Одним из наиболее тревожных симптомов Covid-19 является то, что коронавирус поражает легкие инфицированных. Это означает, что некоторые пациенты нуждаются в аппаратах исскуственной вентиляции легких (ИВЛ) - по сути, обычном вентиляторе - чтобы помочь им дышать, пока их легкие не восстановятся. Но в больницах ощущается острая нехватка этих машин, поэтому отделения интенсивной терапии будут перегружены. Подталкиваемые правительствами, производители медоборудования уже начали сотрудничество с автопроизводителями и аэрокосмическими фирмами для того, чтобы как можно быстрее увеличить выпуск аппаратов ИВЛ.
Проблем много. В настоящее время вентиляция является единственным способом, которым врачи лечат тех, кто серьезно болен от нового коронавируса, и нехватка доступных аппаратов ИВЛ приводит в ужас. В США по оценкам медиков, доступно всего около 200 000 аппаратов ИВЛ, и многие из них являются старыми машинами, которые находились на хранении и не могут поддерживать пациентов с тяжелой дыхательной недостаточностью. По некоторым оценкам, около 1 миллиона американцев могут нуждаться в механической вентиляции на пике эпидемии короновируса в стране. А количество потенциально тяжело больных пациентов, которым необходима вентиляция, может быть намного выше. В какой-то момент количество людей, нуждающихся в помощи, вероятно, будет намного превосходить количество имеющихся аппаратов. Подобная нехватка существует в других странах, Беларусь, Россия и другие страны не исключение.
Пытаяся спасти как можно больше людей некоторые врачи пытаются подключить более одного пациента к одному аппарату ИВЛ, хотя производители не рекомендуют этого, поскольку пациентам необходим различный уровень поддержки дыхания.
Всех этих усилий все равно будет недостаточно для решения проблемы. Надежда на спасение опирается на множество новых проектов по разработке дыхательных устройств, которые могут быть быстро реализованы специализированными компаниями или даже совсем небольшими фирмами. Это в основном простые устройства; некоторые могут даже быть собраны обычными любителями мастерить. Но именно они могут спасти тысячи жизней.
Как работают аппараты ИВЛ
Принцип работы аппаратов ИВЛ прост. Вентиляторы работают путем нагнетания воздуха, смешанного с дополнительным кислородом в соответствии с потребностями пациента, в легкие. Углекислый газ удаляется, когда легкие сокращаются. Воздух подается пациенту через маску. Если требуется дополнительная поддержка дыхания, трубка вводится вниз по трахее пациента в дыхательные пути, процесс, известный как интубация. В качестве альтернативы, воздух может быть доставлен через трубку, вставленную через разрез в дыхательной трубе.
Аппараты ИВЛ должны быть тщательно отрегулированы в соответствии с потребностями каждого пациента. Это включает в себя настройку количества вдохов, выдаваемых машиной в минуту, и «дыхательного объема» воздуха, который течет назад и вперед при вдохе и выдохе пациента.
Вентиляторы могут выполнять и другие функции, например, помогать пациентам самостоятельно дышать. Самые сложные машины, которые могут стоить до 50 000 долларов, оснащены датчиками и функциями ухода за пациентом. Но даже при использовании высококвалифицированным персоналом аппараты ИВЛ могут вызывать серьезные осложнения, такие как чрезмерное раздутие легких, у некоторых пациентов. В руках же любителей они могут быть просто смертельными.
Быстрее, быстрее
Но и медлить тоже нельзя. Так есть ли шансы у науки и промышленности резко увеличить производство в столь сжатые сроки? Задача невероятно сложна. Некоторые проектные группы не имеют опыта работы в области медицины и пытаются втиснуть в течение нескольких недель процессы проектирования, тестирования, утверждения и изготовления, которые обычно занимают пару лет.
Но это не значит, что это невозможно. Все зависит от имеющихся вариантов, говорит Тим Миншалл, из Университета Кембриджа. По его словам, на одном конце спектра существующие производители вентиляторов могут просто произвести больше машин. В центре - более простые конструкции респираторов, которые могут быть легко изготовлены и могут быть созданы опытными компаниями, которым доверяют регулирующие органы. И с другой стороны новички с прототипами, но без прямого опыта в производстве медицинского оборудования.
За всеми этими усилиями стоят компании, группы и люди с благими намерениями, стремящиеся сделать свои проекты доступными для любого, кто готов начать их производство. Больницы и регулирующие органы, естественно, будут осторожны, стремясь обеспечить безопасность и надежность оборудования, добавляет профессор Миншалл. Это не только риск для пациентов и персонала, но и юридическая ответственность. Помогать уладить эти вопросы будут службы ускоренного утверждения, которую планируют создать некоторые страны.
Существующие производители уже начинают шевелиться. Hamilton Medical, швейцарская фирма, являющаяся одним из крупнейших производителей вентиляторов, обычно выпускает 220 машин в неделю. Переместив офисных работников на производственную линию, она надеется удвоить это количество к концу апреля. Итальянская компания Siare Engineering производит 160 вентиляторов в месяц и намерена утроить производство с помощью военных специалистов. Medtronic, американская фирма со штаб-квартирой в Ирландии, планирует более чем вдвое увеличить число своих 250 сотрудников, производящих вентиляторы на своем ирландском заводе, и перейти на круглосуточное производство. В Америке Ventech Life Systems сотрудничает с General Motors для расширения производства вентиляторов, а британский производитель Smiths Group ищет возможности для делегирования производства портативных машин другим фирмам.
Несколько отраслевых групп было создано в ответ на запрос британского правительства о предоставлении 5000 новых вентиляторов как можно скорее (Национальная служба здравоохранения Великобритании в настоящее время имеет доступ к примерно 8 000). Затем их должно стать еще больше, в результате чего общее количество достигло бы 30 000 единиц. Одна группа возглавляется Meggitt, аэрокосмической фирмой, базирующейся в Великобритании, которая, помимо прочего, также производит кислородные системы для самолетов. Другой группой руководит McLaren, производитель суперкаров, который владеет командой Формулы 1. Как и другие, кто занимается автоспортом, McLaren является экспертом в создании прототипов и быстром производстве. Другие фирмы также принимают участие. Dyson, британский производитель пылесосов, говорит, что у него есть потенциальный заказ на 10 000 версий разработанного им вентилятора.
Помогают и академики. Инженеры и доктора из Оксфордского университета и Королевского колледжа Лондона надеются получить опытные образцы простого аппарата ИВЛ, который будет стоить менее 1000 фунтов стерлингов (1 177 долларов США), и начать испытания в больницах Лондона и Оксфорда примерно через две недели. Как и некоторые другие, группа механизирует устройство, широко известное как сумка Ambu (искусственный ручной дыхательный аппарат). Он состоит из маски, соединенной с резиновой сумкой, которая при сжатии вручную нагнетает воздух в легкие. Сумка самостоятельно надувается при отпускании. Кислород также может быть добавлен в прокачиваемый воздух через отверстие в устройстве. Амбу-сумки часто используются парамедиками для реанимации людей и в чрезвычайных ситуациях, и в больничных палатах.
Машина группы, которая называется OxVent, помещает сумку Ambu в герметичную коробку из перспекса (вид пластика). Сжатый воздух подается в коробку для сжатия и подачи свежего воздуха, смешанного с дополнительным кислородом, в пациента через стандартные трубки. Это позволяет управлять устройством с помощью простого электронного блока со всеми необходимыми настройками, необходимыми для ухода за пациентами, говорит Марк Томпсон, член оксфордской команды. Следующим шагом является проверка на надежность и поиск способов быстрого изготовления OxVent. Группа уже связывалась с компаниями, готовыми помочь. «Это была просто фантастическая поддержка, которую нам предложили», - говорит профессор Томпсон.
По словам Ребекки Шипли, профессора инженерии в области здравоохранения, группа в Университетском колледже Лондона, которая делает похожую модель, также получила много положительных откликов во всем мире. Профессор считает, что использование проверенного дизайна, вероятно, является самым быстрым способом запуска новых аппаратов ИВЛ в производство. Кэтрин Холлоуэй, её коллега, возглавляющая Глобальный центр инноваций для инвалидов, организация, занимающаяся продвижением технологий для помощи людям с ограниченными возможностями, полагает, что конструкции вентиляторов «без излишеств», уже используемые в некоторых бедных странах, могут быть приняты для увеличения производственных мощностей и в более богатых регионах.
На самом базовом уровне некоторые проекты могут быть реализованы даже дома. Среди них - вентилятор с открытым исходным кодом, разработанный группой инженеров в Барселоне. Кислородная машина, как ее называют, использует модифицированный мотор стеклоочистителя, чтобы сжать мешок Ambu. Регулировка объема воздуха может быть выполнена путем подгонки деталей разных размеров. Но любой, кто пытается это сделать, должен быть осторожен. «Это устройство, разработанно для того, чтобы избежать жизненных и смертельных ситуаций в случае аварий, а не заменить профессиональные и гораздо более безопасные устройства», - предупреждает группа. Несмотря на это, поскольку Covid-19 продолжает распространяться, а системы здравоохранения пререгружены, некоторые врачи могут быть настолько отчаянными, что рискнут использовать и этот вариант. Для спасения человеческих жизней здесь и сейчас этот подход может быть оправдан.
