Investigadores del CIBERES en la Unidad de Biofísica y Bioingeniería de la Universidad de Barcelona han creado un respirador no invasivo de bajo coste y de fácil construcción, destinado a dar soporte a pacientes con insuficiencia respiratoria en zonas de pocos recursos. Los investigadores han publicado los resultados del estudio, en la revista European Respiratory Journal, así como las especificaciones técnicas en código abierto para construirlo.
Los respiradores no invasivos se utilizan comúnmente para tratar a pacientes con dificultad e insuficiencia respiratorias, por ejemplo, en aquellos con síntomas más graves en el caso de pacientes con Covid-19. La ventilación no invasiva se administra mediante máscaras faciales o máscaras nasales que introducen aire presurizado hacia los pulmones. Este soporte del proceso de respiración natural, cuando la enfermedad provoca el fallo de los pulmones, permite al cuerpo luchar contra la infección y mejorar.
El estudio se ha llevado a cabo en la Unidad de Biofísica y Bioingeniería de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad de Barcelona que lidera el catedrático de Fisiología Ramón Farré, también miembro del Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi Sunyer (IDIBAPS) y del CIBER de Enfermedades Respiratorias (CIBERES). "Teniendo en cuenta la creciente necesidad de dispositivos de soporte ventilatorio en todo el mundo debido a la pandemia de covid-19, hemos diseñado un respirador que puede construirse a un precio muy bajo utilizando componentes comerciales. El respirador está destinado a hospitales y sistemas de salud que luchan para cubrir la demanda de soporte respiratorio debido principalmente al coronavirus y otras enfermedades pulmonares graves."
El artículo describe en código abierto cómo construir el ventilador que se puede replicar fácilmente en regiones de pocos recursos o en los que los suministros de ventilación son limitados. El equipo de investigación ha diseñado, construido y realizado las pruebas de este respirador mediante una pequeña turbina de alta presión, dos transductores de presión y un controlador con una pantalla digital. Para su construcción se necesitan conocimientos básicos de ingeniería y no se requieren conocimientos previos de ventilación, aunque su aplicación en pacientes se ha de realizar bajo supervisión médica.
Para evaluar la eficacia del prototipo del ventilador, en comparación con un aparato comercial, el equipo de investigación realizó una prueba en doce voluntarios sanos. La respiración de los participantes fue expresamente obstaculizada para simular diferentes niveles de rigidez pulmonar y obstrucción respiratoria.
Los participantes llevaban mascarillas faciales ajustadas sobre la nariz para facilitar la respiración y puntuaban la sensación de comodidad o malestar que experimentaron, tanto con y sin soporte respiratorio. Se observó que el ventilador se adaptaba al ritmo respiratorio espontáneo y proporcionaba una sensación de alivio respiratorio similar a la de un respirador comercial.
El equipo también llevó a cabo un banco de pruebas respiratorias, en las que se utilizaron modelos pulmonares para evaluar la respuesta del respirador en pacientes con diferentes niveles de obstrucción del flujo de aire y rigidez pulmonar. La prueba se realizó en 16 situaciones simuladas diferentes, cubriendo condiciones de la vida real en las que la ventilación no invasiva se utiliza habitualmente en la práctica clínica. En todos los casos simulados, el prototipo de respirador funcionó eficazmente para que los pulmones se ventilaran eficientemente.
"Nuestras pruebas demostraron que el prototipo se comportaría de manera similar a un dispositivo convencional de alta calidad al proporcionar apoyo respiratorio a los pacientes que, aunque con gran dificultad, pueden tratar de respirar por sí mismos”
El prototipo es un respirador no invasivo que proporciona soporte respiratorio, por tanto, no está destinado a los pacientes más graves que están intubados y requieren un respirador mecánico en unidades de cuidados intensivos.
Soporte científico a nuevos prototipos
La Unidad de Biofísica y Bioingeniería de la UB tiene una larga trayectoria en la instrumentación para el tratamiento de afecciones respiratorias, especialmente en el campo de la apnea del sueño. Recientemente, el Dr. Farré y su equipo han asesorado los prototipos de dispositivos de ventilación de emergencia desarrollados por Protofy.xyz, GPAInnova y GASN2. Los tres dispositivos desarrollados con el apoyo del hospital Clínic y Can Ruti y de la UB se encuentran en fase de estudio clínico con pacientes, tras la aprobación inicial para hacer el estudio por parte de la Agencia Española del Medicamento y Productos Sanitarios (AEMPS). También han dado soporte al dispositivo desarrollado por la Universidad Politécnica de Valencia actualmente en fase final de desarrollo.
Referencia del artículo: Low-cost, easy-to-build non-invasive pressure support ventilator for under-resourced regions: open source hardware description, performance and feasibility testing by Garmendia O, Rodríguez-Lazaro MA, Otero J, et al., 20 April 2020, European Respiratory Journal. DOI: 10.1183/13993003.00846-2020
