Respirator, czyli sztuczne płuco, ratuje ludzi od ponad 90 lat. To warto o nim wiedzieć

Pierwsze respiratory miały pomagać chorym na polio. Współczesne są ostatnią nadzieją pacjentów z COVID-19, ale nie tylko. Kiedy jeszcze się je wykorzystuje? Jakie są rodzaje respiratorów? Jak to działa i dlaczego jest takie ważne dla osób w stanie ciężkim?

Respiratory domowe, transportowe, przenośne, stacjonarne - różnią się ceną czy miejscem przeznaczenia. Jedne pracują bez zarzutu w karetce, inne na bloku operacyjnym. Wszystkie jednak mają spełniać tę samą funkcję - wspomagać oddychanie. Dlatego bywają też nazywane sztucznym płucem.

Zobacz wideo

Respirator pozwala podtrzymać podstawowe funkcje życiowe. Umożliwia choremu przeżycie do momentu, gdy zastosowane leki czy inne terapie przywrócą funkcjonowanie osłabionych narządów lub układ odpornościowy sam zdoła pokonać zagrożenie (jak w COVID-19).

To przede wszystkim urządzenie wspomagające lub zastępujące pracę płuc u pacjentów z niewydolnością oddechową, spowodowaną chorobą lub urazem (np. podczas wypadków komunikacyjnych), ale nie tylko. Jest też powszechnie stosowane w anestezjologii, gdy niezbędne jest znieczulenie ogólne, nazywane powszechnie narkozą. W przypadku dłuższych zabiegów pacjent musi być intubowany (ma zakładaną specjalną rurkę do tchawicy, żeby udrożnić drogi oddechowe) i korzystać z oddechu zastępczego właśnie w postaci respiratora. 

Na początku płuco było żelazne

Uważa się, że prototyp nowoczesnego respiratora stworzył Leonardo da Vinci, a opis urządzenia, które mogłoby zastąpić mięśnie umożliwiające oddychanie, ojciec anatomii - Andreas Vesalius.(1) Pierwsze praktycznie wykorzystane urządzenie powstało jednak dopiero w XX wieku. Stworzyli je amerykańscy badacze: prof. Philip Drinker (inżynier, specjalista do spraw higieny) i fizjolog Louis Agassiz Shaw.(2)

Słynne zdjęcie "sarkofagów dla chorych na polio" (zobacz) w rzeczywistości przedstawia właśnie sztuczne płuca, a właściwie żelazne płuca, bo początkowo obowiązywała taka nazwa. Urządzenie przypominało sporą metalową skrzynię, zamykaną na klapę. Pacjenta umieszczono w środku. Na zewnątrz wystawała mu tylko głowa. respirator był szczelny dzięki specjalnym uszczelkom, ściśle przylegającym do szyi chorego. Ze środka zasysano powietrze (za pomocą rur, jak w odkurzaczu), wymuszając wdech i wydech za pomocą ucisku. Chociaż wydaje się to niewyobrażalne, pacjenci ratowani w ten sposób przeżywali czasem wiele lat.

Pierwsze żelazne płuco zastosowano w październiku 1928 roku, u dziewczynki z chorobą Heine-Medina (inna nazwa polio). Urządzenie rozpropagował jednak Frederick B. Snite jr, syn amerykańskiego magnata kolejowego. W 1936 roku w Pekinie nabawił się polio. Wówczas 26-latek, niezdolny do samodzielnego oddychania, do USA wrócił już w respiratorze. W urządzeniu spędził kolejne 18 lat. Starał się jednak żyć "normalnie", na ile było to możliwe: brał udział w turniejach brydżowych, walczył o dostęp do respiratorów dla mniej zamożnych Amerykanów, podejmował działalność charytatywną. (3)

Jak działa nowoczesny respirator?

Najpewniej to epidemia polio w Europie, w latach 50. ubiegłego wieku, przyczyniła się do powstania nowych respiratorów. W 1955 roku w Kopenhadze było kilka żelaznych płuc, a potrzebujących kilkaset osób. Rozwiązaniem doraźnym miało być wpompowanie powietrza bezpośrednio do płuc (z worka zakończonego rurką wprowadzaną do dróg oddechowych). Niestety, trzeba to było robić ręcznie. Nieraz przez wiele tygodni pielęgniarki i studenci medycyny w ten sposób podtrzymywali chorych przy życiu. Dopiero urządzenia automatyczne i elektryczne zrewolucjonizowały anestezjologię i intensywną terapię.(4)

Nowoczesne respiratory umożliwiają wtłaczanie gazów oddechowych do płuc przez rurkę, do intubacji lub tracheostomijną (umieszczaną na dłużej w tchawicy, po zabiegu polegającym na otwarciu przedniej ściany tchawicy). Wszystkie funkcje urządzenia są kontrolowane elektronicznie, za pomocą mikroprocesorów.

Sam schemat działania nie wydaje się zbyt skomplikowany. Właściwie opiera się na kilku zaworach (zawór wydechowy zamykany przy wdechu, zawór wdechowy zamykany przy wydechu), zasilaczu, wspomagających filtrach oraz systemie nawilżania pobieranych gazów. Pomiar z sensorów wyświetlany na monitorach decyduje o ewentualnym włączeniu alarmów.(5)

Zobacz schemat:

Schemat  działania  typowego  współczesnego  respiratora.  Zawór  wydechowy zamykany przy wdechu, zawór wdechowy zamykany przy wydechu. Pomiar z sensorów wyświetlany na monitorach. Gdy wynik jest niepokojący, włączają się alarmy.Schemat działania typowego współczesnego respiratora. Zawór wydechowy zamykany przy wdechu, zawór wdechowy zamykany przy wydechu. Pomiar z sensorów wyświetlany na monitorach. Gdy wynik jest niepokojący, włączają się alarmy. Marta Kondrusik, gazeta.pl, na podstawie schematu Piotra Augustyniaka, opublikowanego w 'Elektronicznej Aparaturze Medycznej', Wydawnictwa AGH, Kraków 2015.

Kupujemy respirator

Pandemia wirusa SARS-CoV-2 uświadomiła wielu osobom, że respiratory to urządzenia, które mogą być potrzebne każdemu z nas, a niełatwo je zdobyć. Osoby, które przechodzą ciężko COVID-19, potrzebują respiratorów, bo niejednokrotnie cierpią na niewydolność oddechową, zwykle powodowaną przez wirusowe zapalenie płuc. Tymczasem na całym świecie respiratorów brakuje. Trzeba się liczyć nawet z kilkumiesięcznym oczekiwaniem na sprzęt i nieprzewidywalnym wzrostem cen.

Respirator przyda się zawsze. Nie znam szpitala na świecie, choćby w Nowym Jorku, w którym ktoś odpowiedzialnie mógłby pogardzić respiratorem. To nie maseczka czy rękawiczki, których można wyprodukować tysiące jednego dnia.

mówiła kilka tygodni temu Renata Babicz, kierowniczka bloku operacyjnego szpitala w Suchej Beskidzkiej.

Przejdź do całego wywiadu

Postanowiliśmy wówczas, z pomocą czytelników, kupić właśnie temu szpitalowi nowy respirator. Wciąż brakuje pieniędzy, a zbiórka kończy się dziś, w czwartek.

Obserwujemy, że wszyscy powoli mają już dość pospolitego ruszenia i tego, że wciąż sięga się do kieszeni Polaków. Byłoby jednak szkoda, gdybyśmy celu nie osiągnęli. Jesteśmy blisko, sprzęt zarezerwowany. Sucha Beskidzka to miejscowość turystyczna, między Krakowem a Zakopanem. Co roku przyjmuje pacjentów pochodzących z całego kraju: nie tylko tych, którzy ulegli wypadkowi komunikacyjnemu czy na nartach. Podczas urlopu także dopadają nas zwykłe, ale ciężkie choroby, których leczenie wymaga zastosowania respiratora. Może ten sprzęt ocali właśnie ciebie?

Przejdź do zbiórki

Przypisy:

  1. Slutsky AS, Keenan Research Center for Biomedical Science, Li Ka Shing Knowledge Institute, St. Michael's Hospital, Toronto, Ontario, Canada; and., History of Mechanical Ventilation. From Vesalius to Ventilator-induced Lung Injury, Am J Respir Crit Care Med. 15.05.2015;191(10),
  2. Philip Drinker ‘17, P.C. Rossin College of Engineering and Applied Science (2011), Distinguished Alumni: Great Talents & Bright Minds. Bethlehem, Pennsylvania: Lehigh University, archiwum uczelni (data dostępu: 28.04.20)
  3. "Fred Snite Jr., Polio Victim, Dies; Confined 18 Years in an Iron Lung; Despite Handicap, He Played in Bridge Tournaments and Had a 'Normal' Life" (pisownia oryginalna), New York Times (archive), 13.11.1954 r. (data dostępu 28.04.28)
  4. Monika Rydlewska, Rozwój respiratorów a epidemia polio, www.leczeniewdomu.pl (portal medyczny), 06.04.20
  5. Piotr Augustyniak Elektroniczna Aparatura Medyczna, Wydawnictwa AGH, Kraków 2015, wyd. 1, rozdział 33.
Więcej o: