How do ventilators work? - Alex Gendler

Traducător: Mirel-Gabriel Alexa Corector: Bianca-Ioanidia Mirea

In the 16th century, Flemish physician Andreas Vesalius

În secolul XVI, doctorul flamand Andreas Vesalius

described how a suffocating animal could be kept alive

a descris că un animal ce se sufocă poate fi ținut în viață

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

prin introducerea unui tub în trahee și suflând aer în plămâni.

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

În 1555, această procedură nu a fost foarte aprobată.

But today, Vesalius’s treatise is recognized

Dar astăzi, tratatul lui Vesalius e recunoscut

as the first description of mechanical ventilation—

ca prima descriere a ventilației mecanice,

a crucial practice in modern medicine.

o practică importantă în medicina modernă.

To appreciate the value of ventilation,

Pentru a înțelege valoarea ventilației,

we need to understand how the respiratory system works.

trebuie să înțelegem cum funcționează sistemul respirator.

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

Respirăm cu ajutorul mușchiului diafragm, ce dilată cavitatea toracică.

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

Asta permite aerului să intre, umflând alveolele,

millions of small sacs inside our lungs.

milioanele de mici saci din plămânii noștri.

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

Fiecare mic sac e înconjurat de o țesătură de capilare pline de sânge.

This blood absorbs oxygen from the inflated alveoli

Acest sânge absoarbe oxigenul din alveolele umflate

and leaves behind carbon dioxide.

și lasă în urmă dioxidul de carbon.

When the diaphragm is relaxed,

Când mușchiul diafragm se relaxează,

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

CO2 e eliminat împreună cu un amestec de oxigen și alte gaze.

When our respiratory systems are working correctly,

Când sistemul respirator funcționează corect,

this process happens automatically.

acest proces are loc automat.

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

Dar sistemul respirator poate fi afectat de o varietate de boli.

Sleep apnea stops diaphragm muscles from contracting.

Apneea în somn împiedică mușchiul diafragm să se contracte.

Asthma can lead to inflamed airways which obstruct oxygen.

Astmul poate cauza inflamarea căilor aeriene ce împiedică oxigenarea.

And pneumonia, often triggered by bacterial or viral infections,

Și pneumoniile, deseori cauzate de bacterii sau virusuri,

attacks the alveoli themselves.

afectează alveolele.

Invading pathogens kill lung cells,

Patogenii invadatori distrug celulele pulmonare,

triggering an immune response that can cause lethal inflammation

activând un răspuns imun ce poate cauza o inflamație letală

and fluid buildup.

și acumulare de lichid.

All these situations render the lungs unable to function normally.

Toate aceste situații împiedică funcționarea normală a plămânilor.

But mechanical ventilators take over the process,

Dar ventilatoarele mecanice pot prelua procesul,

getting oxygen into the body when the respiratory system cannot.

introducând oxigen în corp când sistemul respirator nu o mai poate face.

These machines can bypass constricted airways,

Acestea pot traversa căile aeriene îngustate

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

și pot livra aer puternic oxigenat pentru a ajuta plămânii afectați.

There are two main ways ventilators can work—

Ventilatoarele mecanice funcționează în două moduri:

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

introduc aer în plămânii pacientului folosind ventilația cu presiune pozitivă,

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

sau permit pătrunderea aerului prin ventilație cu presiune negativă.

In the late 19th century,

La sfârșitul secolului XIX,

ventilation techniques largely focused on negative pressure,

tehnica de ventilație se baza pe presiunea negativă,

which closely approximates natural breathing

ce e foarte asemănătoare cu respirația naturală

and provides an even distribution of air in the lungs.

și oferă o distribuție egală a aerului în plămâni.

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

Pentru a face asta, doctorii au creat o capsulă etanșă în jurul pacientului,

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

fie cu ajutorul unei cutii de lemn sau cu o cameră închisă etanș.

Air was then pumped out of the chamber,

Aerul era apoi pompat din cameră,

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

scăzând presiunea aerului și permițând astfel cavității toracice

to expand more easily.

să se dilate mai ușor.

In 1928, doctors developed a portable, metal device

În 1928, doctorii au dezvoltat un dispozitiv portabil metalic

with pumps powered by an electric motor.

cu pompe alimentate de un motor electric.

This machine, known as the iron lung,

Această mașinărie cunoscută drept plămânul de fier

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

a devenit un aparat important la mijlocul secolului XX.

However, even the most compact negative pressure designs

Dar, chiar și cele mai compacte aparate

heavily restricted a patient’s movement

restricționau mult mișcările pacientului

and obstructed access for caregivers.

și obstrucționau accesul medicilor.

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

Astfel, în 1960 spitalele s-au reorientat către ventilația cu presiune pozitivă.

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

Pentru cazurile mai ușoare, acest lucru poate fi făcut noninvaziv.

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

Deseori o mască e poziționată pe gura și nasul pacientului

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

și e umplută cu aer presurizat ce intră în căile aeriene.

But more severe circumstances

Dar în cazurile mai grave

require a device that takes over the entire breathing process.

sunt necesare dispozitive ce preiau întreg procesul de respirație.

A tube is inserted into the patient’s trachea

Un tub e inserat în traheea pacientului

to pump air directly into the lungs,

pentru a pompa aer direct în plămâni,

with a series of valves and branching pipes

cu ajutorul unor valve și tuburi

forming a circuit for inhalation and exhalation.

ce formează un circuit pentru inspir și expir.

In most modern ventilators,

În majoritatea ventilatoarelor moderne,

an embedded computer system

un computer incorporat

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

monitorizează respirațiile pacientului și ajustează aerul introdus.

These machines aren’t used as a standard treatment,

Aceste aparate nu sunt folosite ca tratament de primă intenție,

but rather, as a last resort.

ci mai degrabă ca o ultimă soluție.

Enduring this influx of pressurized air requires heavy sedation,

Pentru a rezista acestui influx de aer presurizat, o sedare puternică e necesară,

and repeated ventilation can cause long-term lung damage.

iar o ventilație repetată poate afecta pe termen lung plămânii.

But in extreme situations,

Dar în cazurile extreme,

ventilators can be the difference between life and death.

ventilatoarele pot face diferența între viață și moarte.

And events like the COVID-19 pandemic

Iar evenimentele precum pandemia COVID-19

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

au arătat că sunt mai importante decât credeam.

Because current models are bulky, expensive,

Deoarece modelele actuale sunt voluminoase, scumpe

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

și necesită o pregătire de lungă durată pentru a le folosi,

majoritatea spitalelor au doar câteva disponibile.

This may be enough under normal circumstances,

Acestea pot fi suficiente în condiții normale,

but during emergencies, this limited cache is stretched thin.

dar în cazuri de urgență acest stoc disponibil nu e suficient.

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

Lumea are nevoie urgent de mai multe ventilatoare ieftine și portabile,

as well as a faster means of producing and distributing

dar și de metode mai rapide de producție și distribuție

this life-saving technology.

a acestei tehnologii ce salvează vieți.