Respiración compartida
Un grupo de investigadores de la Universidad de Buenos Aires creó un dispositivo para que dos personas puedan compartir un respirador artificial ante una situación de escasez. El desarrollo contó con la colaboración de múltiples instituciones del sistema científico y, para su fabricación, usaron materiales de bajo costo y que pueden ser producidos localmente.
Por Matías Alonso para Agencia TSS
Agencia TSS – Entre las debilidades de los sistemas de salud de muchos países, la pandemia por COVID-19 ha mostrado que cuando se saturan las unidades de terapia intensiva los respiradores muchas veces no alcanzan para atender a la totalidad de pacientes. Un equipo de investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires (UBA) creó un dispositivo que busca aprovechar el caudal de aire generado por un respirador para que se pueda compartir entre dos pacientes.
Los respiradores artificiales entregan un volumen de aire capaz de dar asistencia a más de un paciente –se estima que en determinadas situaciones podrían llegar a asistir a cuatro–, pero para eso es necesario encontrar una forma de “repartir” su asistencia de manera segura.
Guillermo Artana, doctor en Ingeniería, director del Laboratorio de Fluidodinámica de la FIUBA y referente del proyecto, explicó a TSS: “El objetivo era tratar de hacer algo robusto, que no requiriese electrónica porque queríamos dar una respuesta en un tiempo corto, ya que pasaron dos meses desde que empezamos. Entendíamos que intentar desarrollar respiradores es una cosa mucho más compleja y requeriría mucho más tiempo, entonces buscamos una solución a un sistema bastante probado”.
El mayor desafío era separar el flujo de oxígeno que iba a cada paciente y evitar problemas de contaminación cruzada. También estaba el problema de que, cuando un paciente tiene un serio problema respiratorio, el otro puede llegar a recibir un flujo demasiado grande que podría dañar sus pulmones. Esto hizo que las asociaciones médicas de diversos países recomendaran no realizar esta práctica mientras no se pudieran resolver estos problemas.
El dispositivo desarrollado por los ingenieros de la UBA es una caja con válvulas, manómetros y mangueras que se instala entre los pacientes y el respirador, que no necesita energía ni tiene componentes electrónicos. El respirador funciona como si estuviera entregando aire a solo un paciente, cuando en realidad son dos. El sistema solo permite que el respirador sea usado en uno de los modos disponibles, el de respiración controlada. Así, solo puede ser usado por pacientes completamente sedados, sin reflejo respiratorio y que deben compartir la frecuencia respiratoria.
El sistema fue construido mediante el uso de materiales de bajo costo y complejidad y tiene dos manómetros analógicos que permiten ver la presión de aire que recibe cada paciente. Esto se combina con la lectura de las diferentes mediciones que entrega la pantalla del respirador, lo que permite conocer todos los parámetros necesarios para aplicarlo con seguridad.
“Está pensado para una situación de crisis, si se quedan sin respiradores en terapia intensiva. Cuando empezamos a trabajar con esta idea también lo hicieron otros grupos en el mundo. Todos hemos confluido más o menos en el mismo tipo de circuito. La particularidad del nuestro es que pusimos una válvula reguladora de flujo que estrangula una manguera que es biocompatible y cumple con todas las normativas que está pidiendo la FDA (Foods and Drugs Administration, la entidad reguladora estadounidense para dispositivos médicos) para este tipo de ventilación dual”, explicó Artana.
“El dispositivo también cumple con los requerimientos de la Sociedad Argentina de Terapia Intensiva de Argentina y la entidad reguladora del Reino Unido”, agregó Artana. Solo hay un elemento que no tiene todavía la aprobación de la ANMAT, que es una válvula que no está en contacto con el oxígeno, por lo que esperan que se apruebe sin problemas. La decisión sobre quién fabricará estos dispositivos y la cantidad a producir deberán tomarla la UBA y el Ministerio de Producción de la Nación.
El desarrollo incluyó la ingeniería reversa de componentes que podrían ser difíciles de conseguir, por lo que se realizaron los planos para poder fabricarlos de manera local. Los prototipos que se armaron tuvieron un costo de 300 dólares, pero de escalar la producción su costo bajaría.
“Ante un pico muy alto de necesidad de respiradores nuestro dispositivo permite atravesar una situación circunstancial y así no ocupar todos los recursos del sistema de salud. Considero que no habría que dimensionar el stock de respiradores en función de la situación de pico, que puede ser muy puntual”, sostuvo Artana.
Las pruebas del dispositivo se hicieron con pulmones artificiales –prestados por la empresa Medtronic– que permiten simular una situación de distrés respiratorio en una persona anestesiada. También se probó con cerdos de la Facultad de Veterinaria de la UBA, a los que se les provocó un distrés pulmonar similar a una neumonía. Además, trabajaron en colaboración con médicos del Hospital de Clinicas (UBA), quienes podrían ser los primeros en usarlo.
La empresa Y-TEC (YPF-CONICET) puso a disposición personal y horas de cómputo para hacer la simulación numérica del sistema y el Centro de Investigación de Métodos Computacionales (CIMEC), de la UNL y el CONICET, hizo la simulación fluidodinámica de las válvulas y de la deformación de la manguera. La Asociación de Anestesia, Analgesia y Reanimación de Buenos Aires también aportó recursos para la simulación y el hospital Cullen de Santa Fe fue otras de las instituciones de salud que colaboraron con el proyecto.
En la tarea de diseño participó personal del INTI y de Diseño Industrial de la UBA, quienes también hicieron estudios sobre qué sucede cuando el dispositivo se cae para analizar qué piezas pueden romperse y cómo reforzar su gabinete contenedor.
“Aunque este proyecto tiene el nombre de la UBA, es un proyecto de todos los que participaron. El hecho de que sea un proyecto universitario nos ha dado la posibilidad de tener una visión transdisciplinaria entre las distintas casas de estudios. Hemos logrado conectarnos fácilmente con veterinarios, médicos e ingenieros industriales gracias a las posibilidades que nos da la universidad”, dijo Artana. Y agregó: “Cuando el sistema científico y universitario se pone a trabajar con objetivos claros y entiende que se está cumpliendo un rol importante, desaparecen las mezquindades. Estamos muy satisfechos por la respuesta de todas las instituciones y por el entusiasmo que han mostrado para que esto se plasme. Queremos ayudar a las personas que están en la línea de fuego, que son los médicos que están tratando de resolver cuestiones muy difíciles, les queremos facilitar la vida a ellos”.
*Por Matías Alonso para Agencia TSS / Imagen de portada: Agencia TSS.
