How do ventilators work? - Alex Gendler

번역: Irene Nayoung Ye 검토: YoonJu Mangione

In the 16th century, Flemish physician Andreas Vesalius

16세기 경, 플람스인 의사 안드레아스 베살리우스는

described how a suffocating animal could be kept alive

호흡이 곤란한 동물을 살리는 방법에 관해 설명하였습니다.

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

기도에 튜브를 삽입하고 폐가 부풀도록 공기를 주입하는 방법이었죠.

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

1555년에 이러한 처치 방법은 그다지 호평을 받지 못했습니다.

But today, Vesalius’s treatise is recognized

그러나 오늘날 그의 논문은

as the first description of mechanical ventilation—

최초의 산소호흡기로서 인정받았습니다.

a crucial practice in modern medicine.

현대 의학에서 아주 중요한 의료적 처치였던 것이죠.

To appreciate the value of ventilation,

산소호흡기의 중요성을 알기 위해선

we need to understand how the respiratory system works.

사람의 호흡기가 하는 일에 대한 이해가 필요합니다.

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

우리는 횡경막의 수축과 흉곽의 팽창을 통해 호흡합니다.

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

공기가 들어오면서 폐포는 부풀게 되는데

millions of small sacs inside our lungs.

폐포는 폐 속의 수백만 개의 작은 주머니를 말합니다.

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

각각의 작은 풍선들은 그물과 같은 모세혈관으로 둘러싸여 있습니다.

This blood absorbs oxygen from the inflated alveoli

모세혈관 속 혈액은 팽창된 폐포에서 산소를 흡수하고

and leaves behind carbon dioxide.

이산화탄소를 남깁니다.

When the diaphragm is relaxed,

횡경막이 수축하면서

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

이산화탄소는 산소 그리고 다른 가스와 함께 내쉬어집니다.

When our respiratory systems are working correctly,

우리의 호흡기가 제대로 작동할 때

this process happens automatically.

이 과정은 무의식적으로 일어납니다.

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

그러나 호흡기는 다양한 조건에 의해 문제가 생길 수 있습니다.

Sleep apnea stops diaphragm muscles from contracting.

수면 무호흡증은 횡경막 근육의 수축을 막습니다.

Asthma can lead to inflamed airways which obstruct oxygen.

천식의 경우엔 기도에 염증이 생겨 산소의 유입을 어려워집니다.

And pneumonia, often triggered by bacterial or viral infections,

주로 박테리아나 바이러스의 감염에 의해 생기는 폐렴은

attacks the alveoli themselves.

폐포 자체를 공격합니다.

Invading pathogens kill lung cells,

병원균의 침입으로 폐 세포가 죽게 되고 면역 반응이 일어나

triggering an immune response that can cause lethal inflammation

치명적인 염증과 폐부종을 유발합니다.

and fluid buildup.

All these situations render the lungs unable to function normally.

이러한 경우로 인해 폐는 정상적인 기능을 할 수 없게 됩니다.

But mechanical ventilators take over the process,

그러나 산소호흡기는 호흡기관이 작동할 수 없을 때

getting oxygen into the body when the respiratory system cannot.

산소를 몸 속으로 불어넣어줍니다.

These machines can bypass constricted airways,

좁아진 기도를 통해 고용량 산소를 주입하여

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

손상된 폐로 많은 산소가 들어가도록 합니다.

There are two main ways ventilators can work—

산소호흡기가 작동할 수 있는 두 가지 주요 방법은

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

환자의 폐로 공기를 주입시키는 양압환기법과

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

공기를 수동적으로 유입시키는 음압환기법이 있습니다.

In the late 19th century,

19세기 후반

ventilation techniques largely focused on negative pressure,

산소호흡기의 기술은 자연 호흡법에 가까운

which closely approximates natural breathing

음압환기법을 주로 이용하였고

and provides an even distribution of air in the lungs.

양쪽 폐에 같은 양의 공기를 주입하였습니다.

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

이 방법을 쓸 때 의사들은 환자의 몸 주변을 완전히 밀폐시켰습니다.

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

환자를 나무 상자나 완전히 밀폐된 방에 넣어야 했죠.

Air was then pumped out of the chamber,

그 공간 밖으로 공기를 내보내고

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

공기 압을 줄이면서 환자의 흉강이

to expand more easily.

쉽게 팽창하도록 했습니다.

In 1928, doctors developed a portable, metal device

1928년, 의사들은 이동이 가능하고

with pumps powered by an electric motor.

전기로 공기를 주입할 수 있는 철로 만든 장치를 개발하였습니다.

This machine, known as the iron lung,

철의 폐라고 불리는 이 장치는

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

20세기 중반에는 모든 병원에서 볼 수 있는 장치가 되었습니다.

However, even the most compact negative pressure designs

그러나 가장 간단한 음압환기 기계조차도

heavily restricted a patient’s movement

환자가 자유롭게 움직이지 못하게 했고

and obstructed access for caregivers.

의료인들이 접근하기도 어려웠습니다.

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

그래서 1960년대 병원에서는 양압호흡 기술을 쓰게 되었습니다.

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

가벼운 증상에는 비수술적인 방법을 썼습니다.

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

주로 입과 코에 마스크를 씌워서

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

환자의 기도로 공기를 불어넣었습니다.

But more severe circumstances

그러나 좀 더 심각한 경우에는

require a device that takes over the entire breathing process.

환자의 호흡을 완전히 대신할 만한 장치가 필요했습니다.

A tube is inserted into the patient’s trachea

기도로 튜브를 삽입하여

to pump air directly into the lungs,

폐에 직접 공기를 주입하였습니다.

with a series of valves and branching pipes

계속 이어지는 밸브들과 몇 갈래로 나뉘어지는 파이프들은

forming a circuit for inhalation and exhalation.

들숨과 날숨을 위한 순환식 회로가 되었습니다.

In most modern ventilators,

가장 현대화된 산소 호흡기에는

an embedded computer system

컴퓨터 시스템이 내장되어있어서

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

환자의 호흡을 모니터링하고 공기의 흐름을 조절할 수 있습니다.

These machines aren’t used as a standard treatment,

이 기계는 표준 치료로서 이용되기보다

but rather, as a last resort.

최후의 수단으로 사용됩니다.

Enduring this influx of pressurized air requires heavy sedation,

고압의 공기 주입을 견딜 수 있으려면 고용량의 진정제를 써야하고

and repeated ventilation can cause long-term lung damage.

장시간 기계호흡을 할 경우 폐손상을 일으킬 수 있습니다.

But in extreme situations,

그러나 환자의 상황이 심각할 때

ventilators can be the difference between life and death.

산소 호흡기는 삶과 죽음을 가를 수 있습니다.

And events like the COVID-19 pandemic

그리고 코로나바이러스와 같은 세계적 유행병이 돌고 있을 때

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

이것은 생각보다 훨씬 더 중요한 기계라는 것이 드러났습니다.

Because current models are bulky, expensive,

현재 사용 중인 기계들은 부피가 크고 가격이 비쌉니다.

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

작동법에 관한 공부도 많이 해야 하고 대부분 병원에 비축된 양은 적습니다.

This may be enough under normal circumstances,

평상시에는 괜찮을 수 있지만

but during emergencies, this limited cache is stretched thin.

응급상황에는 기계가 상당히 부족할 것입니다.

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

전 세계는 더 저렴하고 휴대 가능한 산소호흡기가 긴급히 필요합니다.

as well as a faster means of producing and distributing

그리고 생명을 살리는 기술의

this life-saving technology.

생산과 분배도 더 빨라져야 합니다.