ونتیلاتورها چگونه کار می‌کنند و برای بیماران کرونا چه کاربردی دارد؟

مجله علمی ایلیاد - در حالی که همه‌ی کشورهای دنیا دچار همه‌گیری بیماری کووید-۱۹ هستند، بیمارستان‌ها با کمبود شدید دستگاه‌های «ونتیلاتور» مواجه هستند. این دستگاه برای بیمارانی که مشکل نفس کشیدن خودبه‌خودی دارند، از اهمیت بالایی برخوردار است.

بیمارستان‌های آمریکا حدوداً ۱۶۰،۰۰۰ ونتیلاتور دارند و دولت فدرال نیز در ذخایر استراتژیک خود ۱۲،۷۰۰ ونتیلاتور دیگر نگهداری می‌کند. این تعداد به نسبت چیزی که ممکن است مورد نیاز باشد، خیلی کم است. اکثر ما تصور درستی از این دستگاه پزشکی نداریم؛ فقط می‌دانیم برای افرادی کاربرد دارد که نمی‌توانند هوا را به درون ریه‌های خود بکشند. جالب است بدانید که این دستگاه بین ۲۵،۰۰۰ تا ۵۰،۰۰۰ دلار قیمت دارد.

ونتیلاتورها به بیمارانی که دچار مشکلات مختلف هستند، کمک می‌کنند. دکتر «پال کوریه» از بیمارستان عمومی ماساچوست، می‌گوید: «این دستگاه برای بیمارانی که تحت عمل جراحی هستند و بیهوش شده‌اند، ضروری است و زمانی که شرایط بیماری نفس کشیدن بیمار را مشکل می‌کند نیز کاربرد دارد.» ریه‌ی تعداد کمی از مبتلایان به کووید-۱۹ دچار عفونت می‌شود. تعداد بسیار کمی از این افراد دچار مشکلات حاد تنفسی می‌شوند و باید از ونتیلاتور استفاده کنند.

دکتر «کنس لوچن» متخصص مهندسی پزشکی دانشگاه بُستون، می‌گوید: «ریه را مانند یک بادکنک انعطاف‌پذیر در نظر بگیرید. اگر توسط دهان در دهانه‌ی بادکنک فشار اضافی ایجاد کنید و به این ترتیب فشار دهانه‌ی بادکنک از فشار داخل آن بیشتر شود، بادکنک بزرگ و باز می‌شود. به صورت معمول، زمانی که نفس می‌کشیم، ماهیچه‌ها قفسه سینه را منبسط کرده و باعث کم شدن فشار اطراف ریه می‌شوند و به این ترتیب، ریه نیز منبسط می‌شود. اگر ریه مملو از مایع شود یا دچار عفونت شدید باشد، فشار منفی ایجاد شده طی تنفس عادی برای منبسط کردن ریه کافی نیست و تبادل اکسیژن و دی‌اکسیدکربن به خوبی انجام نمی‌شود.

 

برای اینکه به این فرآیند کمک شود، باید هوا توسط ونتیلاتور با فشار وارد ریه شود و به این ترتیب، فشار مثبتی در قسمت دهان ایجاد شود و با این کار هوای تازه به مقدار کافی وارد ریه شده و بازدم آن تخلیه شود. با این کار، غلظت اکسیژن و دی‌اکسیدکربن خون در سطوح عادی باقی می‌ماند. این کار تا زمانی که عفونت ریه برطرف شده و مایعات موجود در ریه تخلیه شوند و فرد بتواند به راحتی نفس بکشد، ادامه می‌یابد.»

این دستگاه مکانیکی که صفحه نمایش دیجیتالی نیز دارد، معمولاً روی یک میز در کنار تخت بیمار قرار می‌گیرد. بیمار بوسیله‌ی یک لوله‌ی تنفسی که از طریق دهان یا بینی به نای وی می‌رسد، به دستگاه متصل می‌شود. این لوله می‌تواند باعث ناراحتی بیمار شود و توانایی بیمار در خوردن غذا و صحبت کردن را نیز تحت تاثیر قرار می‌دهد. به همین خاطر، ممکن است پرستاران مجبور شوند غذای بیمار را نیز از طریق یک لوله‌ی دیگر وارد معده‌ی وی کنند. در برخی موارد که لازم است ونتیلاتور برای مدت‌های طولانی مورد استفاده‌ی بیمار باشد، طی یک عمل جراحی راهی برای تزریق مستقیم غذای بیمار به روده‌ی کوچک وی ایجاد می‌شود.

لوچن می‌گوید: «اینکه لوله‌ تا ته گلوی بیمار وارد شود باعث ناراحتی می‌شود، ولی این کار لازم است. بدون این لوله عملکرد ونتیلاتور از چند جهت تحت تاثیر قرار می‌گیرد و ممکن است نتواند وظیفه‌ی خود را انجام دهد. به عنوان مثال، اگر ونتیلاتور هوا را به دهان بیمار بدمد این احتمال وجود دارد که همه‌ی هوا به ریه نرسد و ممکن است بخشی از آن از طریق بینی خارج شود.»

برای اینکه همه‌ی این کارها به خوبی انجام شوند، بیمارستان باید کادر متخصص کار با ونتیلاتور را داشته باشد. پرسنل متخصص قادر هستند تنظیمات دستگاه را به نسبت نیاز بیمار و شدت بیماری وی انجام دهند. متخصصین باید شرایط بیمار را مرتباً پایش کنند و بسته به میزان بهبودی وی تنظیمات ونتیلاتور را عوض کنند. پایش شرایط بیمار با آزمایش سطح اکسیژن و دی‌اکسیدکربن خون انجام می‌شود.

ریه‌ی انسان یک عضو بسیار پیچیده است و استفاده از ونتیلاتور باید با دقت صورت گیرد. ریه را معمولاً به‌عنوان یک بادکنک در نظر می‌گیریم، ولی ریه در واقع شبکه‌ای از میلیون‌ها بادکنک است. زمانی که ریه دچار بیماری می‌شود، نمی‌توان همه‌ی بیماران را یکسان فرض کرد و شرایط هر فرد منحصربه‌فرد است.

در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های زیادی در کاربرد ونتیلاتورها رخ داده است و تحقیقات نشان داده است که اگر تعداد نفس‌های دستگاه کوچک باشد و فشار کمی ایجاد کند، نتیجه‌ی کار بهتر است. تحقیقات نشان داده است که بیماران مبتلا به نقص شدید سیستم تنفسی باید روی شکم بخوابند و به ونتیلاتور متصل شوند، زیرا با این کار غلظت اکسیژن خون آن‌ها بهبود می‌یابد. در برخی از بیماران متصل شدن به ونتیلاتور نیز نمی‌تواند سطح اکسیژن خون را افزایش دهد که برای آن‌ها سیستمی نصب می‌شود که خون را از بدن خارج می‌کند و پس از افزایش سطح اکسیژن مجدداً وارد بدن می‌کند.

لوچن تحقیقات خود را بر روی ونتیلاتورهای ایمن‌تر متمرکز کرده است. وی‌ می‌گوید: «ونتیلاتور در اصل برای زنده نگه داشتن فرد است، ولی فشاری که به ریه وارد می‌کند، بزرگ‌تر از فشاری است که معمولاً ریه تحمل می‌کند. از طرف دیگر تنظیمات ونتیلاتور به گونه‌ای است که در هر بار فشاری برابر با بار قبل به ریه وارد کند؛ در حالی که در تنفس عادی فشار هر بار نفس کشیدن با بار بعد متفاوت است. بنابراین تنفس طولانی‌ مدت با ونتیلاتور می‌تواند خود باعث بروز آسیب به ریه شود.»

با توجه به مشکلات گفته شده دانشمندان در تلاش هستند که بتوانند دستگاه ونتیلاتوری بسازند که مانند تنفس معمولی انسان، تنفس‌های متفاوتی به ریه برساند.

شرکت «Medtronic» بزرگ‌ترین تولید کننده‌ی ونتیلاتور در جهان است و این روزها به خاطر کمبودی که در بحث ونتیلاتور وجود دارد، شیفت‌های کاری خود را شبانه‌روزی کرده و تولید خود را دو برابر کرده است. با این حال، سازنده‌های ونتیلاتور با یک چالش جدی در افزایش تولید خود مواجه هستند؛ زیرا ساخت این دستگاه باید با دقت فراوان صورت گیرد و تضمین کیفیت آن نیاز به رعایت استانداردهای سختگیرانه‌ای دارد.