Recerca

Desenvolupen un respirador de baix cost per a zones amb pocs recursos

Investigadors del grup Biofísica respiratòria i bioenginyeria de l'IDIBAPS, de la Unitat de Biofísica i Bioenginyeria de la Universitat de Barcelona i del CIBERES han creat un respirador no invasiu de baix cost i de fàcil construcció, destinat a donar suport a pacients amb insuficiència respiratòria en zones de pocs recursos. Els investigadors han publicat els resultats de l’estudi a la revista European Respiratory Journal, així com les especificacions tècniques en codi obert per construir-lo.

Els respiradors no invasius es fan servir habitualment per tractar pacients amb dificultat i insuficiència respiratòria, per exemple, aquelles persones amb símptomes més greus en el cas de tenir COVID-19. La ventilació no invasiva s’administra mitjançant màscares facials o nasals que introdueixen aire pressuritzat cap als pulmons. Aquest suport al procés de respiració natural, quan la malaltia provoca la fallada dels pulmons, permet al cos lluitar contra la infecció i millorar.

L’estudi s’ha dut a terme a la Unitat de Biofísica i Bioenginyeria de la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut de la Universitat de Barcelona, que dirigeix el catedràtic de Fisiologia Ramon Farré, també membre de l’Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS) i del CIBER de Malalties Respiratòries (CIBERES). Segons explica Farré, tenint en compte la necessitat creixent de dispositius de suport ventilatori a tot el món a causa de la pandèmia de COVID-19, «s’ha dissenyat un respirador que es pot construir a un preu molt baix utilitzant components comercials. Està destinat a hospitals i sistemes de salut que lluiten per cobrir la demanda de suport respiratori a causa principalment del coronavirus i d’altres malalties pulmonars greus».

L’article descriu en codi obert com es pot construir el ventilador, que es pot reproduir fàcilment en regions amb pocs recursos o en llocs on els subministraments de ventilació són limitats. L’equip de recerca ha dissenyat, construït i realitzat les proves d’aquest respirador mitjançant una petita turbina d’alta pressió, dos transductors de pressió i un controlador amb una pantalla digital. Per construir-lo es necessiten coneixements bàsics d’enginyeria i no es requereixen coneixements previs de ventilació, encara que l’aplicació en pacients s’ha de fer sota supervisió mèdica.
Per avaluar l’eficàcia del prototip del ventilador, en comparació amb un aparell comercial, l’equip de recerca va fer una prova en dotze voluntaris sans. La respiració dels participants va ser expressament obstaculitzada per simular diferents nivells de rigidesa pulmonar i obstrucció respiratòria.

Els participants portaven mascaretes facials ajustades sobre el nas per facilitar la respiració, i puntuaven la sensació de comoditat o malestar que experimentaven, tant amb suport respiratori com sense. Es va observar que el ventilador s’adaptava al ritme respiratori espontani i proporcionava una sensació d’alleujament respiratori similar a la d’un respirador comercial.

L’equip també va dur a terme un banc de proves respiratòries, en què es van fer servir simuladors pulmonars per avaluar la resposta del prototip en pacients amb diferents nivells d’obstrucció del flux d’aire i rigidesa pulmonar. La prova es va fer en setze situacions simulades diferents, que cobrien condicions de la vida real en què la ventilació no invasiva s’utilitza habitualment en la pràctica clínica. En tots els casos simulats, el respirador va ser eficaç perquè els pulmons es ventilessin de manera eficient.

«Les nostres proves van demostrar que el prototip es comportaria de manera similar a un dispositiu convencional d’alta qualitat en proporcionar suport respiratori als pacients que, tot i que amb gran dificultat, poden intentar respirar per si mateixos», apunta Farré.

El prototip és un respirador no invasiu que proporciona suport respiratori. Així doncs, no està destinat als pacients més greus que estan intubats i requereixen un respirador mecànic en unitats de cures intensives.

Suport científic a nous prototips 

La Unitat de Biofísica i Bioenginyeria de la UB té una llarga trajectòria en la instrumentació per al tractament d’afeccions respiratòries, especialment en el camp de l’apnea del son. Recentment, el doctor Farré i el seu equip han assessorat en el disseny dels prototips de dispositius de ventilació d’emergència de Protofy.xyz, GPAInnova i GASN2. Els tres dispositius, desenvolupats amb el suport de la UB i dels hospitals Clínic i Can Ruti, es troben en fase d’estudi clínic amb pacients, després de l’aprovació concedida per l’Agència Espanyola de Medicaments i Productes Sanitaris (AEMPS). L’equip de Farré també ha donat suport al dispositiu que ha fet la Universitat Politècnica de València, actualment en fase final de desenvolupament.

Referència de l’article:

Low-cost, easy-to-build non-invasive pressure support ventilator for under-resourced regions: open source hardware description, performance and feasibility testing
O. Garmendia, M. A. Rodríguez-Lazaro, J. Otero, P. Phan, A. Stonyanova, A. Tuan Dinh-Xuan. D. Gozal, D. Navajas, J. M. Montserrat i R. Farré. European Respiratory Journal, abril de 2020. Doi: 10.1183/13993003.00846-2020