Investigadors de la UB desenvolupen un respirador de baix cost per a zones amb pocs recursos

Els respiradors no invasius es fan servir habitualment per tractar pacients amb dificultat i insuficiència respiratòria, per exemple, aquelles persones amb símptomes més greus en el cas de tenir COVID-19. La ventilació no invasiva sʼadministra mitjançant màscares facials o nasals que introdueixen aire pressuritzat cap als pulmons. Aquest suport al procés de respiració natural, quan la malaltia provoca la fallada dels pulmons, permet al cos lluitar contra la infecció i millorar.

Lʼestudi sʼha dut a terme a la Unitat de Biofísica i Bioenginyeria de la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut de la Universitat de Barcelona, que dirigeix el catedràtic de Fisiologia Ramon Farré, també membre de l'IN2UB i de lʼInstitut dʼInvestigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS) i del CIBER de Malalties Respiratòries (CIBERES). Segons explica Farré, tenint en compte la necessitat creixent de dispositius de suport ventilatori a tot el món a causa de la pandèmia de COVID-19, «sʼha dissenyat un respirador que es pot construir a un preu molt baix utilitzant components comercials. Està destinat a hospitals i sistemes de salut que lluiten per cobrir la demanda de suport respiratori a causa principalment del coronavirus i dʼaltres malalties pulmonars greus».

Lʼarticle descriu en codi obert com es pot construir el ventilador, que es pot reproduir fàcilment en regions amb pocs recursos o en llocs on els subministraments de ventilació són limitats. Lʼequip de recerca ha dissenyat, construït i realitzat les proves dʼaquest respirador mitjançant una petita turbina dʼalta pressió, dos transductors de pressió i un controlador amb una pantalla digital. Per construir-lo es necessiten coneixements bàsics dʼenginyeria i no es requereixen coneixements previs de ventilació, encara que lʼaplicació en pacients sʼha de fer sota supervisió mèdica.
Per avaluar lʼeficàcia del prototip del ventilador, en comparació amb un aparell comercial, lʼequip de recerca va fer una prova en dotze voluntaris sans. La respiració dels participants va ser expressament obstaculitzada per simular diferents nivells de rigidesa pulmonar i obstrucció respiratòria.

Els participants portaven mascaretes facials ajustades sobre el nas per facilitar la respiració, i puntuaven la sensació de comoditat o malestar que experimentaven, tant amb suport respiratori com sense. Es va observar que el ventilador sʼadaptava al ritme respiratori espontani i proporcionava una sensació dʼalleujament respiratori similar a la dʼun respirador comercial.

Lʼequip també va dur a terme un banc de proves respiratòries, en què es van fer servir simuladors pulmonars per avaluar la resposta del prototip en pacients amb diferents nivells dʼobstrucció del flux dʼaire i rigidesa pulmonar. La prova es va fer en setze situacions simulades diferents, que cobrien condicions de la vida real en què la ventilació no invasiva sʼutilitza habitualment en la pràctica clínica. En tots els casos simulats, el respirador va ser eficaç perquè els pulmons es ventilessin de manera eficient.

«Les nostres proves van demostrar que el prototip es comportaria de manera similar a un dispositiu convencional dʼalta qualitat en proporcionar suport respiratori als pacients que, tot i que amb gran dificultat, poden intentar respirar per si mateixos», apunta Farré.

El prototip és un respirador no invasiu que proporciona suport respiratori. Així doncs, no està destinat als pacients més greus que estan intubats i requereixen un respirador mecànic en unitats de cures intensives.

Suport científic a nous prototips

La Unitat de Biofísica i Bioenginyeria de la UB té una llarga trajectòria en la instrumentació per al tractament dʼafeccions respiratòries, especialment en el camp de lʼapnea del son. Recentment, el doctor Farré i el seu equip han assessorat en el disseny dels prototips de dispositius de ventilació dʼemergència de Protofy.xyz, GPAInnova i GASN2. Els tres dispositius, desenvolupats amb el suport de la UB i dels hospitals Clínic i Can Ruti, es troben en fase dʼestudi clínic amb pacients, després de lʼaprovació concedida per lʼAgència Espanyola de Medicaments i Productes Sanitaris (AEMPS). Lʼequip de Farré també ha donat suport al dispositiu que ha fet la Universitat Politècnica de València, actualment en fase final de desenvolupament.

A més, el mateix equip havia col·laborat l'any passat amb la Universitat Pedagògica de Moçambic en el desenvolupament d'un altre aparell de suport ventilatori de baix cost per a pediatria mitjançant pressió positiva en la via aèria (CPAP). El ventilador, que el Ministeri de Ciència i Tecnologia de Moçambic ha inclòs en el marc de les actuacions contra la COVID-19, ja s'està aplicant en hospitals dʼaquest país africà.

Referència de lʼarticle:

O. Garmendia, M. A. Rodríguez-Lazaro, J. Otero, P. Phan, A. Stonyanova, A. Tuan Dinh-Xuan. D. Gozal, D. Navajas, J. M. Montserrat i R. Farré. «Low-cost, easy-to-build non-invasive pressure support ventilator for under-resourced regions: open source hardware description, performance and feasibility testing». European Respiratory Journal, abril de 2020. Doi: 10.1183/13993003.00846-2020