How do ventilators work? - Alex Gendler

Reviewer: Ngoc Nguyen

In the 16th century, Flemish physician Andreas Vesalius

Vào thế kỷ XVI, một bác sĩ Bỉ Andreas Vesalius

described how a suffocating animal could be kept alive

mô tả cách cứu sống con vật bị ngạt,

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

dùng ống đặt vào khí quản, rồi thổi khí vào phổi.

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

Vào năm 1555, phương pháp này không được nhiều người tán thưởng.

But today, Vesalius’s treatise is recognized

Nhưng ngày nay, chuyên luận này được xem mô tả đầu tiên về máy thở -

as the first description of mechanical ventilation—

a crucial practice in modern medicine.

một kỹ thuật thiết yếu của y học hiện đại.

To appreciate the value of ventilation,

Để hiểu rõ giá trị của máy thở,

we need to understand how the respiratory system works.

cần hiểu cách hệ hô hấp làm việc.

Khi hít vào cơ hoành co lại, làm lồng ngực giãn nờ,

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

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

cho phép không khí đi vào, làm phồng phế nang -

millions of small sacs inside our lungs.

hàng triệu túi khí nhỏ trong phổi.

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

Mỗi túi khí được bao bọc bởi lớp màng mao mạch chứa đầy máu.

This blood absorbs oxygen from the inflated alveoli

Máu hấp thụ oxy từ phế nang căng phồng

and leaves behind carbon dioxide.

và thải ra khí cacbonic.

When the diaphragm is relaxed,

Khi cơ hoành giãn ra,

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

khí CO2 cùng với hỗn hợp khí oxy và các khí khác được thở ra.

When our respiratory systems are working correctly,

Khi hệ hô hấp hoạt động bình thường,

this process happens automatically.

quá trình này diễn ra tự động.

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

Nhưng hô hấp có thể bị gián đoạn do nhiều nguyên nhân.

Sleep apnea stops diaphragm muscles from contracting.

Chứng ngừng thở lúc ngủ ngăn không cho cơ hoành co bóp.

Asthma can lead to inflamed airways which obstruct oxygen.

Bệnh suyễn có thể dẫn tới viêm đường hô hấp làm tắc nghẽn oxy.

And pneumonia, often triggered by bacterial or viral infections,

Bệnh viêm phổi, thường do nhiễm vi khuẩn hoặc virus,

attacks the alveoli themselves.

tấn công phế nang.

Invading pathogens kill lung cells,

Mầm bệnh xâm nhập làm chết tế bào phổi,

triggering an immune response that can cause lethal inflammation

kích hoạt phản ứng miễn dịch có thể gây viêm phổi nặng

and fluid buildup.

và tràn dịch màng phổi.

All these situations render the lungs unable to function normally.

Chúng là nguyên nhân khiến phổi không thể hoạt động bình thường.

But mechanical ventilators take over the process,

Nhưng các máy thở có thể đảm nhận quá trình này,

getting oxygen into the body when the respiratory system cannot.

đưa oxy vào cơ thể khi hệ hô hấp không thể.

These machines can bypass constricted airways,

Những chiếc máy này xuyên qua đường hô hấp bị ngẽn,

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

đưa khí có hàm lượng oxy cao

giúp phổi bị tổn thương khuếch tán nhiều oxy hơn.

There are two main ways ventilators can work—

Có hai loại máy thở chính:

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

máy thở áp lực dương bơm khí vào phổi bệnh nhân,

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

và máy thở áp lực âm để không khí tràn vào phổi.

In the late 19th century,

Vào cuối thế kỷ XIX,

ventilation techniques largely focused on negative pressure,

máy thở chủ yếu là áp lực âm,

which closely approximates natural breathing

gần giống với việc thở tự nhiên,

and provides an even distribution of air in the lungs.

không khí được phân bố đều trong phổi.

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

Để làm được điều này, bác sĩ bọc cơ thể bệnh nhân

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

trong thùng gỗ hoặc phòng kín đặc biệt,

Air was then pumped out of the chamber,

rồi bơm không khí ra ngoài,

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

khiến áp suất giảm, cho phép khoang ngực dễ giãn nở.

to expand more easily.

In 1928, doctors developed a portable, metal device

Năm 1928, bác sĩ tạo ra máy thở kim loại di động,

with pumps powered by an electric motor.

dùng bơm chạy bằng động cơ điện.

This machine, known as the iron lung,

Nó được gọi là phổi sắt,

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

trở thành thiết bị không thể thiếu của bệnh viện đến giữa thế kỷ XX.

However, even the most compact negative pressure designs

Dù là máy thở áp lực âm nhỏ gọn nhất

heavily restricted a patient’s movement

cũng hạn chế cử động của bệnh nhân,

and obstructed access for caregivers.

gây khó khăn cho người chăm sóc,

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

khiến bệnh viện đổi sang máy thở áp lực dương vào những năm 1960.

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

Những ca bệnh nhẹ có thể dùng phương pháp không xâm lấn.

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

Thông thường, chụp oxy được đặt trên mũi và miệng bệnh nhân

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

đưa khí nén vào đường hô hấp.

But more severe circumstances

Nhưng những ca bệnh nặng

require a device that takes over the entire breathing process.

cần một thiết bị đảm nhận toàn bộ quá trình thở.

A tube is inserted into the patient’s trachea

Ống được đặt vào trong khí quản,

to pump air directly into the lungs,

bơm khí trực tiếp vào phổi,

with a series of valves and branching pipes

dùng hệ thống van và dây dẫn phân nhánh

forming a circuit for inhalation and exhalation.

tạo thành vòng tuần hoàn hít vào và thở ra.

In most modern ventilators,

Hầu hết các máy thở hiện đại

an embedded computer system

đều gắn với máy tính

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

để theo dõi nhịp thở và điều chỉnh luồng khí.

These machines aren’t used as a standard treatment,

Máy thở không phải là liệu pháp điều trị thông thường

but rather, as a last resort.

mà là phương án cuối cùng.

Enduring this influx of pressurized air requires heavy sedation,

Để chịu được luồng khí có áp lực cao, cần dùng thuốc an thần nặng

and repeated ventilation can cause long-term lung damage.

và thở máy liên tục có thể làm tổn thương phổi vĩnh viễn.

But in extreme situations,

Nhưng với những ca bệnh nặng,

ventilators can be the difference between life and death.

máy thở có thể tạo ra sự khác biệt giữa sự sống và cái chết.

And events like the COVID-19 pandemic

Các sự kiện như đại dịch COVID-19

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

cho thấy chúng còn quan trọng hơn ta nghĩ.

Because current models are bulky, expensive,

Vì máy thở hiện tại cồng kềnh, đắt tiền, và để vận hành cần chuyên môn cao,

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

hầu hết, các bệnh viện chỉ có vài cái.

This may be enough under normal circumstances,

Bình thường, như vậy đã đủ,

but during emergencies, this limited cache is stretched thin.

nhưng trong trường hợp khẩn cấp, lượng máy này quá ít.

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

Thế giới cần gấp nhiều máy thở di động giá rẻ

as well as a faster means of producing and distributing

cũng như cách sản xuất và phân bố nhanh hơn

this life-saving technology.

loại máy cứu người này.