Un pulmón de hierro , también conocido como ventilador de tanque o tanque bebedero , es un tipo de ventilador de presión negativa (VPN); un respirador mecánico que encierra la mayor parte del cuerpo de una persona y varía la presión del aire en el espacio cerrado para estimular la respiración. [1] [2] [3] [4] Ayuda a respirar cuando se pierde el control de los músculos o cuando el trabajo respiratorio excede la capacidad de la persona. [1] La necesidad de este tratamiento puede deberse a enfermedades como la poliomielitis y el botulismo y ciertos venenos (por ejemplo, barbitúricos, tubocurarina ).
Pulmón de acero | |
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ICD-9-CM | 93,99 |
Malla | D015919 |
El uso de pulmones de hierro es en gran parte obsoleto en la medicina moderna, ya que se han desarrollado terapias respiratorias más modernas, [5] y debido a la erradicación de la poliomielitis en la mayor parte del mundo. [6] Sin embargo, en 2020, la pandemia de COVID-19 revivió cierto interés en el dispositivo como un sustituto barato y fácilmente producible de los ventiladores de presión positiva , que se temía que fueran superados en número por posibles víctimas que necesitaban temporalmente respiración asistida artificial. [7] [8] [9] [10]
Diseño y función
El pulmón de hierro es típicamente un gran cilindro horizontal, en el que se coloca a una persona, con la cabeza sobresaliendo de un agujero en el extremo del cilindro, de modo que su cabeza (particularmente la nariz y la boca) está fuera del cilindro, expuesta al aire ambiente. , y el resto de su cuerpo sellado dentro del cilindro, donde la presión del aire sube y baja continuamente para estimular la respiración. [1] [2] [3] [11] [12]
Para hacer que el paciente inhale, se bombea aire fuera del cilindro, lo que provoca un ligero vacío, lo que hace que el pecho y el abdomen del paciente se expandan (extrayendo aire del exterior del cilindro, a través de la nariz o boca expuesta del paciente, hacia sus pulmones). Luego, para que el paciente exhale, el aire dentro del cilindro se comprime ligeramente (o se permite que se iguale a la presión ambiental de la habitación), lo que hace que el tórax y el abdomen del paciente colapsen parcialmente, forzando el aire a salir de los pulmones, mientras el paciente exhala el aire. a través de su boca y nariz expuestas, fuera del cilindro. [1] [2] [3] [11] [12]
Ejemplos del dispositivo incluyen el respirador Drinker, el respirador Emerson y el respirador Both. Los pulmones de hierro pueden accionarse manual o mecánicamente, pero normalmente son accionados por un motor eléctrico conectado a un diafragma de bombeo flexible (comúnmente opuesto al extremo del cilindro de la cabeza del paciente). [2] También se desarrollaron más grandes pulmones de hierro "tamaño de una habitación", lo que permite la ventilación simultánea de varios pacientes (cada uno con sus cabezas que sobresalen de aberturas selladas en la pared exterior), con suficiente espacio interior para una enfermera o un terapeuta respiratorio para ser dentro de la habitación sellada, atendiendo a los pacientes. [2]
Las versiones más pequeñas del pulmón de hierro para un solo paciente incluyen el llamado ventilador de coraza (llamado así por la coraza , una armadura corporal que cubre el torso ). El ventilador de coraza encierra solo el torso del paciente, o el pecho y el abdomen, pero por lo demás funciona esencialmente igual que el pulmón de hierro de tamaño completo original. Una variación ligera del ventilador de coraza es el ventilador de chaqueta o el ventilador de poncho o impermeable , que utiliza un material impermeable flexible (como plástico o goma) estirado sobre un marco de metal o plástico sobre el torso del paciente. [1] [7] [13] [14]
Método y uso
Los seres humanos, como la mayoría de los mamíferos, respiran por presión negativa : [15] la caja torácica se expande y el diafragma se contrae, expandiendo la cavidad torácica . Esto hace que la presión en la cavidad torácica disminuya y los pulmones se expandan para llenar el espacio. Esto, a su vez, hace que la presión del aire dentro de los pulmones disminuya (se vuelve negativa, en relación con la atmósfera) y el aire fluye hacia los pulmones desde la atmósfera: inhalación . Cuando el diafragma se relaja, sucede lo contrario y la persona exhala . Si una persona pierde parte o toda la capacidad de controlar los músculos involucrados, la respiración se vuelve difícil o imposible.
Invención y uso temprano
Desarrollo inicial
En 1670, al científico inglés John Mayow se le ocurrió la idea de la ventilación con presión negativa externa. Mayow construyó un modelo que consta de fuelles y una vejiga para aspirar y expulsar aire. [16] El primer ventilador de presión negativa fue descrito por el médico escocés John Dalziel en 1832. El uso exitoso de dispositivos similares se describió unos años más tarde. Los primeros prototipos incluían un "Spirophore" de fuelle manual diseñado por el Dr. Woillez de París (1876), [17] y una caja de madera hermética diseñada específicamente para el tratamiento de la poliomielitis por el Dr. Stueart de Sudáfrica (1918). La caja de Stueart estaba sellada en la cintura y los hombros con arcilla y accionada por fuelles motorizados. [18]
Bebedero y tanque Shaw
Sin embargo, el primero de estos dispositivos en ser ampliamente utilizado fue desarrollado en 1928 por Drinker y Shaw de los Estados Unidos. [19] El pulmón de hierro, a menudo referido en los primeros días como el "respirador bebedor", fue inventado por Philip Drinker (1894-1972) y Louis Agassiz Shaw Jr. , profesores de higiene industrial en la Escuela de Salud Pública de Harvard . [20] [21] [22] [23] La máquina funcionaba con un motor eléctrico con bombas de aire de dos aspiradoras. Las bombas de aire cambiaron la presión dentro de una caja metálica hermética rectangular, aspirando aire hacia adentro y hacia afuera de los pulmones. [24]
El primer uso clínico del respirador Drinker en un ser humano fue el 12 de octubre de 1928 en el Boston Children's Hospital de EE. UU. [21] [25] El sujeto era una niña de ocho años que estaba casi muerta como resultado de una insuficiencia respiratoria debida a la poliomielitis . [23] Su espectacular recuperación, menos de un minuto después de haber sido colocada en la cámara, ayudó a popularizar el nuevo dispositivo. [22]
Variaciones
El fabricante de Boston Warren E. Collins comenzó la producción del pulmón de hierro ese año. [26] [27] Aunque inicialmente se desarrolló para el tratamiento de víctimas de intoxicación por gas de carbón , su uso más famoso fue a mediados del siglo XX para el tratamiento de la insuficiencia respiratoria causada por la poliomielitis. [20]
El fisiólogo danés August Krogh , al regresar a Copenhague en 1931 de una visita a Nueva York donde vio la máquina Drinker en uso, construyó el primer respirador danés diseñado para fines clínicos. El dispositivo de Krogh se diferenciaba del de Drinker en que su motor funcionaba con agua de las tuberías de la ciudad. Krogh también hizo una versión de respirador infantil. [28]
En 1931, John Haven Emerson (5 de febrero de 1906 - 4 de febrero de 1997) introdujo un pulmón de hierro mejorado y menos costoso. [29] [30] El pulmón de hierro de Emerson tenía una cama que podía deslizarse dentro y fuera del cilindro según fuera necesario, y el tanque tenía ventanas de portal que permitían a los asistentes introducir la mano y ajustar las extremidades, las sábanas o las compresas calientes. [24] Drinker y la Universidad de Harvard demandaron a Emerson, alegando que había infringido los derechos de patente. Emerson se defendió argumentando que tales dispositivos de salvamento deberían estar disponibles gratuitamente para todos. [24] Emerson también demostró que todos los aspectos de las patentes de Drinker habían sido publicados o utilizados por otros en épocas anteriores. Dado que una invención debe ser nueva para ser patentable, la publicación / uso previo de la invención significaba que no era nueva y, por lo tanto, no podía patentarse. Emerson ganó el caso y las patentes de Drinker fueron declaradas inválidas.
El primer pulmón de hierro del Reino Unido fue diseñado en 1934 por Robert Henderson, un médico de Aberdeen. Henderson había visto una demostración del respirador Drinker a principios de la década de 1930 y construyó un dispositivo propio a su regreso a Escocia. Cuatro semanas después de su construcción, se utilizó el respirador Henderson para salvar la vida de un niño de 10 años de New Deer, Aberdeenshire, que padecía poliomielitis. A pesar de este éxito, Henderson fue reprendido por usar secretamente las instalaciones del hospital para construir la máquina. [31] [32]
Ambos respirador
El respirador Both , un ventilador de presión negativa, se inventó en 1937 cuando la epidemia de poliomielitis de Australia creó una necesidad inmediata de más máquinas de ventilación para compensar la parálisis respiratoria. Aunque el modelo Drinker fue eficaz y salvó vidas, su uso generalizado se vio obstaculizado por el hecho de que las máquinas eran muy grandes, pesadas (alrededor de 750 libras), voluminosas y caras. En los Estados Unidos, una máquina para adultos costaba alrededor de $ 2000 en 1930 y £ 2000 entregadas a Melbourne en 1936. El costo en Europa a mediados de la década de 1950 era de alrededor de £ 1500. En consecuencia, había pocos dispositivos Drinker en Australia y Europa. [33]
El Departamento de Salud de Australia Meridional pidió a los hermanos Edward y Don Both de Adelaide que crearan un "pulmón de hierro" económico. [34] El ingeniero biomédico Edward Both diseñó y desarrolló un respirador de gabinete hecho de madera contrachapada que funcionaba de manera similar al dispositivo Drinker, con la adición de un diseño de dos válvulas que permitía el acceso temporal al cuerpo del paciente. [33] Mucho más barato de fabricar (solo £ 100) que la máquina Drinker, el respirador Both también pesaba menos y podía construirse y transportarse más rápidamente. [33] [35] Tal era la demanda de las máquinas que a menudo los pacientes las usaban una hora después de la producción. [36]
Al visitar Londres en 1938 durante otra epidemia de polio, ambos produjeron respiradores adicionales allí que atrajeron la atención de William Morris (Lord Nuffield), un fabricante de motores y filántropo británico. Nuffield, intrigado por el diseño, financió la producción de aproximadamente 1700 máquinas en su fábrica de automóviles en Cowley y las donó a hospitales en todas partes de Gran Bretaña y el Imperio Británico. [36] Pronto, los respiradores Both-Nuffield pudieron ser producidos por miles a aproximadamente una décima parte del costo del diseño estadounidense. [34] A principios de la década de 1950, había más de 700 pulmones de hierro Both-Nuffield en el Reino Unido, pero solo 50 dispositivos bebederos. [37]
Epidemia de polio
Hileras de pulmones de hierro llenaron las salas de los hospitales en el punto álgido de los brotes de polio de las décadas de 1940 y 1950, ayudando a los niños y a algunos adultos con polio bulbar y polio bulboespinal. Un paciente de polio con un diafragma paralizado normalmente pasaría dos semanas dentro de un pulmón de hierro mientras se recupera. [38] [39]
Desarrollo y uso modernos
Los programas de vacunación contra la poliomielitis prácticamente han erradicado nuevos casos de poliomielitis en el mundo desarrollado. Debido a esto, y al desarrollo de los ventiladores modernos y al uso generalizado de la intubación traqueal y la traqueotomía , el pulmón de hierro ha desaparecido en su mayor parte de la medicina moderna. En 1959, había 1.200 personas que usaban respiradores de tanque en los Estados Unidos, pero en 2004 solo había 39. [38] En 2014, solo quedaban 10 personas con un pulmón de acero. [40]
Reemplazo
Los sistemas de ventilación de presión positiva son ahora más comunes que los sistemas de presión negativa. Los ventiladores de presión positiva funcionan insuflando aire en los pulmones del paciente mediante intubación a través de las vías respiratorias; se utilizaron por primera vez en el Hospital Blegdams , Copenhague , Dinamarca, durante un brote de poliomielitis en 1952. [1] [41] [42] Resultó un éxito y pronto reemplazó al pulmón de hierro en toda Europa.
El pulmón de hierro tiene ahora un lugar marginal en la terapia respiratoria moderna . La mayoría de los pacientes con parálisis de los músculos respiratorios utilizan ventiladores mecánicos modernos que empujan aire hacia las vías respiratorias con presión positiva. Estos son generalmente eficaces y tienen la ventaja de no restringir los movimientos de los pacientes o la capacidad de los cuidadores para examinar a los pacientes de manera tan significativa como lo hace un pulmón de acero.
Uso continuado
A pesar de las ventajas de los sistemas de ventilación positiva, la ventilación con presión negativa es una aproximación más real de la respiración fisiológica normal y da como resultado una distribución más normal del aire en los pulmones. También puede ser preferible en ciertas condiciones raras, [1] como el síndrome de hipoventilación central , en el que la falla de los centros respiratorios medulares en la base del cerebro da como resultado que los pacientes no tengan control autónomo de la respiración. Al menos un paciente con poliomielitis, Dianne Odell , tenía una deformidad de la columna que hacía que el uso de ventiladores mecánicos estuviera contraindicado . [43]
Hay pacientes que hoy en día todavía utilizan las máquinas más antiguas, a menudo en sus hogares, a pesar de la dificultad ocasional de encontrar las distintas piezas de repuesto. [44] Joan Headley de Post-Polio Health International dijo que al 28 de mayo de 2008, había alrededor de 30 pacientes en los EE. UU. Que todavía usaban un pulmón de hierro. [45] Esa cifra puede ser inexactamente baja; Houston solo tenía 19 pacientes con pulmón de hierro viviendo en casa en 2008. [46] Martha Mason de Lattimore, Carolina del Norte , murió el 4 de mayo de 2009, después de pasar 60 de sus 72 años en un pulmón de hierro. [47]
El 30 de octubre de 2009, June Middleton de Melbourne, Australia , quien había sido inscrita en el Libro Guinness de los Récords como la persona que pasó más tiempo en un pulmón de hierro, murió a los 83 años, después de haber pasado más de 60 años en su pulmón de hierro. . [48]
En 2013, las organizaciones de Post-Polio Health International (PHI) estimaron que solo había entre seis y ocho usuarios de pulmón de hierro en los Estados Unidos; a 2017, su director ejecutivo no conocía ninguno. Sin embargo, surgieron informes de prensa de al menos tres (quizás los últimos tres) [49] usuarios de tales dispositivos, [50] despertando interés entre los miembros de la comunidad de MakerSpace , como Naomi Wu [51], en la fabricación de componentes obsoletos. , particularmente las juntas. [52] Otro es el abogado retirado Paul Alexander , de 74 años, de Dallas. [53]
Pandemia de COVID-19
A principios de 2020, en reacción a la pandemia de COVID-19 , para abordar la urgente escasez mundial de ventiladores modernos (necesarios para pacientes con enfermedad avanzada y grave de COVID-19 ), algunas empresas desarrollaron prototipos de nuevas versiones del pulmón de hierro de fácil producción. . Estos desarrollos incluyeron:
- un "exovent" compacto del tamaño de un torso desarrollado por un equipo en el Reino Unido , que incluía la Universidad de Warwick , el Royal National Throat Nose and Ear Hospital , el Marshall Aerospace and Defense Group , el Imperial College Healthcare NHS Trust , junto con equipos de médicos clínicos, académicos, fabricantes, ingenieros y científicos ciudadanos; [7] [54]
- un pulmón de hierro de tamaño completo desarrollado en los Estados Unidos por un equipo dirigido por Hess Services, Inc., de Hays, Kansas . [9] [10]
Ver también
- Ventilador de presión negativa
- Ventilador mecanico
- Respirador
- Ventilación con presión positiva
- Terapeuta respiratorio
Referencias
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Otras lecturas
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- Margaret Atwood menciona un pulmón de hierro en su libro Cat's Eye
- Peg Kehret menciona el uso de un pulmón de hierro en su libro autobiográfico, Small Steps: The Year I Got Polio
- Elizabeth Berg comparte una ficción de la historia real de Pat Raming, la primera mujer que dio a luz a un bebé mientras estaba en un pulmón de acero, en su libro, Todos somos bienvenidos aquí. 2006.
- Respiration Without Breathing - sobre el "barospirator" de Thunberg construido por John Emerson.
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enlaces externos
- "Pulmón de acero." Biblioteca de Ciencias de la Salud Claude Moore, Universidad de Virginia
- Ambos respiradores en el Museo Powerhouse