Nas últimas três semanas, uma equipe de cientistas, engenheiros e médicos da Universidade de Vermont desenvolveram um novo design - e construíram um modelo de trabalho - para um simples, ventilador barato.

"Acreditamos que isso poderia ser implementado muito rapidamente e ser eficaz em caso de emergência, "diz o especialista em pulmão da Universidade de Vermont, Jason Bates, que está liderando o novo esforço em resposta à crescente epidemia global de coronavírus - e à enorme escassez de ventiladores que podem ser necessários para tratar as pessoas.

Carinhosamente chamado de "Vermontilator, "cálculos preliminares sugerem que o Ventilador UVM" pode ser produzido rapidamente e em grandes números por algumas centenas de dólares por unidade em peças e materiais, "Bates diz.

Abordagem alternativa

Ao contrário de outros projetos de ventiladores de emergência improvisados, agora sendo trabalhado em todo o mundo, a abordagem da equipe da UVM usa um modo alternativo de ajudar os pacientes em estado crítico a respirar. É chamado de "ventilação de liberação de pressão das vias aéreas" ou APRV.

Esta abordagem APRV pode ser particularmente útil para pacientes que sofrem com o novo vírus. "Uma das principais complicações da COVID-19 é chamada de síndrome do desconforto respiratório agudo, uma doença em que os pulmões se enchem de um fluido inflamatório, "explica a Dra. Anne Dixon, diretor de doenças pulmonares e medicina intensiva na University of Vermont Medical Center e Larner College of Medicine. "Muitos desses pacientes acabam sendo dependentes de um ventilador por períodos bastante prolongados."

O novo ventilador pode ajudar esses pacientes, inflando seus pulmões com longas inspirações de ar, que são mantidos inflados a uma pressão constante e relativamente alta, Bates explica. Então, "em intervalos regulares, expirações curtas são permitidas durante as quais os pulmões expelem dióxido de carbono, " ele diz.

Esta abordagem APRV é o oposto de um padrão respiratório normal - e pode permitir que os pacientes com COVID-19 evitem, ou reduzir, o dano pulmonar associado à doença e com longos períodos em um ventilador.

Por mais de quinze anos, Jason Bates - professor da Larner College of Medicine e da Faculdade de Engenharia e Ciências Matemáticas da UVM - tem pesquisado o tipo de dano pulmonar que ocorre durante doenças como os médicos estão vendo agora em pacientes com COVID-19. Um medo tradicional é que um ventilador possa causar lesões devido à hiperinsuflação dos pulmões. Mas a pesquisa de Bates faz parte de um crescente corpo de evidências que mostra quase o oposto:que o maior risco para muitos pacientes surge quando regiões do pulmão entram em colapso. Então, o forro danificado e delicado do pulmão se junta, Gravetos, e então é separado - repetidamente.

"Este processo de descamação é extremamente prejudicial ao próprio revestimento e pode danificá-lo a ponto de permitir que o fluido vaze para os pulmões a partir dos capilares que passam por ele, "Bates diz." Assim que isso começar a acontecer, o dano da descamação se torna pior, fazendo com que a lesão pulmonar induzida pelo ventilador progrida de uma forma que é difícil de reverter. "

O APRV pode evitar esse problema. "Este modo de ventilação é considerado particularmente seguro e não prejudicial para pacientes com dificuldade respiratória aguda, "diz o Dr. Dixon, que tem apoiado o projeto.

Um pico se aproxima

A abordagem APRV também é útil para os engenheiros que projetam o novo ventilador. Usar esse padrão de respiração mais simples permitiu que a equipe do IMF Labs da UVM construísse o protótipo de Vermontilator com um mecanismo simples. Ao contrário de um ventilador tradicional - um equipamento muito complexo que pode custar mais de US $ 25, 000 — a máquina construída em Vermont foi rapidamente montada a partir de um motor disponível comercialmente que aciona um disco giratório, mangueiras médicas convencionais, e outras peças relativamente simples. O protótipo da equipe foi construído usando uma impressora 3-D e equipamento de usinagem, com peças que podem ser facilmente fresadas ou fundidas, e montado. Bates credita a habilidade extraordinária dos engenheiros de UVM Jake Kittell, Mike Lane, Carl Silver e Guy Kennedy como sendo críticos para o rápido progresso do projeto.

"Desviamos recursos de nossos outros projetos para trabalhar nisso e os caras estão trabalhando durante todo o fim de semana, "diz Lane, o diretor do IMF Labs da UVM. "Sabemos que temos uma janela muito limitada para ter sucesso, talvez apenas algumas semanas antes do pico [epidemia] em Vermont. "

Dr. Dixon concorda. "Eles estão enfrentando uma escassez catastrófica de ventiladores em Nova York. Ouvimos de nossos colegas de lá que eles estão tentando usar máquinas que usamos para pacientes com apneia obstrutiva do sono e tentando ventilar as pessoas conectando dois pacientes a um ventilador. Coisas malucas das quais nunca ouvi falar na vida, "ela diz." Este novo ventilador tem um potencial incrível para ajudar rapidamente. Não é apenas simples - é inovador e elegante. "

O projeto está prestes a ser submetido ao FDA para revisão de emergência, e a equipe está trabalhando com o Vermont Manufacturing Extension Center, UVM Health Network, Fundação UVM, o estado de Vermont, e outros parceiros para garantir financiamento, e envolver fabricantes qualificados. Eles também estão colaborando com a UVM Innovations para desenvolver uma estratégia de propriedade intelectual e um modelo de negócios para produzir um grande número de dispositivos.