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麻省理工学院的工程师提出了一种更安全的通风机共享方法
2020-05-206789

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随着越来越多的Covid-19患者经历急性呼吸窘迫,关于共享呼吸机的想法引起了很多争论,这涉及将空气管分成多个分支,以便两个或更多患者可以连接到同一台机器。

一些医师协会发表联合声明,劝阻这种做法。他们说,这给患者带来了风险,因为难以确保每个患者都接受适量的空气。

麻省理工学院,百翰医院和妇女医院的一组研究人员现在已经提出了一种新的呼吸机分割方法,他们认为这可以解决许多安全问题。他们已经在实验室测试中证明了它的有效性,但是他们仍然告诫它仅应在紧急情况下作为紧急手段使用,因为这危及了患者的生命。

“我们希望这种需要现成组件的方法最终能够帮助急需呼吸机支持的患者,”麻省理工学院机械工程学助理教授兼布莱根妇女医院的肠胃病学家Giovanni Traverso说。“我们认识到呼吸机的共享不是护理的标准,只有这样的干预才被推荐作为最后的手段。”

目前,研究人员正在与第三方合作,以寻求美国食品和药物管理局的紧急使用授权,该授权将在Covid-19大流行期间为患者使用这种方法提供临时批准。Traverso是《科学转化医学》中描述当今新系统的论文的高级作者,麻省理工学院和BWH的博士后Shriya Srinivasan是该研究的主要作者。

个性化流程

呼吸机是通过放置在嘴或鼻子中的管子输送氧气来帮助人们呼吸的机器。Covid-19疫情增加了这样的可能性:在美国,呼吸机的数量可能不足以满足现在或将来可能爆发该疾病的患者数量。此外,世界其他国家都在努力获得足够的通风机以应对Covid-19爆发。

3月下旬,纽约市至少一家医院开始通过连接一个T型连接器来建立患者之间的呼吸机连接,该连接器形成两个分支,一个分支通向每个患者的呼吸管。当医生这样做时,他们必须根据大小,年龄和状况非常匹配患者,因为每个患者接受的空气量相同(呼吸机产生的空气总量的一半)。

这被认为是有风险的,部分原因是无法调节流量以使患者根据病情的变化而接受不同量的空气。例如,当一名患者的病情好转时,他或她的肺部变得“伸展”,并且可以吸收更多的空气,这可能会使空气从另一名患者身上带走。或者,如果一名患者的肺部萎陷,则可能会将大量的空气转移给另一名患者,从而导致肺部受损。

为了克服这些挑战,麻省理工学院的团队并入了流量阀,每个病人的分支机构都装有一个流量阀,使它们可以控制每个病人接受的空气量。

Srinivasan说:“这些流量阀使您可以根据每个患者的需求个性化其流量。” “他们还确保,如果一个患者快速或缓慢地改善或恶化,就有一种适应的方法。”

该设置还包括可以防止过多的空气进入一个病人的肺部的压力释放阀,以及安全措施,包括当病人的进气口发生变化时发出警报的安全措施。

为了创建他们的装置,研究人员使用了医院通常可用的部件。研究人员说,这些零件也可以在五金店购买和消毒。典型的呼吸机产生的气压足以一次为六至八名患者供气,但研究团队不建议为两个以上的人使用一台呼吸机,因为设置变得更加复杂。

模拟场景

研究人员首先使用呼吸机对猪和人造肺之间的气流进行分流来测试其设置,这是一种模拟肺功能的机器。通过改变人造肺的特性,他们可以对患者可能发生的许多变化情况进行建模。他们还表明,可以调整呼吸机设置以补偿它们。他们后来证明,他们可以在一台呼吸机上为两只动物通风,并保持向两只动物的必要气流。

研究人员说,随着患者病情的改善或恶化,该系统将使医护人员更容易更改设置。研究人员还表明,如果一名患者出现肺萎陷,压力阀将自动释放可能流向另一名患者的额外压力。

现在,研究人员正在与百翰和妇女及麻省总医院的大流行应对小组合作,以在必要时采用这种方法。他们还创建了一个网站,其中包含有关如何设置系统和获取正确零件的教程。

尽管他们认为这种方法克服了通常使共用呼吸机过于冒险的许多挑战,但研究人员告诫说,这仍然是不得已的方法。

Srinivasan说:“就安全性和个性化方面而言,该系统绝对是一种改进。” “但是,除非有迫切需要,否则我们不建议您这样做。”


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