BLOG- 51 Construir un ventilador, no es meter aire a lo loco: La importancia de contar con un ingeniero biomédico en el diseño de un ventilador( y si no lo tiene, consigalo, no está haciendo carnitas). Parte 1.

Amigos, aprovecho este medio para dar un aviso dominical:

Actualmente un equipo multidisciplinario de varias empresas e investigadores, nos encontramos trabajando en el desarrollo de un ventilador mecánico. En este momento nos encontramos en la fase de pruebas y validaciones de seguridad clínica. Pero para poder llevar acabo dichas pruebas, necesitamos algunos equipos, insumos y refacciones. Estamos buscando apoyo de empresas de biomédica que puedan colaborar con estos materiales (ya si no donados, que me los vendan a precio de amigos).

Celdas de oxígeno, no importa el modelo, las queremos para la caracterización.
Pulmones de prueba
Pulmón de adulto, pediátrico y neonatal: Para realizar pruebas físicas.
Flujómetros: Evaluación de tiempos, volúmenes, caudales y flujos.
Analizador de gases: Evaluación de volumen, flujo y presión en diversos modos ventilatorios.
Circuitos de paciente adulto y pediátrico.

Nosotros entendemos que es complicado para todos mantener las empresas y hospitales por la actual situación, pero si lográramos hacer sinergia, este es el primer paso para lograr algo grande. Sin duda tomaremos muchísimo en cuenta su apoyo. Sin te interesa apoyarnos este es el correo: medica@intelligeo.com o al teléfono 477 671 73 13 ¡Muchas gracias!

Comenzamos:

Si Dios es el jefe de este departamento llamado mundo, la biomédica es el becario que debe inventarse órdenes de servicio que no tiene para la certificación que es para el día de mañana… Cualquier parecido con la realidad es mera coincidencia.

Me encontraba en mi casa, tranquilamente viendo Rick y Morty, ya sabes “Las bodas son básicamente funerales con un pastel” y que en eso mi mamá me habla y me dice: Mira beto, estos jóvenes brillantes inventaron un ventilador. La noticia dice, que este ventilador va salvar muchas vidas.

Y aquí viene la pedrada a mi dignidad y orgullo: Oye beto ¿tú y tus amiguitos no pueden hacer uno? Me dolió tanto como aquel estudiante que le preguntó una vez al maestro: Oiga maestro y tantas matemáticas ¿Para qué nos van a servir en la vida? Cuando voy a las tortillas, yo no le pido a la señora: me da 2x=10 de tortillas…A lo que el maestro contestó: Mira a Ivana, promedio de 9, seguro ella las va necesitar en su vida, si quieres nadamas realiza las 2 primeras sumas de fracciones y puedes salirte a jugar. ¿Qué crees? Yo era ese estudiante que siempre andaba afuera del salón. Mal, mal muy mal jajaja.

Decidí levantar los restos de mi dignidad y le dije a mi madre: Ven mamá, te voy a explicar porque diseñar un ventilador, no es como hacer bicicleta. No quería verme tan inútil.

Desarrollo:

En el texto con el que mi madre disparo varias veces a mi honor y dignidad decía: Varios ingenieros trabajaron arduamente para desarrollar un ventilador mecánico. En dicho documento hacían mención de la razón por la que diseñaron su ventilador, las partes que lo conforman, el cómo funciona y como esperan que ayude a la población infectada por COVID-19.

Existe una buena intención por parte de muchos ingenieros, existe una buena intención por parte de la industria y existe una buena intención por la población al querer ayudar a impulsar estos proyectos que sin duda necesitamos y espero sean los primeros pasos para el desarrollo industrial en salud en México y Latinoamérica, solo no debemos dejarlos en el olvido.

Pero no hay que perder el foco. Las buenas intenciones acompañadas de conocimiento, son mejores, que las buenas intenciones que pueden generar un daño. Quiero compartir mi punto de vista sobre la importancia del conocimiento al momento de realizar el diseño y desarrollo de un ventilador mecánico, pues actualmente nos encontramos trabajando en uno y les voy a ser bien sincero: Nos estamos enfrentando a muchos problemas, vamos avanzando y seguimos aprendiendo.

Más adelante les platicaré del proyecto, pues necesitamos apoyo de empresas biomédicas para conseguir insumos y refacciones que necesitamos para validar ante las instituciones reguladoras.

Por lo pronto, haré un breve texto (ustedes saben que no) de los principios que necesitamos entender como biomédicos, para aportar conocimiento sólido al momento de trabajar con un equipo multidisciplinario.

Antes quiero aclarar, solo expondré los puntos más importantes y con ello una metodología a seguir, para que en caso de que te encuentres trabajando en un proyecto parecido, sepas que conocimientos necesitas, para aportarlos a tu equipo multidisciplinario. O en caso de que ya tengas un prototipo, hagas las preguntas correctas y siempre logremos lo siguiente: Desarrollar tecnología médica clínicamente funcional, para salvaguardar la vida de un paciente. Esto implica pensar en el bienestar del usuario y el paciente y en segundo plano, con cuanto te vas hacer rico.

Bien. ¿Por dónde empezamos?

CONTEXTO NACIONAL E INTERNACIONAL SOBRE LA FABRICACIÓN DE VENTILADORES

Si queremos desarrollar un ventilador con más de 16 modos ventilatorios, será un poco complicado. Platicando con colegas de Inglaterra, Estados Unidos y Corea del Sur, les pregunté: En sus empresas y con todo el apoyo de recursos materiales y económicos, más el tiempo de diseño y pruebas en pacientes ¿Cuánto tiempo tardan en mejorar el modelo de un ventilador mecánico? Ya no fabricarlo de cero, solo cambiar el modelo. Me contestaron que, en promedio, son tiempos de diseño y fabricación, pruebas y validaciones de un año y medio.

¿Qué quiere decir? Que cuando lanzan al mercado un equipo médico nuevo, ya están trabajando al 25% del diseño del próximo modelo. ¿Interesante no? Esto nos demuestra que para que desarrollemos una industria autónoma en México y Latinoamérica, puede tomarnos fácil más de 7 años. Pero no todo está perdido. Les contaré una breve experiencia de porque siempre he dicho: Si al norteamericano lo va salvar su economía, al Latino lo va salvar su ingenio.

Me encontraba en Europa, tomando un curso de certificación. Llegamos al aula de clases y empecé a ver que llegaban ingenieros ingleses, alemanes, franceses y españoles. Parecíamos un chiste. Lo primero que pensé fue: Estos güeros guapos altos de 1.80 y ojos azules, me van a cepillar. ¿A dónde carajo me metí?

El expositor puso un problema práctico: Tenemos un centro de fusibles que acaban de hacer corto. ¿Cuál es el procedimiento de seguridad que debemos seguir? El expositor no buscaba como tal resolver el problema, solo quería que hiciéramos la metodología.

Pos ya saben. Mis amigos güeros guapos altos de 1.80 y ojos azules, explicaron que para poder resolver este problema necesitamos llamar a los técnicos de electricidad y levantar el reporte. Posteriormente tomar fotos del daño y realizar un informe, para después solicitar el centro de fusibles completo, seguir las instrucciones de instalación y cambiarlo. No sin antes, ponerse guantes de carnaza, traje de aislante eléctrico, botas no conductoras, casco y lentes.
¿Qué contesté yo? Bueno, pues yo le puse unos cablecitos (unos pinches diablitos perrones) y los uní a cada nodo de los fusibles y jaló.
Está demás decirte que no pasé ese módulo del curso. Pero no fue culpa mía. En México y latinoamérica trabajamos con lo que tenemos. Nuestro nivel de inventiva es tan alto, que si quisiéramos conquistaríamos el mundo, pero no queremos o no nos dejan, más bien no nos dejan. Me di cuenta que como latinos no le tenemos miedo a la muerte y el no temerle a la muerte, es nuestra mayor ventaja.

Cuándo se acabaron los ventiladores ¿Quiénes fueron los primeros en tomar un arduino y hacer prototipos? Los latinos.
Y es aquí la médula del problema, que como el corazón frio de mi exnovia, nunca pude tocar o encontrar, da igual.

¿Por qué desarrollar un ventilador mecánico? ¿Qué nos impulsa? ¿Acaso nos cortó nuestra novia o novio y porque gimnasios están cerrados lo único que nos mantiene entretenidos para no llorar es construir un equipo médico? Cual sea la razón, todas son correctas.

De acuerdo a los análisis estadísticos, en las próximas semanas estaremos en un aumento considerable de población infectada que va necesitar un ventilador como tratamiento. Y casualmente, no tenemos la infraestructura para solventarlo. Debemos considerar lo siguiente:

1. Actualmente existe una alta demanda de ventiladores, insumos y refacciones para el sector público y privado a nivel nacional y también con eso los precios se han disparado (Gente que nunca habíamos visto en la biomédica, de repente ya están vendiendo cosas y quien sabe de dónde).
2. Las empresas fabricantes, están dando prioridad a sus países, por lo tanto, mucha de la importación y distribución está siendo detenida de 30 a 90 días.
3. El sector salud no estaba preparado para una situación así, y está buscando a nivel federal la manera de solventar la compra de ventiladores externamente con empresas “nuevas” que puedan traer de países como china y Estados unidos.
4. El covid 19 continúa avanzando, y la población muy pronto comenzará a demandar servicios de salud especializados.
5. Es la marea que necesitábamos para indicar que la ing. biomédica también juega en el mapa.
¿Qué quiere decir esto? Bueno, que no tenemos el tiempo de desarrollar un ventilador de hasta 16 modos ventilatorios y de alta gama, pero si podríamos enfocarnos a desarrollar un ventilador que nos proporcione los modos ventilatorios más básicos para salir del problema.

1. CONSEJO 1. Establecer el objetivo principal: Desarrollar un ventilador con las funciones básicas bien medido, bien controlado, bien validado, que nos ayude a salir del problema.

Muy bien beto, ya lo sabemos ¿Por dónde empezamos?
Empecemos por los conceptos más básicos de ventilación. E iniciamos por donde muere el pez: Por la boca.

Debemos tener en claro lo siguiente: Un ventilador es un equipo médico que busca brindar aire y oxigeno de manera controlada, para ayudar a la mejora del paciente con alguna enfermedad ventilatoria. Llamémosla insuficiencia respiratoria. Si el ventilador no hace lo anterior, mal, error, muy mal, no sirve. Por eso les digo amiguitos, ventilación no es meter aire a lo loco. Debemos entender cómo funciona la cosa y partir del modelo fisiológico y anatómico.

2. CONSEJO 2: Para desarrollar un ventilador, necesitamos comprender las partes anatómicas y fisiológicas que lo componen y relacionan al sistema ventilatorio del cuerpo humano. Si entendemos esta parte, integrar mecanismos de control externo será más sencillo y al hacer la caracterización de elementos de acuerdo a su sensibilidad, también. Por eso ¿Cuáles son las partes que conforman el sistema ventilatorio?

• Vías respiratorias superiores: Que comprenden nariz, faringe y estructuras complementarias.
• Vías respiratorias inferiores: Laringe, tráquea, bronquios y pulmones.

En esta parte quiero que establezcamos algunos puntos de la ingeniería: Básicamente las estructuras anteriores (excepto los pulmones, esos son el tanque de recepción a cierto volumen), podemos imaginarlas más o menos como un conducto, una tubería por la cual pasaremos un gas a determinado flujo y presión. Es aquí donde debemos entender una relación interesante: Existirá un flujo, solo si el volumen es diferente de cero (esto lo vamos a relacionar más adelante con la presión atmosférica). Esta relación nos indica que existen parámetros que debemos considerar al realizar un desplazamiento de un gas por una línea de conducción: Presión, volumen, flujo, caudal, resistencia, líneas de corriente, área transversal, perdidas continuas, densidad del gas entre muchos otros.

3. CONSEJO 3: Es importante comprender los conceptos básicos de presión, flujo y volumen, aplicados a una tubería, de acuerdo a las características físicas y químicas del oxígeno. Muchas veces queremos empezar directamente a diseñar un equipamiento médico, sin partir de los principios fundamentales y su modelo en el cuerpo humano. Recordemos: El sistema ventilatorio está constituido por elementos que hacen un direccionamiento del aire y oxigeno hasta el alveolo y con ello conseguir una presión alveolar efectiva, no olvidemos esto, presión alveolar efectiva, ahí radica el secreto de un diseño ventilatorio.

¿Por qué nos interesa tanto la señora presión alveolar efectiva?
Es muy fácil, todo cuanto existe en nuestro cuerpo, se constituye de células y las células ocupan oxígeno para poder vivir. Estas morritas realizan todo un proceso complejo de metabolismo, donde aprovechan el oxígeno para generar energía y posteriormente desecharlo como dióxido de carbono. Importante este punto:

Nuestro cuerpo lleva un ciclo ventilatorio en cada respiración, en el cual se asegura de lo siguiente: Proveer de oxígeno y desechar el dióxido de carbono es un ciclo de equilibrio
y escala sumamente importante. Entonces, al momento de diseñar un sistema de ventilación, debemos garantizar que el oxígeno que vamos a proveer en cierta cantidad de volumen, flujo y presión, también debe salir en la misma proporción como dióxido de carbono. Lo que entra, debe de salir, porque si no sale, estamos fritos.

Continuará…
Betodbiomédica

BLOG- 50 Si no te mata el coronavirus, puede hacerlo un ventilador mal operado: La importancia de la práctica biomédica en la terapia ventilatoria. PARTE 2

Estamos en una situación delicada. Esta pandemia vino a recordarnos lo siguiente: La ingeniería biomédica, es una herramienta fundamental para el desarrollo de la práctica médica. Esta pandemia nos está mostrando la fragilidad del sistema de salud. La falta de desarrollo de la ciencia en México y la falta de reconocimiento a las actividades que salvaguardan la vida. Estamos ante una crisis, viviendo en la parte más formidable del huracán.

Las oportunidades vienen acompañadas de mucho dolor, catástrofe y lucha. Hoy estamos en mitad de una guerra silenciosa, que solo puede ganarse con la solidaridad, con la empatía, con el apoyo y con el trabajo en equipo. Esta situación romperá nuestro estilo de vida anterior, romperá prejuicios, romperá hábitos y rutinas. Un día, no sabemos cuándo, ganaremos la batalla, solo recuerden: Nada volverá a ser igual.

Gracias a todos ellos y ellas que se la están rompiendo. Gracias por dar tiempo de su vida, para regalarlo a un desconocido, a una persona que los necesita.
¡Gracias, y comenzamos!

Muy bien chicos, ya realizamos la evaluación de los suministros eléctricos y neumáticos de los ventiladores, ya evaluamos las condiciones técnicas y también realizamos los primeros test de operación. A veces solemos pensar que la tecnología médica simplemente debe instalarse, prenderse y conectar al paciente. Y no, si así fuera, la ingeniería biomédica no tiene ningún sentido de existir.

Antes de continuar con las cuestiones técnicas, quiero que entiendan lo siguiente: Un ventilador mecánico representa la oportunidad que nosotros le damos a un paciente para que mejore su estado de salud. ¿Entienden eso? Tenemos la responsabilidad en nuestras manos, para que un paciente se vaya pronto a casa.

Véanlo de la siguiente manera chicos, no encuentro un trabajo más noble, más bello, que ese que hace que las familias estén completas. Chicos de mantenimiento, valoren su trabajo, son importantes.

Bien, vamos a empezar la operación de los ventiladores.

Modos ventilatorios

Miren chicos, es muy importante que nosotros como línea de atención técnica, tengamos muy claro cuál es el impacto de la ventilación del paciente. Que entendamos que un ventilador es un equipo médico que, que asiste mecánicamente la función pulmonar espontanea cuando esta es inexistente o ineficaz , bajo condiciones de presión, flujo y volumen, y conm ello busca devolver al paciente su función respiratoria lo más normal posible.

En este caso, es un ventilador para pacientes neonatos, pediátricos y adultos. Algo que no debemos dejar pasar, es identificar cada uno de los modos ventilatorios que maneja. Intentaré explicar a grandes rasgos que es cada uno, para que nos quede claro la importancia de que cada modo ventilatorio funciona correctamente.

Siempre recuerden: Antes de realizar la entrega de un ventilador al médico para conectar al paciente, debemos realizar un test de cada modo ventilatorio y una prueba de los parámetros generales de operación, esto con el objetivo de que sea un equipo clínicamente funcional.

Empezamos:

Existen 2 tipos de ventilación principal, por volumen y por presión y a partir de ellos, podemos observar otros sub modos que nos ayudan para problemas respiratorios mas específicos.

Volumen controlado por volumen (VCV)

Es el modo de ventilación más básico de todos. Este provee un volumen corriente estable al paciente. Siempre es recomendable iniciar con dicho VCV, porque nos sirve para evaluar de manera rápida las condiciones respiratorias del paciente y con ello dar pie a identificar los problemas recurrentes.

Así como establecer los parámetros de trabajo base, que utilizaremos antes y después del destete. Yo les recomiendo que cuando hagan la prueba de este modo ventilatorio, asignen los valores siguientes:

Seleccionan este botoncito que se llama volumen corriente y lo pueden asignar entre 6 a 8 ml/Kg, este otro señor botón se llama PEEP, lo pueden asignar entre 5 a 10 cmH2O, la frecuencia respiratoria (FR) la asignamos a 20 a 30 ciclos por minuto, el botón de flujo lo podemos ajustar entre 30 a 60 lmp o en caso de que lo maneje como tiempo inspiratorio, de 0.5 a 0.8 segundos.

Ojo chicos, no les estoy diciendo que estos son parámetros para conectar a un paciente. Simplemente les estoy diciendo que son parámetros que yo suelo utilizar para probar el funcionamiento del equipo en determinado modo ventilatorio, en este caso VCV.

El doctor es quien indicará las condiciones clínicas de trabajo para el paciente. Nuestra función se limita al correcto funcionamiento del equipo, cuidarlo, revisarlo y atender cualquier falla relacionada con la técnica.

A mí en lo personal me gusta mucho este modo ventilatorio (VCV) en flujo continuo, porque de inmediato el médico puede identificar si existe obstrucción bronquial, deterioros bruscos en la relación de distensión estática por neumotórax entre muchas otras cosas. ¿Qué quiero decir? Verifiquemos que este modo ventilatorio trabaje bonito.

El otro modo de los chidos, es el de ventilación controlada por presión VCP. Ustedes me preguntarán ¿por qué existen 2 modos ventilatorios principales? Bueno, de acuerdo a las condiciones antropométricas del paciente, enfermedad, peso, talla, edad, si fuma, si práctica deporte, entre muchos otros, es el tipo de modo ventilatorio que usaremos. Sin entendemos profundamente estos 2, será más fácil para nosotros entiendes los modos combinados y modos tiempo y presión limitada o con compensación de fugas.

Tranquilos que llevamos prisa.
El modo de ventilación controlada por presión: Lo que busca este tipo de ventilación, es proporcionar una presión fija en determinado tiempo, que ocasiona un flujo inspiratorio al inicio de cada ciclado. Es un modo ventilatorio limitado por presión y ciclado por el tiempo. Esto ocasiona que el volumen corriente espirado dependa directamente de las características mecánicas del pulmón y su relación con la caja torácica.
Oiga Inge y ¿este modo ventilatorio para qué tipo de pacientes se usa? -Preguntó

Mire, la VCP se utiliza principalmente en pacientes que presentan fuertes infecciones y eso los descompensa cardiovascularmente, por ende, pueden generar grandes volúmenes espiratorios de CO2, que necesitamos garantizar que circulen. Algunos doctores lo emplean para pacientes bariátricos, que, de acuerdo a su antropometría y peso, necesitan mayor presión de oxígeno, para llevar acabo la difusión en el alveolo.

Ninguna es mejor que otra. Dependen de las condiciones y características de cada paciente, así como de las observaciones clínicas de los médicos. Como les dije anteriormente, nosotros nos enfocamos al equipo y su técnica. Pero debemos tener bien claro, cuales con las implicaciones más importantes que lleva realizar un check list completo.

Podemos hablar de los demás modos ventilatorios, pero no tenemos tanto tiempo. Lo que quiero que entiendan es que tenemos una responsabilidad en conjunto y eso nos obliga a realizar un trabajo completo y con conocimiento de causa.
Imaginen un momento: Que al rato que ingresen al paciente, le digamos al doctor que realizamos una instalación correcta del equipo, que evaluamos las condiciones de suministro, que conectamos cada elemento del circuito de paciente y que además evaluamos los 2 modos ventilatorios más importantes: VCV y VCP.

Sin duda, el doctor empezará por respetar un poco más nuestro trabajo. Nos tomará más cuenta y sentirá que puede apoyarse en nosotros para resolver un problema. A esto amigos se le llama ganar terreno. La única manera de hacerse de un renombre es demostrando con conocimiento y acciones, de que estamos hechos.

Inge, ya llegaron los pacientes ¿Podemos ingresarlos? -Comento el jefe de mantenimiento
Sí, ya estamos listos.

PD. No se olviden de apoyarnos con el proyecto de las caretas.
En colaboración varias empresas de biomédica e impresión 3D, estamos imprimiendo y armando caretas de protección para personal clínico con el objetivo de brindar una barrera física, que ayude a disminuir la probabilidad de contagio.

Esta actividad no la realizamos con fines de lucro, la desarrollamos para apoyar a nuestros colegas que trabajan en hospital, haciendo frente al coronavirus y cuentan con muy pocas herramientas para ello.

Empezaremos en la ciudad de León, para posteriormente llevarlo a diferentes municipios. Invitamos a que más empresas se sumen y apoyemos a nuestros colegas.
Si les interesa apoyarnos, por favor al correo: medica@intelligeo.com o al teléfono 477 671 7313 Mándanos mensaje y con gusto aclaramos tus dudas

Betodbiomédica