Las soluciones a los problemas médicos que ofrece el Ventilador mecánico Resiliencia

El ventilador mecánico (VM) Resiliencia, desarrollado por ingenieros del Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnología (Cedenna) y médicos de la Dirección de Postítulos y Postgrados de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Santiago (Usach), fue escogido por Corfo entre los proyectos que recibirán apoyo para escalar su producción.

Un reconocimiento al esfuerzo

“Es un reconocimiento al esfuerzo de este equipo multidisciplinario de físicos, ingenieros y médicos que trabajó en la creación de un dispositivo con características únicas para el tratamiento de pacientes con COVID-19”, señaló la Dra. Dora Altbir, directora de Cedenna.

Diseñado por el MIT

El desarrollo del VM Resiliencia “ha considerado todas las necesidades para una correcta terapia de pacientes con COVID-19”, señala el doctor Pedro Chaná de la Dirección de Postgrado de Ciencias Médicas en la Usach y explica que, por ejemplo, el ventilador de emergencia diseñado por el MIT, con base en tecnología “Ambu”, está orientado a una ventilación de soporte inicial y no a una prolongada, tal como requieren los pacientes de COVID-19.

Sistema “Ambu”

Omar Daud, doctor en ingeniería mecatrónica e investigador del Cedenna explicó que en el caso del sistema “Ambu”: “las propiedades elásticas cambian constantemente con el uso y, por ende, el flujo de aire se hace cada vez más difícil de controlar correctamente. Esta situación podría volverse catastrófica en el uso prolongado sin un sofisticadísimo control. Por esto y otras consideraciones, se decidió hacer un prototipo de ventilador con un arreglo de válvulas y sensores que utiliza la red de gases de los hospitales”.

Consumo de oxígeno más eficiente

Otra ventaja del prototipo VM Resiliencia es su consumo de oxígeno, que es más eficiente que el de los que funcionan con turbinas. “Este dato es importante debido a que la gran cantidad de personas en ventilación ha llevado a un consumo inusitado de oxígeno, estresando la red de gases de los hospitales. En este sentido VM-Resiliencia utiliza sólo el oxígeno que el paciente requiere”, alerta el ingeniero y doctor en Física del Cedenna, Álvaro Espejo.

Un solo manejar más ventiladores a la vez

La falta de profesionales de la salud marcó un nuevo desafío al equipo interdisciplinario de Cedenna, quienes automatizaron algunas funciones del ventilador, permitiendo que un solo médico pueda manejar más ventiladores a la vez. “En estos últimos días, la falta de profesionales de la salud se ha tornado un problema crítico. El prototipo VM Resiliencia es computarizado con un panel de control integrado con pantalla táctil y cuenta con una interfaz de usuario amigable e intuitiva, para que el personal de la salud pueda manejarlo de manera sencilla”, agrega el Dr. Gabriel de la Fuente, médico de la Dirección de Postgrado de la Usach, con amplia experiencia en el tratamiento de pacientes críticos.

El ventilado mecánico Resiliencia emplea el modo de ventilación PRVC, el cual es recomendado para el tratamiento de pacientes críticos por COVID, ya que disminuye la posibilidad de la generación de barotraumas

Un salto tecnológico importante

El doctor De la Fuente, comenta que “el VM Resiliencia es un salto tecnológico importante para la salud de nuestro país. Su sistema computarizado de válvulas permite el mismo control digital que un equipo comercial. Presenta ventajas y es más confiable que el sistema basado en bolsa de respirador manual tipo “Ambu”. En las pruebas que hemos hecho ha funcionado perfectamente para las necesidades que tienen los pacientes de COVID-19-19”.

El dispositivo VM Resiliencia fue fabricado para funcionar ininterrumpidamente por semanas. Esto es muy importante en el tratamiento de pacientes con el SARS-CoV-2, porque la experiencia internacional acumulada señala que en algunos casos los enfermos pueden permanecer hasta tres semanas conectados al respirador.

A un paso de la certificación y producción a escala

El dispositivo ya superó diversas pruebas de manera exitosa, fue presentado a los asesores del Ministerio de Salud y se hicieron pruebas clínicas en el Hospital Félix Bulnes.

Los próximos pasos para el VM Resiliencia son completar las fases de acreditación definidas por el Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación para que pueda entrar a fase de producción a escala.

Costos 7 veces más económico

El costo de este ventilador mecánico se estima en cerca de 7 veces menos que los dispositivos que se han importado. Los insumos con que se fabricó el VM Resiliencia se encuentran en el mercado local.

La historia del VM Resiliencia

El proyecto se inició en abril cuando las noticias de la pandemia en países como España e Italia alertaron a los investigadores sobre la necesidad de contar con ventiladores para una posible sobredemanda por el número de personas enfermas. Dora Altbir, directora de centro de investigación Cedenna (albergado en la Usach) se puso en contacto con los ingenieros Omar Daud y Álvaro Espejo, quienes lideran esta iniciativa para desarrollar un ventilador hecho en Chile que pudiera estar disponible para los difíciles días que podrían venir. Los ingenieros buscaron la asesoría de los médicos Pedro Chaná y Gabriel de la Fuente, de la Dirección de Postgrado de Ciencias Médicas de la misma casa de estudios para comenzar el diseño y la fabricación del dispositivo.

El desarrollo se prolongó por varias semanas hasta que el ventilador estuvo programado para controlar tres variables fundamentales para el tratamiento de pacientes con COVID-19-19: flujo de aire, presión y ritmo respiratorio.

El desarrollo de VM Resiliencia es el resultado de un fuerte trabajo colaborativo del grupo de ingenieros del Cedenna integrado por Matías Targarona, Carlos Eugenio, Sebastián Sepúlveda, Milenko Espinosa, Fabián Araneda, Omar Daud y Álvaro Espejo, gestionado por Dora Altbir y con la colaboración de Frank y Héctor Miranda. El grupo trabajó en el Laboratorio de Magnetismo del Departamento de Física de la Usach, con la asesoría permanente de los doctores Pedro Chaná y Gabriel de la Fuente, de la Dirección de Postgrados de Ciencias Médicas de la Usach. 

Características técnicas del dispositivo

El dispositivo VM Resiliencia está basado principalmente en tres aspectos fundamentales: la toma de aire y oxígeno disponibles en la red hospitalaria; un sistema de válvulas, sensores de flujo y presión, y una electrónica/software usados para controlar, en presión y flujo, la erogación de aire al paciente.

Sus principales ventajas

• El médico tratante puede modificar todos los parámetros de respiración, mediante una interfaz de usuario intuitiva y amigable implementada a través de una pantalla táctil.
• Se conecta a la red de gases hospitalaria y realiza un uso eficiente del oxígeno.
• Las piezas pueden obtenerse de varios fabricantes, lo que ayuda a evitar desabastecimiento en la cadena de suministro.
• Puede ser fabricado en serie.
• No utiliza componentes médicos específicos de la cadena de suministro; no utiliza globos (Ambu) o elementos móviles que complejicen la manipulación del dispositivo.
• Emplea principios de diseño de la mecánica de fluidos, para minimizar la dependencia de componentes específicos.
• Su funcionamiento garantiza su uso de forma permanente e ininterrumpida.
• Modo asistido por control de volumen regulado por presión (tipología PRVC), que es una evolución al clásico modo de ventilación de control sólo por volumen.