تاریخچه و کارکرد ونتیلاتورها

در قرن 16 ، پزشک فلاندی به نام آندرس وسیلیاس توصیف کرد که چگونه می توان یک حیوان در حال خفه شدن را با قرار دادن یک لوله در نای او و دمیدن هوابرای پر کردن ریه هایش نجات داد.در سال 1555 این روش خیلی تحسین برانگیز نبود اما امروز توضیحات وسیلیاس به عنوان اولین توصیف درباره تهویه مکانیکی شناخته می شود که اقدامی حیاتی در پزشکی مدرن است.

برای دانستن ارزش ونتیلاتور ابتدا باید بدانیم سیستم تنفسی چگونه کار میکند . ما با منقبض کردن دیافراگم نفس میکشیم با این کار حفره های سینه مان بزرگ می شوند و اجازه ورود هوا به آلوئول های تنفسی داده می شود، آنها میلیون ها کیسه کوچک داخل ریه های ما هستند. هر یک از این بالون های کوچک توسط یک مش از مویرگ های خونی احاطه شده است.

این خون، اکسیژن رااز آلوئولهای پر از هوا جذب کرده و دی اکسید کربن را باقی می گذارد در زمان استراحت دیافراگم ، CO2 درترکیب با اکسیژن و سایر گازها در بازدم خارج می شود. اگر سیستم های تنفسی درست کار کنند این فرایند به طوراتوماتیک اتفاق می افتد، اما سیستم تنفسی می تواند به دلیل بیماریهای مختلف مختل شود .

آپنه خواب باعث توقف انقباض عضلات دیافراگم می شود. ابتلا به آسم می تواند منجر به التهاب راه های هوایی شود که مانع ورود اکسیژن شده و ذات الریه که اغلب توسط باکتری ها یاعفونت های ویروسی ایجاد می شود به خود آلوئول ها حمله می کند. پاتوژن های مهاجم سلول های ریه را از بین می برند و باعث پاسخ ایمنی می شوند که می تواند باعث التهاب کشنده و جمع شدن مایع شود. همه این بیماری ها سبب می شوند ریه ها قادر به عملکرد طبیعی نباشند. اما ونتیلاتورهای مکانیکی این فرایند را کنترل می کنند و تامین اکسیژن بدن را وقتی ریه ها قادر به انجام آن نیستند بعهده می گیرند.

ونتیلاتور ها دستگاه هایی هستند که راه های هوایی مسدود را بای پس کرده وهوای با درصد اکسیژن بالا را وارد می کنند تا به ریه های آسیب دیده در انتشار اکسیژن کمک کنند. ونتیلاتور ها به دو روش اصلی کار می کنند :

1- پمپ کردن هوابه داخل ریه های بیمار از طریق تهویه فشار مثبت

2- اجازه ورود هوا به داخل ریه ها که از طریق تهویه فشار منفی انجام می شود

در اواخر قرن نوزدهم تکنیک های ونتیلاسیون بیشتر بر روی فشار منفی متمرکز بود که خیلی نزدیک به تنفس طبیعی است و توزیع یکنواخت هوا را به داخل ریه ها فراهم می کند. برای انجام این کار پزشکان یک فضای بدون نشتی در اطراف بیمار ایجاد می کردند، یا با قرار دادن بیمار در یک باکس چوبی یا با قرار دادن او در یک اتاق خاص بدون درز. سپس هوا به خارج از محفظه پمپ شده و باعث کاهش فشار هوا شده که اجازه می داد حفره سینه بیمار راحت تر باز شود.

در سال 1928 پزشکان یک دستگاه فلزی قابل حمل ساختندکه پمپ های آن توسط یک موتور الکتریکی کار می کردند. این دستگاه که به ریه آهنی معروف بود، تا قبل از اواسط قرن بیستم جزو ثابتی از بیمارستان ها شد.

 این حال حتی کوچک ترین مدلهای دستگاه های فشار منفی،حرکت بیمار را به شدت محدود و دسترسی مراقبان را مسدود می کردند. این باعث شد بیمارستان ها در دهه 1960 به سمت تهویه فشار مثبت تغییر مسیر دهند. در موارد خفیف تر این کار را می توان به صورت غیر تهاجمی انجام داد. غالبا یک ماسک صورت بر روی دهان و بینی قرار گرفته و از هوای تحت فشار پر شده که وارد راه هوایی بیمار می شود. اما در موارد حادتر به دستگاهی نیاز است که فرایند تنفس را کامل بعهده بگیرد.

یک لوله وارد نای بیمار می شود تا هوا را مستقیما به داخل ریه ها پمپ کند. با مجموعه ای از دریچه ها و لوله های چند شاخه یک مدار برای دم و بازدم تشکیل می شود. در ونتیلاتورهای مدرن یک سیستم رایانه ای در داخل دستگاه امکان نظارت بر تنفس بیمار و تنظیم جریان هوا را فراهم می کند.

این دستگاه ها به عنوان یک درمان استاندارد استفاده نمی شوند، بلکه به عنوان آخرین راه حل هستند. تحمل این جریان هوای تحت فشار نیاز به سدیشن  شدید داشته و ونتیلاسیون مداوم می تواند باعث آسیب طولانی مدت ریه شود. اما در شرایط حاد ونتیلاتورها می توانند تفاوت بین مرگ و زندگی باشند. و اتفاقاتی مانند پاندمی کووید 19 نشان داده شده است که آنها حتی از آنچه ما تصور میکردیم ضروری تر هستند.

از آنجا که مدلهای فعلی حجیم وگران هستند و برای استفاده به آموزش ویژه نیاز دارند، بیشتر بیمارستانها موجودی کمی از این دستگاه دارند که ممکن است در شرایط عادی کافی باشد اما در موارد اورژانسی، این موجودی محدود مشکل ساز می شود.

دنیا خیلی اورژانسی به ونتیلاتورهای قابل حمل و کم هزینه تر و همچنین ابزارهای سریعتری برای تولید و توزیع این تکنولوژی نجات بخش نیاز دارد.