How do ventilators work? - Alex Gendler

Tłumaczenie: Magda Dymek Korekta: Rysia Wand

In the 16th century, Flemish physician Andreas Vesalius

W XVI wieku flamandzki lekarz Andreas Wersaliusz

described how a suffocating animal could be kept alive

stwierdził, że duszące się zwierzę można podtrzymywać przy życiu

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

przez wprowadzenie rurki do tchawicy, i wypełnianie płuc przez dmuchanie.

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

W 1555 roku ta metoda nie przyniosła mu dużego uznania,

But today, Vesalius’s treatise is recognized

ale dziś traktat naukowy Wersaliusza

as the first description of mechanical ventilation—

uchodzi za pierwszy opis wentylacji mechanicznej,

a crucial practice in modern medicine.

kluczowej praktyki w nowoczesnej medycynie.

To appreciate the value of ventilation,

By docenić wartość wentylacji,

we need to understand how the respiratory system works.

trzeba zrozumieć, jak działa system oddechowy.

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

Oddech to skurcze przepony,

powodujące rozszerzanie się klatki piersiowej,

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

co umożliwia zassanie powietrza i wypełnienia pęcherzyków płucnych,

millions of small sacs inside our lungs.

milionów małych woreczków wewnątrz płuc.

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

Każdy z baloników otacza siateczka kapilar wypełnionych krwią.

This blood absorbs oxygen from the inflated alveoli

Krew ta absorbuje tlen z wypełnionych pęcherzyków płucnych

and leaves behind carbon dioxide.

i pozostawia w nich dwutlenek węgla.

When the diaphragm is relaxed,

Gdy przepona jest rozluźniona,

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

wydychamy CO2 z mieszaniną tlenu i innych gazów.

When our respiratory systems are working correctly,

Kiedy układ oddechowy działa prawidłowo,

this process happens automatically.

ten proces zachodzi automatycznie.

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

Lecz działanie układu oddechowego mogą zakłócić liczne choroby.

Sleep apnea stops diaphragm muscles from contracting.

Zespół bezdechu sennego powstrzymuje skurcze przepony.

Asthma can lead to inflamed airways which obstruct oxygen.

Astma może prowadzić do zapalenia dróg oddechowych, co blokuje dostęp tlenu.

And pneumonia, often triggered by bacterial or viral infections,

A zapalenie płuc, często spowodowane infekcją bakteryjną lub wirusową,

attacks the alveoli themselves.

atakuje same pęcherzyki płucne.

Invading pathogens kill lung cells,

Patogeny te zabijają komórki płuc,

triggering an immune response that can cause lethal inflammation

pobudzając reakcję immunologiczną, która może powodować śmiertelne zapalenie

and fluid buildup.

i nagromadzenie się płynów.

All these situations render the lungs unable to function normally.

Wszystkie te sytuacje sprawiają, że płuca nie mogą normalnie funkcjonować.

But mechanical ventilators take over the process,

Wentylacja mechaniczna przejmuje na siebie ten proces,

getting oxygen into the body when the respiratory system cannot.

dostarczając tlen do organizmu, gdy układ oddechowy nie może tego zrobić.

These machines can bypass constricted airways,

Maszyny mogą ominąć zwężone drogi oddechowe

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

i dostarczyć wysoko natlenowane powietrze, zastępując uszkodzone płuca

There are two main ways ventilators can work—

Respirator może działać na dwa sposoby:

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

napełnia płuca pacjenta powietrzem przez wentylację nadciśnieniową

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

lub pozwala na jego bierny przepływ przez wentylację podciśnieniową.

In the late 19th century,

Pod koniec XIX wieku

ventilation techniques largely focused on negative pressure,

techniki wentylacyjne skupiały się głównie na podciśnieniu,

which closely approximates natural breathing

które jest zbliżone do naturalnego oddychania

and provides an even distribution of air in the lungs.

i zapewnia równomierną dystrybucję powietrza w płucach.

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

Aby to osiągnąć, lekarze tworzyli szczelną izolację wokół ciała pacjenta,

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

zamykając go w drewnianym pudle lub specjalnie zaplombowanym pokoju.

Air was then pumped out of the chamber,

Następnie z pomieszczenia wypompowywano powietrze,

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

obniżając ciśnienie i umożliwiając jamom klatki piersiowej pacjenta

to expand more easily.

łatwiejsze rozszerzanie.

In 1928, doctors developed a portable, metal device

W 1928 roku lekarze stworzyli przenośne, metalowe urządzenie

with pumps powered by an electric motor.

z pompami zasilanymi przez silnik elektryczny.

This machine, known as the iron lung,

Maszyna ta, znana jako żelazne płuco,

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

została stałym wyposażeniem szpitali w połowie XX wieku.

However, even the most compact negative pressure designs

Jednakże nawet najbardziej przenośne projekty wentylatorów podciśnieniowych

heavily restricted a patient’s movement

bardzo ograniczały ruchy pacjenta

and obstructed access for caregivers.

i utrudniały dostęp lekarzom i pielęgniarkom.

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

W latach 60. szpitale przeszły na wentylację nadciśnieniową.

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

W łagodniejszych przypadkach można ją zastosować nieinwazyjnie.

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

Często na usta i nos nakłada się maskę

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

i napełniana powietrzem pod ciśnieniem, które przesuwa się do płuc pacjenta.

But more severe circumstances

Poważniejsze przypadki jednak

require a device that takes over the entire breathing process.

wymagają urządzenia, które przejmuje cały proces oddychania.

A tube is inserted into the patient’s trachea

Rurka trafia do tchawicy pacjenta,

to pump air directly into the lungs,

by bezpośrednio wypełniać płuca powietrzem

with a series of valves and branching pipes

dzięki szeregowi zaworów i rozgałęzionych przewodów

forming a circuit for inhalation and exhalation.

tworzących obwód do wdychania i wydychania.

In most modern ventilators,

W większości nowoczesnych respiratorów

an embedded computer system

wbudowany system komputerowy

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

umożliwia monitorowanie oddechu pacjenta i regulację przepływu powietrza.

These machines aren’t used as a standard treatment,

Maszyny te nie należą do standardowych form leczenia

but rather, as a last resort.

- używa się ich tylko w ostateczności.

Enduring this influx of pressurized air requires heavy sedation,

Stały napływ powietrza pod ciśnieniem wymaga silnego znieczulenia,

and repeated ventilation can cause long-term lung damage.

a częste wentylacje mogą spowodować długotrwałe uszkodzenie płuc.

But in extreme situations,

Jednak w ekstremalnych sytuacjach

ventilators can be the difference between life and death.

respirator to sprawa życia i śmierci.

And events like the COVID-19 pandemic

Wydarzenia takie jak pandemia COVID-19

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

pokazały, że respiratory są jeszcze bardziej niezbędne, niż sądzono.

Because current models are bulky, expensive,

Aktualne modele są masywne, drogie

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

a obsługa wymaga obszernego szkolenia,

więc wiele szpitali ma ich tylko kilka.

This may be enough under normal circumstances,

Taka ilość może wystarczyć w normalnych okolicznościach,

but during emergencies, this limited cache is stretched thin.

ale w czasie nagłych wypadków ledwo wystarczają.

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

Świat pilnie potrzebuje więcej tanich i przenośnych respiratorów,

as well as a faster means of producing and distributing

jak również szybszych metod produkcji i dystrybucji

this life-saving technology.

tej ratującej życie technologii.