How do ventilators work? - Alex Gendler

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Sigal Tifferet

In the 16th century, Flemish physician Andreas Vesalius

במאה ה-16, הרופא הפלמי אנדראס ווסליוס

described how a suffocating animal could be kept alive

תיאר איך חיה שנחנקת יכולה להישאר בחיים

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

על ידי הכנסת צינור לקנה הנשימה ונשיפת אויר כדי לנפח את הריאות שלה.

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

ב-1555, התהליך לא זכה לתהילה גדולה.

But today, Vesalius’s treatise is recognized

אבל היום, המאמר של ווסיליוס מוכר

as the first description of mechanical ventilation—

כתיאור הראשון של הנשמה מלאכותית --

a crucial practice in modern medicine.

פעולה חיונית ברפואה המודרנית.

To appreciate the value of ventilation,

כדי להעריך את חשיבותה של הנשמה,

we need to understand how the respiratory system works.

צריך להבין איך מערכת הנשימה עובדת.

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

אנחנו נושמים על ידי כיווץ הסרעפת, שמרחיבה את חלל החזה שלנו.

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

זה מאפשר לאויר להישאב, מה שמנפח את הנאדיות --

millions of small sacs inside our lungs.

מיליוני שקיות קטנות בתוך הריאות שלנו.

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

כל אחד מהבלונים הזעירים האלה מוקף ברשת של נימים המלאים דם.

This blood absorbs oxygen from the inflated alveoli

הדם סופג את החמצן מהנאדיות הנפוחות

and leaves behind carbon dioxide.

ומשאיר אחריו פחמן דו חמצני.

When the diaphragm is relaxed,

כשהסרעפת משוחררת,

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

הפחמן הדו-חמצני ננשף יחד עם תערובת של חמצן וגזים אחרים.

When our respiratory systems are working correctly,

כשמערכת הנשימה שלנו עובדת נכון,

this process happens automatically.

התהליך הזה מתרחש אוטומטית.

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

אבל מערכת הנשימה יכולה להיפגע על ידי מגוון של מצבים.

Sleep apnea stops diaphragm muscles from contracting.

דום נשימה בשינה עוצר את כיווץ שרירי הסרעפת.

Asthma can lead to inflamed airways which obstruct oxygen.

אסטמה עלולה להוביל לדלקת בדרכי הנשימה שחוסמת את מעבר החמצן.

And pneumonia, often triggered by bacterial or viral infections,

ודלקת ריאות, שהרבה פעמים נגרמת על ידי הדבקה חיידקית או ויראלית,

attacks the alveoli themselves.

מתקיפה את הנאדיות עצמן.

Invading pathogens kill lung cells,

פתוגנים פולשים הורגים תאי ריאה,

triggering an immune response that can cause lethal inflammation

ומפעילים תגובות חיסון שיכולות לגרום לדלקות קטלניות

and fluid buildup.

ולהצטברות נוזלים.

All these situations render the lungs unable to function normally.

כל המצבים האלה פוגעים בתפקוד התקין של הריאות.

But mechanical ventilators take over the process,

אבל מכונות הנשמה מכאניות משתלטות על התהליך,

getting oxygen into the body when the respiratory system cannot.

ומביאות חמצן לגוף כשמערכת הנשימה לא יכולה.

These machines can bypass constricted airways,

המכונות האלו יכולות לעקוף דרכי אויר מוצרות,

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

ולספק אויר מחומצן כדי לעזור לריאות פגומות לספוג יותר חמצן.

There are two main ways ventilators can work—

יש שתי דרכים עיקריות בהן מכונות הנשמה עובדות --

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

הזרמת אוויר לריאות החולה בהנשמה בלחץ חיובי,

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

או לאפשר לאויר להיכנס פסיבית דרך הנשמה בלחץ שלילי.

In the late 19th century,

בשלהי המאה ה-19,

ventilation techniques largely focused on negative pressure,

טכנולוגיות ההנשמה התמקדו בעיקר בהנשמה בלחץ שלילי,

which closely approximates natural breathing

שמדמה היטב את הנשימה הטבעית

and provides an even distribution of air in the lungs.

ומספקת פיזור אחיד של אויר לריאות.

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

כדי להשיג זאת, רופאים יוצרים אטימה הדוקה סביב הגוף של החולה,

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

בין אם בהכלתו בקופסת עץ או בחדר אטום ייעודי.

Air was then pumped out of the chamber,

האויר נשאב אז אל מחוץ לחדר,

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

מה שמפחית את לחץ האויר ומאפשר לחזה של החולה

to expand more easily.

להתרחב יותר בקלות.

In 1928, doctors developed a portable, metal device

ב-1928, רופאים פיתחו מכונה מתכתית ניידת

with pumps powered by an electric motor.

עם משאבות שמונעות על ידי מנוע חשמלי.

This machine, known as the iron lung,

המכונה הזו, שידועה כריאת הברזל,

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

הפכה לנפוצה בבתי חולים באמצע המאה ה-20.

However, even the most compact negative pressure designs

עם זאת, אפילו העיצוב הכי קומפקטי של לחץ שלילי

heavily restricted a patient’s movement

הגביל מאוד את התנועה של החולה

and obstructed access for caregivers.

והפריע לגישה של המטפלים.

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

זה הוביל בתי חולים בשנות ה-60 לעבור למכונות הנשמה בלחץ חיובי.

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

במקרים קלים יותר, ניתן להנשים באופן לא פולשני.

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

בד"כ, שמים מסכת פנים על הפה והאף,

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

ומעבירים דרכה אויר דחוס שנע לתוך דרכי הנשימה של החולה.

But more severe circumstances

אבל במצבים קשים יותר

require a device that takes over the entire breathing process.

נדרש מכשיר שמשתלט על כל תהליך הנשימה.

A tube is inserted into the patient’s trachea

צינור מוחדר לתוך קנה הנשימה של החולה

to pump air directly into the lungs,

כדי לדחוס אויר ישירות לתוך הריאות,

with a series of valves and branching pipes

עם סדרה של שסתומים וצינורות מסתעפים

forming a circuit for inhalation and exhalation.

שיוצרים מעגל לשאיפה ונשיפה.

In most modern ventilators,

ברוב המנשמים המודרניים,

an embedded computer system

מערכת מחשב מוטמעת

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

מאפשרת לנטר את נשימת החולה ולהתאים את זרימת האויר.

These machines aren’t used as a standard treatment,

המכונות האלו לא משמשות לטיפול סטנדרטי,

but rather, as a last resort.

אלא כמוצא אחרון.

Enduring this influx of pressurized air requires heavy sedation,

היכולת לסבול לחץ אויר כזה דורשת הרדמה עמוקה,

and repeated ventilation can cause long-term lung damage.

והנשמות מרובות יכולות לגרום לנזק קבוע לריאות.

But in extreme situations,

אבל במקרים קיצוניים,

ventilators can be the difference between life and death.

מכונות הנשמה יכולות לגרום להבדל בין חיים ומוות.

And events like the COVID-19 pandemic

וארועים כמו מגפת הקורונה

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

הראו שהן אפילו יותר חיוניות משחשבנו.

Because current models are bulky, expensive,

בגלל שהדגמים הנוכחיים מורכבים, יקרים,

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

ודורשים אימון מתקדם להפעלה, ברוב בתי החולים יש רק מכונות מעטות.

This may be enough under normal circumstances,

זה אולי מספיק במצבים רגילים,

but during emergencies, this limited cache is stretched thin.

אבל במקרי חרום, הכמות המוגבלת נמצאת בשימוש יתר.

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

העולם צריך בדחיפות יותר מכונות הנשמה זולות ניידות,

as well as a faster means of producing and distributing

כמו גם אמצעים מהירים יותר לייצר ולהפיץ

this life-saving technology.

את הטכנולוגיה מצילת החיים הזו.