Điều trị virus COVID-19 cần phải sử dụng đến máy trợ thở

Để tìm hiểu về vấn đề này, trước tiên chúng ta phải hiểu được một số điều sau:

Phổi chúng ta hoạt động như thế nào?

Hệ thống hô hấp của chúng ta làm hai việc; nó mang oxy vào cơ thể, và nó thải CO­2 ra khỏi cơ thể. Nó thực hiện điều này bằng cách lấy không khí từ khí quyển và đưa nó qua các cấu trúc nhỏ hơn dần dần trong phổi, kết thúc ở mao mạch; đó là những tĩnh mạch nhỏ có khả năng truyền các phân tử riêng lẻ vào và ra khỏi dòng máu.

Cách đơn giản nhất để tưởng tượng hệ hô hấp này là một cái cây đảo ngược: một thân cây lớn (khí quản) phân nhánh nhiều lần (phế quản), kết thúc bằng ở những chiếc lá nhỏ (phế nang) thực hiện việc truyền khí. Phế nang là những cấu trúc nhỏ như chùm nho và được bao phủ trong mao mạch. Các mao mạch khuếch tán các phân tử O2 vào máu, nơi chúng được các tế bào máu mang theo và lấy CO2 ra ngoài. Cơ chế này được thúc đẩy bởi sự khác biệt áp suất giữa nồng độ O2 và CO2 trong các tế bào máu so với không khí. Phần quan trọng là diện tích bề mặt, vì diện tích bề mặt mao mạch càng lớn thì thực hiện chuyển khí càng tốt, đó là lý do tại sao phổi có rất nhiều khoang nhỏ thay vì hai khoang khổng lồ.

Cấu tạo của phổi  người

 

Việc truyền khí được hỗ trợ bởi hô hấp (thở vào và thở ra). Cơ thể cần liên tục trục xuất không khí giàu carbon dioxide và lấy vào không khí giàu oxy, và điều này được thực hiện bằng cách thay đổi thể tích của phổi. Cơ hoành (bên dưới phổi) và cơ liên sườn (giữa các xương sườn) đều thực hiện công việc mở rộng phổi. Điều này làm tăng thể tích của phổi và không khí ùa vào để lấp đầy thể tích đó trong mỗi phế nang nhỏ. Sự thở ra là một quá trình chủ yếu thụ động; các cơ bắp thư giãn và trở về trạng thái tự nhiên, giống như dây cao su kéo giản trở về trạng thái tự nhiên. Sự thở ra chủ động đòi hỏi vận động từ các cơ bắp.

Có những sợi lông nhỏ gọi là lông mao và tế bào sản xuất chất nhầy trong toàn bộ bên trong hệ thống này. Công việc của chúng là giữ các chất thải và các hạt lạ đã được hít vào, và đẩy chúng lên ra ngoài, nơi chúng đi vào thực quản và hệ thống tiêu hóa.

Có rất nhiều nguyên tố có thể gây ra vấn đề với hệ thống tinh vi này. Nếu các nhánh bị chặn, giả sử có quá nhiều chất nhầy, thì có ít diện tích bề mặt có sẵn để dẫn khí và cơ thể có thể không nhận đủ không khí với cùng một nhịp thở. Nếu các tiểu phế quản hoặc mao mạch trở nên cứng (ví dụ do hút thuốc) hoặc bị sẹo, thì việc đẩy không khí ra ngoài trở nên khó khăn. Nếu phổi bị tổn thương, phế nang có thể bị phá vỡ và diện tích bề mặt phổi bị giảm, dẫn theo sự khuếch tán cũng bị suy giảm. Nếu phổi bị viêm, đường thở sẽ bị tắc nghẽn và việc truyền một lượng không khí đủ lớn vào và ra khỏi phổi sẽ trở nên khó khăn. Nếu người đó thở quá nhanh và đẩy quá nhiều không khí, hoặc quá chậm và không di chuyển đủ không khí, thì nồng độ khí trong máu của họ sẽ bị rối loạn. Quá nhiều carbon dioxide trong máu và cơ thể có nhiều axit, gây ra vấn đề mà các cơ quan khác sau đó phải giải quyết.

Có những vấn đề khác có thể xảy ra trong hệ thống này, chẳng hạn như não không nhận được tín hiệu đúng về lượng carbon dioxide và oxy trong máu, hoặc não quên đi việc bảo cơ thể thở. Đó không phải những gì xảy ra với với COVID-19.

Vì sao việc hô hấp gặp vấn đề?

CDC có những hướng dẫn tốt về quản lý lâm sàng bệnh nhân đưa ra số liệu thống kê về cách thức bệnh và phương án chăm sóc họ cần. Ở những bệnh nhân gặp phải các triệu chứng nguy hiểm của COVID-19, các vấn đề về viêm phổi (nhiễm trùng dẫn đến phổi chứa đầy dịch), khó thở (khó thở hoặc đau khi thở) và hội chứng suy hô hấp cấp tính (ARDS). Hoặc nói một cách đơn giản, bệnh nhân không tự hô hấp tốt.

Bệnh nhân khó khăn để thở vì viêm phổi gây ra quá trình sản xuất chất nhầy và nhiễm trùng tế bào, làm đầy phế nang và chặn các nhánh và làm giảm diện tích bề mặt có sẵn để dẫn không khí. Các phế nang còn lại vẫn có thể hoạt động, nhưng không đủ để duy trì hệ thống. Kết quả là hơi thở mệt nhọc và truyền nhận không đủ khí, có thể dẫn đến tử vong.

Theo WHO, khoảng 14% số người nhiễm bệnh cần nhập viện và hỗ trợ oxy, và 5% yêu cầu tiếp nhận ICU. Nhìn vào Bergamo, Ý, 14% trên toàn bộ dân số đang quá tải tại các bệnh viện, trong khi ở những nơi được chuẩn bị tốt hơn, hoặc ở những nơi ít căng thẳng về dịch bệnh hơn thì hệ thống chăm sóc sức khỏe ít bị quá tải hơn.

Các bác sĩ ở Ý đưa ra rằng các bệnh viện đang trở thành những tâm điểm truyền virut và việc chăm sóc, theo dõi tại nhà nên được ưu tiên nếu có thể, đặc biệt là vì họ không có đủ nguồn lực khi cần.

Quá trình hô hấp

Những thách thức khi chế tạo máy trợ thở:

Bạn phải có một độ che kín tốt trên mặt nạ người sử dụng. Nếu không có độ che kín đủ tốt, mặt nạ sẽ bị hở và bạn sẽ không thể duy trì được áp lực dương. Độ kín kém là một trong những lý do chính khiến các loại thiết bị này bị lỗi.

Giám sát sự thở ra là rất quan trọng. Mặt nạ phải cho phép sự thở ra, nếu không bệnh nhân sẽ tự thở lại không khí của chính họ. Máy sẽ tự điều chỉnh bao nhiêu lỗ thông hơi và tính đến điều đó khi cung cấp áp lực. Khi bệnh nhân thở ra, không khí sẽ không đi vào máy, nó đi ra ngoài qua lỗ thông hơi của mặt nạ và vào không khí. Trong môi trường bệnh viện, điều này sẽ làm aerosol hóa virus, sẽ rất tệ, đó là lý do tại sao có các thiết kế máy thở cho các bệnh viện lấy không khí do bệnh nhân thở ra qua một ống khác và lọc nó.

Bạn phải duy trì mức độ áp lực tích cực một cách nhất quán; Nếu có rò rỉ, bạn phải điều chỉnh để duy trì mức áp suất. Nếu bạn vượt quá mức áp lực dự định, có thể gây tổn hại cho phổi. Áp suất thường trong phạm vi 4-40cm H20. Đây là một yêu cầu quan trọng, bởi vì làm sai cái này sẽ gây ra rất nhiều thiệt hại.

Bạn phải làm nóng và làm ẩm không khí. Thông thường các xoang sẽ làm tốt công việc này, nhưng trên máy thở, điều này không thể xảy ra vì các xoang đã được thông. Khi không khí quá khô, nó có thể dẫn đến hạ thân nhiệt, co thắt phế quản, tạo ra chất nhầy (điều này không tốt vì nó chặn đường thở) hoặc các vấn đề khác.

Với môi trường nóng ẩm là sự phát triển của vi khuẩn và bệnh Legionnaires, một dạng viêm phổi nghiêm trọng do vi khuẩn gây ra, nguy cơ nghiêm trọng ở những bệnh nhân đã từng có tiểu sử bệnh. Ở một môi trường không vệ sinh có thể nhanh chóng gây ra vấn đề nguy hiểm hơn bệnh ban đầu.

Cấu tạo cơ bản của máy trợ thở

Bạn phải được cung cấp rất nhiều oxy. Một bộ tập trung oxy di động (POC) sẽ không thể làm được việc vì một vài lý do; Đầu tiên, nó không lấy ra đủ oxy cho những bệnh nhân cần bổ sung O2. Thứ hai, nó chỉ phân tán oxy khi phát hiện hơi thở, nhưng vì có áp suất không khí đi vào, các cảm biến trên POC lại không thể hoạt động. Tùy thuộc vào nhu cầu của bệnh nhân, một bộ tập trung oxy lớn hơn có thể hữu ích, nhưng bất kỳ thiết kế máy trợ thở nào cũng cần cho phép đầu vào oxy.

Hoặc bạn sẽ cần rất nhiều cảm biến (PaCO2, TcCO2, SpO2, FiO2 ngoài dòng chảy và áp suất) và khả năng có các thuật toán phức tạp, hoặc bạn sẽ cần một chuyên gia theo dõi bệnh nhân liên tục. Nếu họ lăn qua và đè lên ống, hoặc di chuyển và phá vỡ chốt, hoặc bị kích động, hoặc tình trạng của họ thay đổi theo bất kỳ cách nào, cần phải thay đổi cài đặt của máy. Phần mềm chạy trên các thiết bị hiện có rất phức tạp. Bạn có thể không nghĩ về nhịp thở của mình trong suốt cả ngày, nhưng cơ thể bạn thường xuyên điều chỉnh lượng không khí cần thiết, và hệ thống phải tính đến điều đó.

Một phổi của nam trưởng thành có thể tích khoảng 5L, nhưng thể tích ra vào khoảng 500mL. Điều này có nghĩa là hệ thống cần có khả năng cung cấp không khí có lưu lượng  ít nhất 500mL mỗi lần hít vào, và có thể cần tiếp tục tạo áp lực cho việc thở ra.

Bất kỳ thiết kế cần phải được sản xuất bằng cách sử dụng các bộ phận hiện có sẵn có. Lý do cho sự thiếu hụt máy thở hiện nay là do nhu cầu tăng nhanh hơn khả năng chế tạo. Họ đã có chuỗi cung ứng, dây chuyền sản xuất, khuôn và thiết kế làm việc đã được thử nghiệm và kiểm nghiệm. Điều duy nhất kìm hãm họ là khả năng cung cấp và lắp ráp các bộ phận đủ nhanh, sau đó phân phối chúng và bạn nên tin rằng họ đang làm mọi nỗ lực có thể, với sự hỗ trợ của mọi chính phủ, trong việc giải quyết tất cả vấn đề về chuỗi cung ứng.

Kết luận

Chúng ta đã thấy các bộ phận in 3D được chế tạo để phục vụ cung cấp thêm. Thiết bị bảo vệ cá nhân (PPE) đang được sản xuất cùng nhau theo thứ tự nhanh chóng bởi các công ty in 3D.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *