How do ventilators work? - Alex Gendler

Tradutor: Sarah Tambur Revisor: Maricene Crus

In the 16th century, Flemish physician Andreas Vesalius

No século 16,

o médico flamengo Andreas Vesalius

described how a suffocating animal could be kept alive

descreveu como um animal que estava sufocando podia permanecer vivo

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

ao inserir um tubo na traqueia dele e bombar o ar para inflar os pulmões.

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

Em 1555, esse procedimento não era muito consagrado.

But today, Vesalius’s treatise is recognized

Mas hoje, o tratamento de Vesaluis é reconhecido

as the first description of mechanical ventilation—

como o primeiro relato de ventilação mecânica,

a crucial practice in modern medicine.

uma prática fundamental para a medicina moderna.

To appreciate the value of ventilation,

Para reconhecer o valor da ventilação,

we need to understand how the respiratory system works.

precisamos entender como funciona o sistema respiratório.

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

Ao respirar, contraímos o diafragma, o que expande nossas cavidades torácicas.

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

Isso faz o ar ser absorvido, inflando os alvéolos,

millions of small sacs inside our lungs.

que são milhões de saquinhos dentro dos pulmões.

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

Cada um desses balõezinhos é envolto por uma rede de capilares sanguíneos.

This blood absorbs oxygen from the inflated alveoli

O sangue absorve o oxigênio dos alvéolos inflados

and leaves behind carbon dioxide.

e libera dióxido de carbono.

When the diaphragm is relaxed,

Quando o diafragma se descontrai,

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

expiramos o CO2 misturado com oxigênio e outros gases.

When our respiratory systems are working correctly,

Quando o sistema respiratório funciona corretamente,

this process happens automatically.

esse processo acontece automaticamente.

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

Mas diversos problemas podem afetar o sistema respiratório.

Sleep apnea stops diaphragm muscles from contracting.

A apneia do sono pausa a contração dos músculos do diafragma.

Asthma can lead to inflamed airways which obstruct oxygen.

A asma pode levar à inflamação das vias respiratórias, bloqueando o oxigênio.

And pneumonia, often triggered by bacterial or viral infections,

E a pneumonia, geralmente causada por infecções bacterianas ou virais,

attacks the alveoli themselves.

ataca os próprios alvéolos.

Invading pathogens kill lung cells,

Patógenos invasores matam as células pulmonares,

triggering an immune response that can cause lethal inflammation

provocando uma resposta imune que pode causar uma inflamação letal

and fluid buildup.

e acúmulo de líquido.

All these situations render the lungs unable to function normally.

Todas essas situações impedem que os pulmões funcionem normalmente.

But mechanical ventilators take over the process,

Mas os ventiladores mecânicos assumem o processo,

getting oxygen into the body when the respiratory system cannot.

levando o oxigênio para dentro do corpo quando o sistema respiratório não é capaz.

These machines can bypass constricted airways,

Essas máquinas conseguem penetrar as vias respiratórias obstruídas

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

e levar ar altamente oxigenado para ajudar os pulmões afetados a espalhar oxigênio.

There are two main ways ventilators can work—

Os ventiladores funcionam de duas formas:

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

bombando o ar para dentro dos pulmões por ventilação com pressão positiva;

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

ou fazendo o ar ser puxado para dentro por ventilação com pressão negativa.

In the late 19th century,

No final do século 19,

ventilation techniques largely focused on negative pressure,

as técnicas de ventilação concentravam-se muito mais na pressão negativa,

which closely approximates natural breathing

que é a que mais se aproxima da respiração natural

and provides an even distribution of air in the lungs.

e oferece uma distribuição uniforme do ar nos pulmões.

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

Para isso, os médicos criaram uma vedação justa ao redor do corpo do paciente,

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

colocando-o dentro de uma caixa de madeira ou num quarto especialmente fechado.

Air was then pumped out of the chamber,

Então o ar era bombado para fora do compartimento,

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

diminuindo a pressão do ar

e fazendo a cavidade torácica do paciente se expandir mais facilmente.

to expand more easily.

In 1928, doctors developed a portable, metal device

Em 1928, médicos desenvolveram um dispositivo de metal portátil

with pumps powered by an electric motor.

com bombas operadas por um motor elétrico.

This machine, known as the iron lung,

Essa máquina, conhecida por pulmão de aço, se tornou uma instalação nos hospitais

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

em meados do século 20.

However, even the most compact negative pressure designs

No entanto, até os modelos mais compactos de pressão negativa

heavily restricted a patient’s movement

restringiam demais a mobilidade dos pacientes

and obstructed access for caregivers.

e dificultavam o acesso dos cuidadores.

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

Isso fez os hospitais mudarem para a pressão positiva nos anos 1960.

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

Para casos mais leves, ela pode ser não invasiva.

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

Geralmente, uma máscara é colocada sobre o nariz e a boca

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

e preenchida com ar pressurizado que entra nas vias respiratórias do paciente.

But more severe circumstances

Mas situações mais graves

require a device that takes over the entire breathing process.

necessitam de um dispositivo que assuma todo o processo respiratório.

A tube is inserted into the patient’s trachea

Um tubo é inserido na traqueia do paciente

to pump air directly into the lungs,

para bombar o ar para dentro dos pulmões,

with a series of valves and branching pipes

com várias válvulas e tubos ramificados

forming a circuit for inhalation and exhalation.

formando um circuito de inalação e expiração.

In most modern ventilators,

Em ventiladores mais modernos,

an embedded computer system

um sistema computacional integrado

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

possibilita a monitoração da respiração do paciente e o ajuste do fluxo de ar.

These machines aren’t used as a standard treatment,

Esses equipamentos não são usados como procedimento padrão,

but rather, as a last resort.

mas sim como último recurso.

Enduring this influx of pressurized air requires heavy sedation,

É necessária sedação profunda pra suportar esse influxo de ar pressurizado,

and repeated ventilation can cause long-term lung damage.

e ventilação recorrente pode causar danos pulmonares a longo prazo.

But in extreme situations,

Mas, em situações extremas,

ventilators can be the difference between life and death.

os ventiladores podem ser a diferença entre a vida e a morte.

And events like the COVID-19 pandemic

E casos como a pandemia de COVID-19

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

mostraram que eles são mais importantes do que pensávamos.

Because current models are bulky, expensive,

Como os modelos atuais são volumosos,

caros e exigem treinamento extensivo para serem operados,

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

muitos hospitais têm poucos à disposição.

This may be enough under normal circumstances,

Eles podem ser suficientes em circunstâncias normais,

but during emergencies, this limited cache is stretched thin.

mas, em emergências, esse número já restrito é utilizado ao limite.

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

Precisamos urgentemente de ventiladores portáteis e de mais baixo custo,

as well as a faster means of producing and distributing

além de meios mais rápidos de produzir e distribuir

this life-saving technology.

essa tecnologia que salva vidas.