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Aunque es una tecnología relativamente antigua en la actualidad, existe un interés renovado en los pulmones de hierro hoy en día en el contexto de la pandemia de coronavirus.

Un dispositivo de pulmón de hierro. Créditos de imagen Los Bs / Flickr.

Pocos dispositivos pueden presumir de tener un nombre tan terrorífico y chulo como el pulmón de hierro. Estos dispositivos médicos algo obsoletos fueron los primeros dispositivos diseñados para ayudar a los pacientes a respirar. En comparación con los aparatos de respiración modernos, estos dispositivos eran enormes y daban bastante miedo.

Aún así, los pulmones de hierro fueron un desarrollo muy importante en su época. A raíz de la epidemia de COVID-19, también se ha renovado el interés en estos dispositivos, ya que pueden usarse como una alternativa a los ventiladores modernos.

Entonces, echemos un vistazo a qué son exactamente los pulmones de hierro y cómo surgieron.

Entonces, ¿qué son?

Los pulmones de hierro tienen un nombre muy acertado; a diferencia de otros ventiladores modernos, funcionan con los mismos mecanismos que nuestros propios pulmones.

Un pulmón de acero es un tipo de ventilador de presión negativa. Esto significa que crea un área de baja presión o vacío para mover y aspirar aire hacia la cavidad torácica de un paciente. En líneas muy generales, este es el mecanismo exacto que emplean nuestros cuerpos, a través de los movimientos del diafragma, para permitirnos respirar.

El concepto detrás de estos dispositivos es bastante simple. El componente principal de un pulmón de hierro es una cámara, generalmente un tubo de metal (de ahí la parte de hierro en su nombre) que puede ajustarse al cuerpo de un paciente desde el cuello hacia abajo. Esto actúa como un espacio cerrado en el que se puede modificar la presión para ayudar a los pacientes a respirar. El otro componente principal del dispositivo es móvil y en realidad cambia la presión dentro del tubo. Por lo general, esto viene en forma de un diafragma de goma conectado a un motor eléctrico, aunque se han utilizado otras fuentes de energía, incluida la mano de obra.

Los pacientes se colocan dentro de un pulmón de acero, con solo la cabeza y parte del cuello (desde la laringe hacia arriba) fuera del cilindro. Se coloca una membrana alrededor de su cuello para asegurar que el cilindro esté sellado. Posteriormente, el diafragma se retrae y contrae repetidamente para alternar entre baja y alta presión dentro de la cámara. Debido a que la cabeza y las vías respiratorias del paciente quedan fuera del cilindro, cuando la presión es baja en su interior, el aire se mueve dentro de los pulmones del paciente. Cuando aumenta la presión dentro del cilindro, el aire es expulsado.

Todo el proceso refleja la forma en que nuestros cuerpos manejan la respiración. Nuestros músculos del diafragma atraen a los pulmones, aumentando su volumen interno, lo que atrae el aire desde el exterior. Para exhalar, el músculo del diafragma aprieta los pulmones, expulsando el aire. Los pulmones de hierro funcionan de la misma manera, pero expanden y contraen los pulmones junto con el resto de la cavidad torácica desde el exterior del cuerpo.

Este proceso se conoce como respiración con presión negativa; Se genera una presión baja (negativa) en los pulmones para aspirar aire. La mayoría de los ventiladores modernos funcionan mediante presión positiva: generan alta presión dentro del dispositivo para impulsar el aire hacia los pulmones del paciente.

Una ventaja de tales ventiladores es que los pacientes pueden usarlos sin estar sedados o intubados. Por un lado, esto alivia la presión sobre los suministros médicos que requiere cada paciente; por otro, reduce drásticamente los riesgos asociados al uso de anestésicos como reacciones alérgicas o sobredosis y el riesgo de lesiones mecánicas tras la intubación.

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Un dispositivo de pulmón de hierro abierto en el Museo de Ciencias de Londres. Créditos de la imagen Stefan Khn / Wikimedia.

Las solicitudes desesperadas de ventiladores en el tratamiento actual de pacientes afectados por el coronavirus me recordaron mi encuentro con máquinas de respiración a principios de la epidemia de poliomielitis de la década de 1950, cuando me inscribí como voluntario para bombear manualmente pulmones de hierro en caso de corte de energía en Vancouvers. George Pearson Center, relata George Szasz, CM, MD, en una publicación para el British Columbia Medical Journal .

Los pulmones de hierro vieron sus mayores niveles de uso en los países desarrollados durante los brotes de poliomielitis de las décadas de 1940 y 1950. Uno de los síntomas más mortales de la poliomielitis es la parálisis muscular, que puede impedir que los pacientes respiren. En el peor de los casos, los pacientes requieren ventilación durante varias semanas. En aquel entonces, los pulmones de acero eran la única opción disponible para la ventilación mecánica y salvaron innumerables vidas.

Sin embargo, a medida que la tecnología progresó, los pulmones de hierro dejaron de usarse. Eran máquinas voluminosas e intimidantes, difíciles de transportar y almacenar a pesar de su confiabilidad y simplicidad mecánica. Con ventiladores más compactos, el advenimiento de la intubación generalizada y técnicas como las traqueostomías, estos dispositivos disminuyeron rápidamente en número y uso. De una altura estimada de alrededor de 1,200 dispositivos de pulmón de hierro en los EE. UU. durante los años 40 y 50, se estima que menos de 30 todavía están en uso en la actualidad.

Hay paralelismos obvios entre esas epidemias de poliomielitis de antaño y la pandemia actual de COVID-19 con respecto a la necesidad de ventilación. Debido a esto, se han sugerido máquinas como el pulmón de hierro como una posible opción de tratamiento para pacientes con COVID-19. Para la mayoría de los casos, estos dispositivos pueden ayudar, pero no para todos.

En casos de infecciones graves por COVID-19, los propios tejidos de los pulmones se ven gravemente afectados. Una acumulación de líquido en los pulmones puede impedir físicamente que el aire llegue a los alvéolos (las estructuras del pulmón donde se intercambian los gases entre la sangre y el medio ambiente). Si bien los pulmones de hierro pueden realizar los movimientos necesarios para respirar incluso en pacientes que no pueden hacerlo por sí mismos, no pueden generar suficiente presión para empujar el aire a través de los tejidos afectados por una infección por COVID-19.

Los pulmones de hierro no funcionarán para los pacientes que sufren infecciones graves por COVID-19, explica Douglas Gardenhire, profesor asociado clínico y presidente de terapia respiratoria en el Departamento de Terapia Respiratoria de la Universidad Estatal de Georgia (GSU). La poliomielitis interrumpió la conexión entre el cerebro y el diafragma y, aunque algunos pacientes con polio tenían neumonía, no era el problema principal. En su mayor parte, los propios pulmones no tuvieron ningún cambio en sus características dinámicas.

La neumonía por COVID-19 cambia físicamente la composición de los pulmones, agrega Robert Murray, profesor asistente clínico en la GSU. La consolidación de líquido en los pulmones no responderá a la baja presión generada por el pulmón de hierro. Los pulmones de un paciente con COVID-19 serán una mezcla heterogénea de tejido pulmonar normal y consolidado, lo que dificultará mucho la ventilación mecánica.

Sigue siendo una alternativa

Aunque los pacientes con infecciones graves por COVID-19 pueden no beneficiarse del pulmón de hierro, hay casos en los que el dispositivo puede resultar útil. Un artículo ( Chandrasekaranm, Shaji , 2021 ) explica que todavía existe la necesidad de ventiladores de presión negativa en los hospitales modernos, especialmente para los pacientes que han sufrido lesiones pulmonares inducidas por el ventilador. El uso de ventiladores de presión negativa, especialmente junto con un casco de oxígeno, también puede desempeñar un papel en la reducción de la cantidad de infecciones al limitar la propagación de virus a través de materiales contaminados en los casos en que los recursos son escasos, agrega el equipo.

Sin embargo, aunque se mantiene el concepto, los dispositivos reales se están actualizando. Un ejemplo es el dispositivo producido por la organización benéfica británica Exovent, que pretende ser un pulmón de hierro más portátil. El objetivo final de Exovent es proporcionar un dispositivo que salve vidas y que imponga menos límites a las actividades que los pacientes pueden realizar. Una mejora aparentemente simple pero aun así espectacular, por ejemplo, es que los pacientes pueden usar sus manos para tocarse la cara incluso mientras el dispositivo Exovent está en funcionamiento. También es posible comer o beber mientras se usa el dispositivo.

El ventilador Exovents se diseñó antes del brote de coronavirus para ayudar a millones de personas que sufren problemas respiratorios, incluida la neumonía, en todo el mundo. Sin embargo, sus diseñadores confían en que, junto con los cascos de oxígeno, pueda ayudar a los pacientes que se están recuperando de una infección por coronavirus, un proceso que les deja con dificultades respiratorias durante meses.

A fin de cuentas, los pulmones de hierro han marcado una gran diferencia en la vida de innumerables pacientes en el pasado, y siguen sirviendo a muchos. Aunque la mayoría de ellos hoy en día parecen dispositivos arcaicos, los ingenieros están trabajando para actualizarlos y arreglarlos para la actualidad. Y, en medio de los ventiladores modernos, todavía parece haber un papel y una necesidad de dispositivos como los pulmones de acero.

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