Як працюють апарати штучної вентиляції легенів

Увага: Через позицію правовласника щодо вмісту дане відео українською було видалене з Ютуб каналу "Цікава наука". Ви зможете знайти його на Толоці.

У 16-му столітті фламандський лікар Андреас Везалій описав, як можна зберегти життя тварині, яка задихається, шляхом вставлення трубки в трахею і нагнітання повітря для надування легенів.
У 1555 році ця процедура не змогла отримати широкого визнання, але сьогодні трактат Везалія визнається як перший опис механічної вентиляції, важливої практики сучасної медицини.
Щоб оцінити важливість вентиляції легенів, нам потрібно зрозуміти, як працює дихальна система.
Ми дихаємо за рахунок скорочення діафрагми, що розширює нашу грудну порожнину.
Це дозволяє втягувати повітря, надуваючи альвеоли — мільйони маленьких мішечків всередині наших легенів.
Кожен з цих крихітних повітряних мішечків оплетений великою кількістю заповнених кров’ю капілярів.
Кров поглинає кисень з наповнених повітрям альвеол і виділяє вуглекислий газ.
Коли діафрагма розслаблена, CO2 видихається разом із сумішшю кисню та інших газів.
Коли наша дихальна система працює правильно, цей процес відбувається автоматично, але роботі дихальної системи можуть перешкоджати різні захворювання чи стани.
Апное уві сні зупиняє скорочення м’язів діафрагми.
Астма може призвести до запалення дихальних шляхів, порушуючи нормальний газообмін.
Пневмонія ж, яка часто спричиняється бактеріальними або вірусними інфекціями, вражає самі альвеоли.
Патогенні мікроби вбивають клітини легенів, запускаючи імунну відповідь, яка може викликати смертельне запалення і накопичення рідини в легенях.
Усі ці ситуації роблять легені нездатними нормально функціонувати.
Але апарати штучної вентиляції легенів беруть на себе процес надходження кисню в організм, коли дихальна система на це неспроможна.
Ці машини можуть обійти звужені дихальні шляхи й доставити насичене киснем повітря, щоб допомогти пошкодженим легеням передавати в кров більше кисню.
Є два основні способи роботи апаратів ШВЛ: закачування повітря в легені пацієнта через вентиляцію з додатним тиском або втягування повітря через вентиляцію з від’ємним тиском.
В кінці 19-го століття методи вентиляції були в основному орієнтовані на від’ємний тиск.
Цей метод максимально наближений до природного дихання і забезпечує рівномірне розподілення повітря в легенях.
Щоб досягти цього, лікарі створили герметичну камеру навколо тіла пацієнта, поміщаючи того або в дерев’яний ящик, або у спеціальну герметичну кімнату.
Потім повітря викачували з камери, знижуючи тиск, що дозволяло грудній порожнині пацієнта легше розширюватися.
У 1928 році лікарі розробили портативний металевий пристрій з насосами, що працювали на електродвигуні.
Цей пристрій, відомий як "залізні легені", став невід’ємним елементом лікарень всередині 20-го століття.
Однак, навіть найбільш компактні апарати від’ємного тиску сильно обмежували рухливість пацієнта і перешкоджали доступу для персоналу, що забезпечував догляд.
Це призвело до того, що лікарні в 60-х роках перейшли на вентиляцію з додатним тиском.
У легких випадках це можна було зробити неінвазійна.
Найчастіше на рот і ніс пацієнта встановлюється маска і повітря під тиском нагнітається в дихальні шляхи пацієнта.
Але у випадку більш тяжких обставин потрібен пристрій, який візьме на себе весь процес дихання.
В трахею пацієнта вставляється трубка для закачування повітря безпосередньо в легені.
Також апарат має ряд клапанів та розгалужень в трубках, щоб утворити систему колообігу для вдиху і видиху.
У більшість сучасних апаратів ШВЛ вбудована комп’ютерна система, яка дозволяє контролювати дихання пацієнта і регулювати потік повітря.
Ці апарати використовуються не як стандартне лікування, а, скоріше, як крайній захід.
Для того, щоб пацієнт міг витримати таке нагнітання стисненого повітря, потрібне сильне загальне знеболювання, а часто повторювана вентиляція може спричинити довготривале пошкодження легенів.
Але в екстремальних ситуаціях апарати ШВЛ можуть стояти між життям і смертю.
І такі події як пандемія Ковід-19 показали, що ці апарати важливіші, ніж ми думали.
Оскільки сучасні моделі є громіздкими, дорогими й вимагають широкої підготовки персоналу до роботи. більшість лікарень мають лише кілька таких апаратів у наявності.
Цього може бути достатньо за звичайних обставин, але в екстрених випадках через обмежений запас цих пристроїв може відчуватися їхня нестача.
Світу терміново потрібні дешевші й портативніші апарати ШВЛ, а також швидші способи виробництва та розподілення цих машин, що рятують життя.