressure designs

Ωστόσο, ακόμα και οι πιο μικρές συσκευές αρνητικής πίεσης

heavily restricted a patient’s movement

περιόριζαν αρκετά την κίνηση του ασθενή

and obstructed access for caregivers.

και εμπόδιζαν τη βοήθεια από τους φροντιστές.

This led hospitals in the 1960’s to shift towards positive pressure ventilation.

Αυτό οδήγησε τα νοσοκομεία τη δεκαετία του '60

να στραφούν προς τον εξαερισμό θετικής πίεσης.

For milder cases, this can be done non-invasively.

Για τις πιο ήπιες καταστάσεις αυτό γινόταν μη παρεμβατικά.

Often, a facemask is fitted over the mouth and nose,

Συχνά, εφαρμοζόταν μια μάσκα στο στόμα και την μύτη του ασθενή

and filled with pressurized air which moves into the patient’s airway.

και γέμιζε με πεπιεσμένο αέρα, ο οποίος εισέρχονταν στους αεραγωγούς.

But more severe circumstances

Αλλά οι πιο σοβαρές περιπτώσεις

require a device that takes over the entire breathing process.

απαιτούν τη χρήση συσκευής που αναλαμβάνει εξ' ολοκλήρου την αναπνοή.

A tube is inserted into the patient’s trachea

Ένας σωλήνας εισέρχεται στην τραχεία του ασθενή

to pump air directly into the lungs,

για να εισάγει αέρα κατευθείαν στους πνεύμονες,

with a series of valves and branching pipes

με μια σειρά από βαλβίδες και σωλήνες διακλάδωσης,

forming a circuit for inhalation and exhalation.

σχηματίζοντας μια οδό εισπνοής και εκπνοής.

In most modern ventilators,

Στους περισσότερους σύγχρονους αναπνευστήρες,

an embedded computer system

ένα ενσωματωμένο σύστημα υπολογιστή,

allows for monitoring the patient’s breathing and adjusting the airflow.

επιτρέπει την παρακολούθηση της αναπνοής του ασθενή, ρυθμίζοντας τη ροή αέρα.

These machines aren’t used as a standard treatment,

Αυτά τα μηχανήματα δεν χρησιμοποιούνται ως συνήθης θεραπεία,

but rather, as a last resort.

αλλά μάλλον, ως έσχατη λύση.

Enduring this influx of pressurized air requires heavy sedation,

Η αντοχή της εισροής αέρα υπό πίεση απαιτεί βαριά καταστολή

and repeated ventilation can cause long-term lung damage.

και η επαναλαμβανόμενη χρήση του

μπορεί να προκαλέσει μακροχρόνια βλάβη στους πνεύμονες.

But in extreme situations,

Όμως σε ακραίες περιπτώσεις,

ventilators can be the difference between life and death.

οι αναπνευστήρες μπορούν να κάνουν τη διαφορά μεταξύ ζωής και θανάτου.

And events like the COVID-19 pandemic

Γεγονότα όπως η πανδημία της COVID-19

have shown that they’re even more essential than we thought.

έχουν δείξει ότι είναι πολύ πιο αναγκαίοι απ' ό,τι πιστεύαμε.

Because current models are bulky, expensive,

Επειδή τα σύγχρονα μοντέλα είναι ογκώδη και ακριβά

and require extensive training to operate, most hospitals only have a few in supply.

και απαιτούν εκπαίδευση για να λειτουργήσουν, τα νοσοκομεία έχουν λίγα.

This may be enough under normal circumstances,

Αυτό μπορεί να είναι αρκετό υπό κανονικές συνθήκες,

but during emergencies, this limited cache is stretched thin.

αλλά για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης αυτό δεν επαρκεί.

The world urgently needs more low-cost and portable ventilators,

Χρειάζονται περισσότεροι χαμηλού κόστους φορητοί αναπνευστήρες,

as well as a faster means of producing and distributing

όπως και γρηγορότερα μέσα κατασκευής και διάθεσης

this life-saving technology.

αυτής της σωτήριας για τη ζωή τεχνολογίας.