How do ventilators work? - Alex Gendler

Translator: Reno Kanti Riananda Reviewer: Bias Ayu

In the 16th century, Flemish physician Andreas Vesalius

Pada abad ke-16, dokter dari Flandria, Andreas Vesalius

described how a suffocating animal could be kept alive

melaporkan bahwa hewan yang tercekik dapat diselamatkan

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

dengan memasukkan selang ke trakeanya dan meniupkan udara ke paru-parunya.

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

Pada tahun 1555, prosedur ini tidak mendapat banyak sambutan.

But today, Vesalius’s treatise is recognized

Namun saat ini, risalah Vesalius diakui

as the first description of mechanical ventilation—

sebagai gambaran pertama dari ventilasi mekanis—

a crucial practice in modern medicine.

sebuah praktik yang sangat penting dalam kedokteran modern.

Untuk menghargai pentingnya ventilasi,

To appreciate the value of ventilation,

we need to understand how the respiratory system works.

kita mesti memahami cara kerja sistem pernapasan.

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

Kita bernapas dengan mengonstriksikan diafragma dan mengembangkan rongga dada.

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

Hal ini memungkinkan udara masuk, mengembangkan alveoli—

millions of small sacs inside our lungs.

jutaan kantong kecil di dalam paru-paru.

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

Setiap gelembung kecil ini dikelilingi oleh kapiler berisi darah yang saling terhubung.

This blood absorbs oxygen from the inflated alveoli

Darah menyerap oksigen dari alveoli yang mengembang

and leaves behind carbon dioxide.

dan mengeluarkan karbon dioksida.

When the diaphragm is relaxed,

Saat diafragma relaksasi,

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

gas CO2 dihembuskan bersama campuran oksigen dan gas lainnya.

When our respiratory systems are working correctly,

Saat sistem pernapasan kita bekerja dengan baik,

this process happens automatically.

proses ini terjadi secara otomatis.

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

Tetapi sistem pernapasan dapat terganggu oleh berbagai macam kondisi.

Sleep apnea stops diaphragm muscles from contracting.

Sleep apnea menyebabkan otot diafragma berhenti berkontraksi.

Asthma can lead to inflamed airways which obstruct oxygen.

Asma menyebabkan peradangan jalur napas yang menghambat oksigen.

And pneumonia, often triggered by bacterial or viral infections,

Dan pneumonia, yang sering disebabkan oleh infeksi bakteri maupun virus,

attacks the alveoli themselves.

menyerang alveoli.

Invading pathogens kill lung cells,

Patogen yang menyerang membunuh sel paru-paru,

triggering an immune response that can cause lethal inflammation

memicu respons imun yang dapat menyebabkan peradangan mematikan

and fluid buildup.

dan penumpukan cairan.

All these situations render the lungs unable to function normally.

Semua ini membuat paru-paru tidak dapat berfungsi secara normal.

But mechanical ventilators take over the process,

Tetapi ventilator mekanis mengambil alih proses tersebut,

getting oxygen into the body when the respiratory system cannot.

memasukkan oksigen ke dalam tubuh saat sistem pernapasan tak bisa melakukannya.

These machines can bypass constricted airways,

Mesin ini dapat melewati saluran napas yang menyempit,

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

dan menyalurkan udara beroksigen tinggi untuk membantu paru-paru yang telah rusak

menyebarkan lebih banyak oksigen.

There are two main ways ventilators can work—

Terdapat dua cara kerja utama ventilator—

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

memompa udara ke paru-paru pasien melalui ventilasi tekanan positif,

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

atau membiarkan udara tertarik melalui ventilasi tekanan negatif.

In the late 19th century,

Di akhir abad ke-19,

ventilation techniques largely focused on negative pressure,

teknik ventilasi sebagian besar berfokus pada tekanan negatif,

which closely approximates natural breathing

yang mendekati pernapasan alami

and provides an even distribution of air in the lungs.

dan menyebarkan udara dengan merata ke seluruh paru-paru.

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

Untuk mencapainya, dokter menyegel tubuh pasien dengan ketat,

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

baik dengan memasukkan mereka ke kotak kayu atau ruangan bersegel khusus.

Air was then pumped out of the chamber,

Kemudian udara dipompa ke dalam bilik,

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

mengurangi tekanan udara dan memungkinkan rongga dada pasien

to expand more easily.

untuk lebih mudah mengembang.

In 1928, doctors developed a portable, metal device

Pada tahun 1928, dokter mengembangkan perangkat logam portabel

with pumps powered by an electric motor.

dengan pompa bertenaga motor listrik.

This machine, known as the iron lung,

Mesin ini, yang dikenal sebagai paru-paru besi,

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

menjadi peralatan tetap di rumah sakit selama pertengahan abad ke-20.

However, even the most compact negative pressure designs

Namun, desain mesin tekanan negatif yang paling ringkas sekalipun

heavily restricted a patient’s movement

sangat membatasi pergerakan pasien

and obstructed access for caregivers.

dan menghalangi akses bagi yang merawat.

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

Akibatnya pada tahun 1960-an rumah sakit bergeser ke ventilasi tekanan positif.

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

Untuk kasus ringan, hal ini bisa dilakukan secara tak-invasif.

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

Sering kali, masker wajah dipasang menutupi hidung dan mulut,

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

dan diisi dengan udara bertekanan yang masuk ke saluran napas pasien.

But more severe circumstances

Namun kondisi yang lebih parah

require a device that takes over the entire breathing process.

membutuhkan peralatan yang mengambil alih seluruh proses pernapasan.

A tube is inserted into the patient’s trachea

Sebuah selang dimasukkan ke trakea pasien

to pump air directly into the lungs,

untuk memompa udara langsung ke paru-paru

with a series of valves and branching pipes

dilengkapi serangkaian katup dan saluran bercabang

forming a circuit for inhalation and exhalation.

yang membentuk sirkuit untuk penghirupan dan penghembusan napas.

In most modern ventilators,

Di sebagian besar ventilator modern,

an embedded computer system

terdapat sistem komputer

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

untuk memantau pernapasan pasien dan menyesuaikan aliran udara.

These machines aren’t used as a standard treatment,

Mesin-mesin ini tidak digunakan sebagai perawatan standar,

but rather, as a last resort.

namun lebih sebagai jalan terakhir.

Enduring this influx of pressurized air requires heavy sedation,

Bertahan dari masuknya udara bertekanan ini membutuhkan obat penenang kuat,

and repeated ventilation can cause long-term lung damage.

dan ventilasi berulang dapat menyebabkan kerusakan paru-paru dalam jangka panjang.

But in extreme situations,

Namun dalam situasi ekstrem,

ventilators can be the difference between life and death.

ventilator bisa menjadi pembeda hidup atau mati.

And events like the COVID-19 pandemic

Dan kejadian seperti pandemi COVID-19

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

memperlihatkan bahwa keberadaan ventilator lebih penting dari yang kita pikirkan.

Because current models are bulky, expensive,

Karena model yang ada saat ini memakan banyak tempat, mahal,

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

dan membutuhkan pelatihan ekstensif untuk beroperasi,

sebagian besar rumah sakit hanya memiliki sedikit ventilator.

This may be enough under normal circumstances,

Ini mungkin mencukupi dalam kondisi normal,

but during emergencies, this limited cache is stretched thin.

namun dalam kondisi darurat, persediaan yang terbatas ini semakin menipis.

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

Dunia sangat membutuhkan ventilator portabel berbiaya rendah,

as well as a faster means of producing and distributing

serta cara yang lebih cepat untuk memproduksi dan mendistribusikan

this life-saving technology.

teknologi penyelamat ini.