Diseños complejos para respiradores podrían hacer que GM y Ford no lleguen a tiempo al pico del virus

Diseños complejos para respiradores podrían hacer que GM y Ford no lleguen a tiempo al pico del virus

Análisis de noticias

A medida que ha aumentado el número de muertes por el Covid-19 en Estados Unidos, los profesionales médicos han expresado su preocupación por el gran número de respiradores que podrían necesitarse para tratar a los pacientes. El Gobernador de Nueva York, Andrew Cuomo, solicitó solo para su estado unos 30,000 respiradores.

El Presidente Donald Trump en cambio sugirió el Lunes que el número de muertes por el virus podría llegar a su punto máximo antes, a mediados de Abril, con un número total de muertes que podría superar las 100,000. Si tales pronósticos resultan ser correctos, los proyectos de Ford y General Motors (GM) para producir un gran número de sofisticados respiradores de alta tecnología para Mayo y Junio podrían desperdiciar tiempo y recursos valiosos, mientras que no proporcionarían la atención oportuna a los pacientes gravemente enfermos en Estados Unidos.

General Motors anunció que contribuirá con sus recursos al costo para asociarse con Ventec Life Systems en la producción del modelo VOCSN, “respiradores de cuidados críticos sofisticados y de alta calidad”. Según GM, las capacidades de fabricación y de herramientas en las instalaciones de la empresa en Kokomo se están acelerando hasta tal punto que los primeros respiradores podrían ser entregados a fines de Abril, cuyas capacidades podrían llegar después hasta más de 10,000 unidades por mes.

Ford en cambio anunció que producirá el Airon Modelo A-E —un dispositivo de respiración comparativamente más simple— en asociación con GE Healthcare en las instalaciones de Ford en Rawsonville, Michigan, con objetivos de producción de 1500 para finales de Abril y 12,000 en Mayo.

Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), los respiradores son necesarios para aquellos pacientes que sufren de síntomas agudos del Covid-19 , comúnmente conocido como el nuevo coronavirus, y que conduce a la enfermedad conocida como COVID-19.

Esos síntomas incluyen insuficiencia respiratoria o síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA), ocurrentes con Mayor frecuencia en pacientes con enfermedades preexistentes y de edad avanzada. Los fabricantes de respiradores como ResMed y Philips han prometido doblar o incluso cuadruplicar el número de respiradores producidos en los próximos meses.

Complejidad del respirador

A medida que la tecnología médica ha avanzado, los respiradores han pasado de ser simples bombas de aire intermitentes a dispositivos de alta tecnología asistidos por computadora con conjuntos de sensores para detectar factores como los patrones de respiración del paciente o si su cuerpo está haciendo un esfuerzo para respirar. La Mayoría de los respiradores pueden administrar un “volumen corriente” preestablecido de aire enriquecido con oxígeno, un cierto número de veces por minuto (la frecuencia respiratoria) y a una cierta velocidad, mientras que algunos respiradores también humedecen el flujo de aire mediante un nebulizador.

Otras características suelen ser las grandes pantallas táctiles, los registros del historial del paciente y los sistemas de reserva de batería. Los médicos utilizan estas herramientas para generar una estrategia de ventilación para cada paciente.

También se producen respiradores para aplicaciones específicas, como situaciones de transporte de pacientes, dispositivos de ambulancia, para uso doméstico y unidades de alta tecnología diseñadas específicamente para unidades de cuidados intensivos (UCI). Según el fabricante de dispositivos médicos Medtronic, los respiradores para la UCI de alta gama pueden costar entre 25,000 y 50,000 dólares.

Mientras que el dispositivo Airon que será fabricado por Ford se afirma como un dispositivo relativamente simple, los dispositivos VOCSN que serán producidos por GM se consideran bastante más sofisticados. Según el declaración de prensa de prensa de GM, el “VOCSN integra sin problemas cinco dispositivos separados, incluyendo un respirador de cuidados intensivos, concentrador de oxígeno, asistencia para la tos, succión y nebulizador en un único dispositivo portátil. El VOCSN proporciona ventilación invasiva y no invasiva a través de un amplio conjunto de modos y ajustes en todo el proceso de cuidado”.

GM y Ford están trabajando febrilmente para asegurar las cadenas de suministro de componentes, pero si los suministros de un solo componente se retrasan, la producción podría pararse.

La Administración de Drogas y Alimentos de EE.UU. (FDA) dijo que eliminaría los obstáculos para el desarrollo de nuevas soluciones, diciendo en una declaración: “Si quieren ayudar a ampliar la producción de respiradores para salvar vidas americanos en esta pandemia, vamos a trabajar con ustedes para eliminar todas las barreras posibles en su camino”.

Soluciones más simples

Los técnicos médicos y de ingeniería de institutos de todo el mundo también han estado compitiendo para desarrollar respiradores sencillos que puedan fabricarse y desplegarse para su uso rápidamente, incluida la mecanización y automatización de las bolsas de ventilación accionadas a mano.

Un equipo interdisciplinario de ingenieros y médicos de la Universidad de Oxford y del Kings College de Londres, del Reino Unido, está construyendo y probando actualmente una serie de prototipos de respiradores que, según dicen, podrían fabricarse con componentes estándar e impresos en 3D utilizando las herramientas disponibles en laboratorios universitarios bien equipados y en talleres de pequeñas y medianas compañías. El equipo dice que su prototipo OxVent fue aprobado para un test del gobierno británico, y que la producción podría tener lugar a escala en dos o tres meses.

También hay productos de ventilación simple en el mercado que ya proporcionan niveles básicos de ventilación y podrían, tal vez, ser adaptados para cumplir algunos de los requisitos de emergencia de las UCI en Estados Unidos. El GO²VENT de Vortran Medical, por ejemplo, es un sistema de ventilación simple pero funcional y rentable y no requiere una fuente de energía externa.

Vortran dice que su producto es el “respirador de respaldo ideal para el manejo de situaciones difíciles, tales como víctimas masivas, desastres naturales, brotes de enfermedades, cortes de energía importantes, y es la solución perfecta para las necesidades de transporte, ya sea dentro o fuera del hospital”.

Su Smartphone como respirador

El fabricante indio AgVa healthcare ha desarrollado mini respiradores funcionales y económicos para el mercado indio que pueden ser controlados completamente por una aplicación en un smartphone Android. Según el profesor Diwakar Vaish, la aplicación puede incluso alertar a los profesionales de la salud si el paciente necesita asistencia, y el respirador puede costar tan solo unos 200 dólares.

Si bien la India ha prohibido la exportación de equipos médicos críticos, como los respiradores, durante la crisis del Covid-19, AgVa Healthcare dice que también está “dispuesta a colaborar con los fabricantes locales de cada país para producir en masa nuestros respiradores utilizando nuestras licencias”.

Compartiendo respiradores

A medida que el Covid-19 se ha arraigado en todo el mundo, los profesionales de salud y los ingenieros han tratado de planificar las eventualidades de un gran número de pacientes y de recursos de ventilación potencialmente insuficientes. Un equipo de médicos del hospital de Geel en Bélgica ha sugerido que puede ser posible compartir un respirador entre dos o incluso cuatro pacientes para proporcionar un nivel razonable de ventilación a los pacientes.

Si bien no es una solución de tratamiento óptima, la “multiventilación diferencial” entre cuatro pacientes en situaciones de emergencia es técnicamente posible y de muy bajo costo. Con cuatro cabezas de cama dispuestas como radios alrededor de un respirador, los juegos de tubos pueden acoplarse con una serie de accesorios y válvulas para proporcionar ventilación y un grado de control para hasta cuatro pacientes.

Sin embargo, estos conceptos han sido criticados. Una declaración conjunta emitida la semana pasada por un grupo de seis asociaciones médicas, entre ellas la Sociedad Americana de Anestesiólogos (ASA) y la Asociación Americana de Enfermeras de Cuidados Críticos (AACN), dice que “no se debe intentar compartir los respiradores mecánicos porque no se puede hacer de manera segura con el equipo actual” y podría incluso, en ciertas circunstancias, “no prevenir, o incluso causar, la muerte de múltiples pacientes”.

El razonamiento que subyace a la advertencia es que los respiradores no están diseñados para la ventilación de múltiples pacientes, y que no se puede descartar la contaminación cruzada, la mala supervisión y los flujos de gas desiguales.

Compartir los respiradores también hace que las decisiones éticas a las que se enfrentan los médicos y los comités médicos sean complejas e imposibles de realizar. “Si el respirador puede salvar la vida de una sola persona, su uso en más de un paciente a la vez supone un riesgo de fracaso del tratamiento que pone en peligro la vida de todos ellos”, dice el grupo.

“Con el equipo actual diseñado para un solo paciente, recomendamos que los médicos no intenten ventilar a más de un paciente con un solo respirador mientras siga disponible cualquier terapia clínicamente probada, segura y fiable (se entiende en una emergencia grave y temporal)”.

Sin embargo, un estudio de 2006 sugiere que un solo dispositivo puede potencialmente ventilar a cuatro pacientes “durante los casos de aumento de desastres que impliquen múltiples víctimas con insuficiencia respiratoria”. El equipo del hospital de Geel también construyó filtros y controles de flujo fácilmente disponibles para poder monitorear los niveles de presión de cada paciente.

No hay necesidad de reinventar la rueda

En asociación con la Red de Investigación Lukasiewicz de Zabrze, cerca de Cracovia, el Instituto Nalecz de Biocibernética e Ingeniería Biomédica de Varsovia (Polonia) anunció recientemente (pdf) que podría poner a disposición de los fabricantes de productos médicos los planes de fabricación de su dispositivo Ventil. El instituto afirma que el Ventil puede duplicar la capacidad de ventilación de un hospital utilizando un respirador para tratar a dos pacientes.

“Ventil” no es un respirador. Es un divisor controlado con precisión, conectado a un respirador con un superávit de potencia apropiado, es decir, en la práctica, a cualquier respirador de un hospital in situ. El dispositivo permite al médico vigilar el curso de la ventilación en dos pacientes simultáneamente. Su diseño es mucho más sencillo que el propio respirador, es también mucho más barato y fácil de fabricar”, dijo el Prof. Piotr Ladyzynski, director adjunto del instituto.

Tras la conexión a un respirador, Ventil puede ventilar simultáneamente a dos pacientes en diferentes condiciones clínicas. (Fuente: IBBE PAS, www.ibib.waw.pl, fot. G. Krzyzewski)

Ventil permite que el volumen de aire bombeado a cada paciente sea controlado y monitoreado independientemente, y ya se ha comenzado con el primer lote de 100 dispositivos. “El mismo tipo de producción podría iniciarse rápidamente en cualquier empresa que se dedique a la producción de equipos médicos y a un costo significativamente reducido, duplicando efectivamente la cantidad de respiradores que operan en un área determinada”, dijo el Dr. Janusz Wrobel, director de la Red de Investigación de Lukasiewicz.

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