How do ventilators work? - Alex Gendler

Traduttore: Stefania Pelleriti Revisore: Ludovica Harley

In the 16th century, Flemish physician Andreas Vesalius

Nel XVI secolo,

il medico fiammingo Andrea Vesalio

described how a suffocating animal could be kept alive

spiegò come tenere in vita un animale che sta soffocando

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

inserendogli un tubo nella trachea e soffiando aria per gonfiargli i polmoni.

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

Nel 1555, questa procedura non riscosse molto successo.

But today, Vesalius’s treatise is recognized

Oggi, però, lo studio di Vesalio è riconosciuto

as the first description of mechanical ventilation—

come la prima descrizione della ventilazione meccanica,

a crucial practice in modern medicine.

una pratica cruciale nella medicina moderna.

To appreciate the value of ventilation,

Per capire il valore della ventilazione,

we need to understand how the respiratory system works.

dobbiamo comprendere come funziona il sistema respiratorio.

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

Respiriamo contraendo il diaframma, il quale espande la cavità toracica.

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

Questo permette all'aria di entrare, gonfiando gli alveoli,

millions of small sacs inside our lungs.

milioni di piccole sacche nei polmoni.

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

Reti di capillari pieni di sangue cingono ognuno di questi minuscoli palloncini.

This blood absorbs oxygen from the inflated alveoli

Questo sangue assorbe l'ossigeno dagli alveoli gonfi

and leaves behind carbon dioxide.

e lascia l'anidride carbonica.

When the diaphragm is relaxed,

Quando il diaframma si rilassa,

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

la CO2 viene emessa insieme a un mix di ossigeno e altri gas.

When our respiratory systems are working correctly,

Quando il sistema respiratorio funziona correttamente,

this process happens automatically.

questo processo avviene automaticamente.

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

Ma il sistema respiratorio può essere colpito da vari disturbi.

Sleep apnea stops diaphragm muscles from contracting.

L'apnea del sonno impedisce ai muscoli del diaframma di contrarsi.

Asthma can lead to inflamed airways which obstruct oxygen.

L'asma può causare un'infiammazione alle vie aeree che blocca l'ossigeno.

And pneumonia, often triggered by bacterial or viral infections,

E la polmonite, spesso provocata da infezioni batteriche o virali,

attacks the alveoli themselves.

attacca proprio gli alveoli.

Invading pathogens kill lung cells,

I patogeni che invadono i polmoni ne uccidono le cellule,

triggering an immune response that can cause lethal inflammation

scatenando una risposta immunitaria che può causare un'infiammazione letale

and fluid buildup.

e l'accumulo di liquidi.

All these situations render the lungs unable to function normally.

Tutte queste situazioni impediscono ai polmoni di funzionare correttamente.

But mechanical ventilators take over the process,

Ma i ventilatori polmonari si occupano del processo

getting oxygen into the body when the respiratory system cannot.

immettendo ossigeno nel corpo quando il sistema respiratorio non può.

These machines can bypass constricted airways,

Questa macchine possono aggirare le vie aeree ostruite

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

e portare aria molto ossigenata

per permettere ai polmoni danneggiati di diffondere più ossigeno.

There are two main ways ventilators can work—

I ventilatori possono lavorare in due modi:

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

pompando aria nei polmoni del paziente con la ventilazione a pressione positiva

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

o facendo entrare l'aria passivamente con la ventilazione a pressione negativa.

In the late 19th century,

Alla fine del XIX secolo,

ventilation techniques largely focused on negative pressure,

le tecniche di ventilazione riguardavano soprattutto la pressione negativa,

which closely approximates natural breathing

che somiglia molto alla respirazione naturale

and provides an even distribution of air in the lungs.

e fornisce una distribuzione uniforme di aria nei polmoni.

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

Per riuscirci, i medici sigillavano il corpo del paziente

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

chiudendolo in una scatola di legno o in una stanza perfettamente stagna.

Air was then pumped out of the chamber,

L'aria veniva, quindi, pompata fuori dalla stanza,

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

diminuendo la pressione dell'aria e permettendo alla cavità toracica

to expand more easily.

di espandersi più facilmente.

In 1928, doctors developed a portable, metal device

Nel 1928, i medici misero a punto un dispositivo metallico portatile

with pumps powered by an electric motor.

con le pompe alimentate da un motore elettrico.

This machine, known as the iron lung,

Questa macchina, nota come polmone d'acciaio,

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

divenne a metà del XX secolo una presenza fissa negli ospedali.

However, even the most compact negative pressure designs

In ogni caso, anche la più compatta delle strutture a pressione negativa

heavily restricted a patient’s movement

limitava pesantemente i movimenti del paziente

and obstructed access for caregivers.

e ostacolava chi doveva prestare le cure.

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

Perciò negli anni '60 si passò alla ventilazione a pressione positiva.

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

Per i casi più lievi, può essere eseguita in maniera non invasiva,

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

spesso applicando una maschera su naso e bocca

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

e riempendola di aria pressurizzata che entra nelle vie respiratorie.

But more severe circumstances

Ma condizioni più gravi

require a device that takes over the entire breathing process.

richiedono un dispositivo che svolga l'intero processo respiratorio.

A tube is inserted into the patient’s trachea

Un tubo viene inserito nella trachea del paziente

to pump air directly into the lungs,

per pompare l'aria direttamente nei polmoni

with a series of valves and branching pipes

con una serie di valvole e tubi che si diramano

forming a circuit for inhalation and exhalation.

formando un circuito per l'inspirazione e l'espirazione.

Nella maggior parte dei ventilatori moderni

In most modern ventilators,

an embedded computer system

un sistema informatico integrato

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

permette di monitorare il respiro del paziente

e di regolare il flusso d'aria.

These machines aren’t used as a standard treatment,

Questi macchinari non rientrano nei trattamenti standard,

but rather, as a last resort.

ma sono piuttosto l'ultima risorsa.

Enduring this influx of pressurized air requires heavy sedation,

Tollerare l'afflusso d'aria pressurizzata richiede una sedazione profonda,

and repeated ventilation can cause long-term lung damage.

e la ventilazione prolungata può causare danni a lungo termine nei polmoni.

But in extreme situations,

Ma nelle situazioni estreme,

ventilators can be the difference between life and death.

i respiratori possono fare la differenza tra la vita e la morte.

And events like the COVID-19 pandemic

Ed eventi come la pandemia di COVID-19

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

hanno mostrato che sono anche più necessari di quanto credessimo.

Because current models are bulky, expensive,

Poiché i modelli attuali sono ingombranti, costosi

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

e richiedono una certa preparazione,

molti ospedali ne hanno a disposizione solo alcuni.

This may be enough under normal circumstances,

Questo andrebbe bene in circostanze normali,

but during emergencies, this limited cache is stretched thin.

ma durante le emergenze, questa scorta limitata non è sufficiente.

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

Il mondo ha urgente bisogno di ventilatori a basso costo e portatili,

as well as a faster means of producing and distributing

così come di metodi più veloci di produzione e distribuzione

this life-saving technology.

di queste tecnologie salvavita.