How do ventilators work? - Alex Gendler

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Isabel Vaz Belchior

In the 16th century, Flemish physician Andreas Vesalius

No século XVI, o médico flamengo Andreas Vesalius,

described how a suffocating animal could be kept alive

descreveu como um animal sufocado podia ser mantido vivo

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

inserindo-lhe um tubo na traqueia e soprando ar para lhe encher os pulmões.

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

Em 1555, este procedimento não colheu muito apoio.

But today, Vesalius’s treatise is recognized

Mas hoje, o tratado de Vesalius é reconhecido

as the first description of mechanical ventilation—

como a mais antiga descrição da ventilação mecânica,

a crucial practice in modern medicine.

uma prática fundamental na medicina moderna.

To appreciate the value of ventilation,

Para apreciarmos o valor da ventilação,

we need to understand how the respiratory system works.

precisamos de perceber como funciona o sistema respiratório.

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

Respiramos contraindo o diafragma que expande a cavidade torácica.

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

Isso permite que o ar entre e encha os alvéolos

millions of small sacs inside our lungs.

— milhões de pequenas bolsas no interior dos pulmões.

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

Cada um desses minúsculos balões

está rodeado por uma rede de vasos capilares cheios de sangue.

This blood absorbs oxygen from the inflated alveoli

Esse sangue absorve o oxigénio contido nos alvéolos

and leaves behind carbon dioxide.

em troca do 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.

o CO2 é expirado numa mistura de oxigénio e outros gases.

When our respiratory systems are working correctly,

Quando o sistema respiratório funciona corretamente

this process happens automatically.

este processo ocorre automaticamente.

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

Mas o sistema respiratório pode ser interrompido por uma série de situações.

Sleep apnea stops diaphragm muscles from contracting.

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

Asthma can lead to inflamed airways which obstruct oxygen.

A asma pode provocar vias respiratórias inflamadas que obstruem o oxigénio.

And pneumonia, often triggered by bacterial or viral infections,

A pneumonia, quase sempre provocada por infeções bacterianas ou virais,

attacks the alveoli themselves.

ataca os próprios alvéolos.

Invading pathogens kill lung cells,

A invasão de agentes patogénicos mata as células pulmonares,

triggering an immune response that can cause lethal inflammation

provocando uma reação imunitária que pode causar uma inflamação mortal

and fluid buildup.

e a formação de fluidos.

All these situations render the lungs unable to function normally.

Todas estas situações impedem os pulmões de funcionar normalmente.

But mechanical ventilators take over the process,

Mas os ventiladores mecânicos assumem o procedimento,

getting oxygen into the body when the respiratory system cannot.

injetando o oxigénio no corpo quando o sistema respiratório não pode.

These machines can bypass constricted airways,

Estas máquinas ultrapassam as vias respiratórias contraídas,

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

e fornecem ar altamente oxigenado

que ajuda os pulmões afetados a distribuir mais oxigénio.

There are two main ways ventilators can work—

Os ventiladores funcionam de duas formas importantes:

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

bombando o ar nos pulmões do doente através de ventilação de pressão positiva

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

ou permitindo que o ar seja aspirado passivamente

através de ventilação de pressão negativa.

In the late 19th century,

No final do século XIX,

ventilation techniques largely focused on negative pressure,

as técnicas de ventilação

concentraram-se sobretudo na pressão negativa,

which closely approximates natural breathing

que se aproximam mais da respiração natural

and provides an even distribution of air in the lungs.

e proporcionam uma distribuição de ar mais uniforme nos pulmões.

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

Para isso, os médicos criavam um ambiente fechado

em volta do corpo do doente,

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

quer encerrando-o numa caixa de madeira ou numa sala hermética.

Air was then pumped out of the chamber,

O ar era extraído a essa câmara,

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

diminuindo a pressão do ar e permitindo

que a cavidade torácica do doente se expandisse mais facilmente.

to expand more easily.

In 1928, doctors developed a portable, metal device

Em 1928, os médicos desenvolveram um aparelho metálico portátil

with pumps powered by an electric motor.

com bombas alimentadas por um motor elétrico.

This machine, known as the iron lung,

Esta máquina, conhecida por "pulmão de ferro",

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

tornou-se um acessório hospitalar em meados do século XX.

However, even the most compact negative pressure designs

Porém, mesmo os aparelhos de pressão negativa mais compactos

heavily restricted a patient’s movement

restringiam fortemente os movimentos do doente

and obstructed access for caregivers.

e obstruíam o acesso aos cuidadores de saúde.

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

Isso levou os hospitais, nos anos 60,

a mudar para a ventilação de pressão positiva.

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

Para os casos mais simples, isso pode ser feito de forma não invasiva.

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

Muitas vezes, coloca-se uma máscara sobre a boca e o nariz

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

que é cheia com ar sob pressão

que penetra nas vias respiratórias do doente.

But more severe circumstances

Mas, em circunstâncias mais graves,

require a device that takes over the entire breathing process.

é necessário um aparelho que domine todo o processo de respiração.

A tube is inserted into the patient’s trachea

Insere-se um tubo na traqueia do doente

to pump air directly into the lungs,

para bombar ar diretamente para os pulmões,

with a series of valves and branching pipes

com uma série de válvulas e tubos ramificados

forming a circuit for inhalation and exhalation.

formando um circuito para inalação e exalação.

In most modern ventilators,

Nos ventiladores mais modernos,

an embedded computer system

um sistema informático integrado

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

permite monitorizar a respiração do doente e ajustar o fluxo de ar.

These machines aren’t used as a standard treatment,

Estas máquinas não são usadas como tratamento padrão,

but rather, as a last resort.

mas apenas como último recurso.

Enduring this influx of pressurized air requires heavy sedation,

Aguentar este influxo de ar sob pressão exige uma forte sedação

and repeated ventilation can cause long-term lung damage.

e uma ventilação repetida, a longo prazo, pode provocar danos nos pulmões.

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 acontecimentos como a pandemia da COVID-19,

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

demonstraram que ainda são mais essenciais do que julgávamos.

Because current models are bulky, expensive,

Como os modelos atuais são pesados, caros

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

e exigem pessoal com formação para funcionarem,

a maioria dos hospitais só possui alguns.

This may be enough under normal circumstances,

Isso pode ser suficiente em circunstâncias normais,

but during emergencies, this limited cache is stretched thin.

mas, numa situação de emergência, essa quantidade limitada é insuficiente.

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

O mundo precisa urgentemente de ventiladores mais baratos e portáteis,

as well as a faster means of producing and distributing

assim como meios mais rápidos de produzir e distribuir

this life-saving technology.

esta tecnologia que salva vidas.