Mënyra për të parandaluar transmetimin e COVID-19 në spitale

Studiuesit po zhvillojnë mjete të thjeshta dhe të lira – si një ventilator DIY – për të trajtuar pacientët në mënyrë më efektive dhe për të parandaluar transmetimin e sëmundjes në spitale.

Përhapja e shpejtë e spitaleve të mbingarkuara COVID-19 që nuk ishin në gjendje të luftonin me numrin në rritje të pacientëve, shumë prej tyre kërkonin ventilator dhe kujdes tjetër kritik. Kushte të tilla mund të vënë në rrezik punëtorët mjekësorë. Tani studiuesit po studiojnë metoda për të rritur sigurinë dhe efikasitetin e spitalit gjatë pandemisë.

Një mungesë e ventilatorëve shpëtues, që zakonisht kushtojnë rreth 30,000 dollarë secili, goditi veçanërisht spitalet.

“Duke ndërtuar një ventilator të thjeshtë dhe të lirë, ne mund të ndihmojmë në lehtësimin e kësaj barre për stafin mjekësor,” tha Mohamed Amine Abassi, një student doktorature në mekanikën e lëngjeve.

Bazuar në një prototip të hartuar nga këshilltari i tij, profesori i inxhinierisë Xiaofeng Liu, Abassi kryesoi një përpjekje me kolegët nga Universiteti Shtetëror i San Diegos dhe Universiteti i Kalifornisë San Diego për të ndërtuar një pajisje të tillë nga pjesë të gatshme – tuba plastikë, valvola presioni, lagështues – dhe një furnizim ajri. Pastaj ata e testuan atë.

Rezultatet paraprake të ndara në Takimin e 73-të Vjetor të Divizionit të Dinamikës së Fluideve të Shoqërisë Fizike Amerikane sugjerojnë që ventilator plotëson kërkesat thelbësore të vendosura nga Administrata e Ushqimit dhe Barnave. Është plotësisht i kontrollueshëm në tre parametra – presionin e ajrit, kohën e frymëzimit dhe presionin përfundimtar të frymëmarrjes pozitive (PEEP) – me plane për më shumë kontrolle në punë.

Abassi dhe Liu parashikojnë që ventilatorët të ndihmojnë jo vetëm spitalet e mbingarkuara në Shtetet e Bashkuara, por edhe në vendet në zhvillim dhe zonat rurale me infrastrukturë të kufizuar mjekësore. “Nëse ata mund ta ndërtojnë atë në shtëpi, ata mund ta përdorin atë,” tha Abassi. “Dhe ju mund të ndërtoni shumë prej këtyre ventilatorëve në një kohë shumë të shkurtër.”

Pacientët në ventilator të cilët kanë disa gjendje pulmonare të rëndësishme për COVID-19 me sëmundje themelore kronike të mushkërive shpesh do të marrin ilaçe si albuterol përmes një tubi endotrakeal. Ky trajtim relakson muskujt bronkial dhe përmirëson rrjedhën e ajrit në rrugët e frymëmarrjes të mushkërive të ngushta.

Një grup nga Universiteti Lehigh dhe Universiteti i Arkansas për Shkencat Mjekësore kërkuan metodat më efektive për administrimin e albuterolit përmes ventilatorit.

Ariel Berlinski dhe grupi i tij kryen eksperimente të karakterizimit të aerosolit në Universitetin e Arkansas. Rahul Rajendran në Lehigh përdori rezultatet për të hetuar shpërndarjen e ilaçeve përmes llogaritjeve.

“Objektivi i hulumtimit ishte të vlerësonte efikasitetin e shpërndarjes së ilaçeve kur lloji i nebulizerit dhe vendosja e tij ndryshonin në qarkun e ventiluesit”, tha Arindam Banerjee, një anëtar i grupit dhe një profesor i Lehigh i inxhinierisë mekanike dhe mekanikës.

Studiuesit zbuluan se një nebulizues vibrues (dhe jo avion) ​​i vendosur në anën e thatë të lagështuesit jep dozën më të lartë në mushkëri. Administrimi i albuterolit përmes intubimit punon në mënyrë më efektive për grimcat më të vogla, ndërsa administrimi oral është më efikas për grimcat më të mëdha.

“Rezultatet tona janë jetike për trajtimin e bazuar në ventilator mekanik,” tha Banerjee.

Edhe në rrethana optimale, punonjësit e kujdesit shëndetësor ende rrezikojnë të kontraktojnë COVID-19. Një aparat i ri respirator mund të zvogëlojë aerosolet e frymëmarrjes, të cilat dihet se transmetojnë virusin që shkakton sëmundjen.

Studiuesit nga Universiteti i Lirisë dhe Vapotherm menduan se si trajtimet e zakonshme të frymëmarrjes do të ndikonin në emetimet e aerosolit. Kështu që ata vendosën të provonin një model të propozuar për një maskë fytyre PVC të lidhur me thithjen, duke shtuar një kanul të hundës me shpejtësi të lartë – lloji i pajisjes me tub që sjell oksigjen në hundë.

Pastaj, me kontributin e ekspertëve mjekësorë, ata modeluan një dhomë spitali me dy pacientë dhe katër kujdestarë duke përdorur teknika shumë të sofistikuara llogaritëse. Sipas modelit të tyre, kur pacientët veshin aparatin e ri, më pak grimca arrijnë te punonjësit e kujdesit shëndetësor.

“Ajo përfaqëson një mënyrë të lirë për të zvogëluar përhapjen e ngjitjes në ajër duke përdorur furnizime që zakonisht gjenden në dhomat e spitalit,” tha kandidati i PhD inxhinierisë Reid Prichard. “Ky do të mbetet një mjet i rëndësishëm edhe pas mbarimit të pandemisë.”

Një grup tjetër nga Universiteti i Florida Jugore, i udhëhequr nga studenti PhD i inxhinierisë mekanike Anthony Perez, po heton se çfarë ndodh me çdo ndotës aerosoli që pacientët lëshojnë në një dhomë izolimi spitalor – dhe sa shpejt ndotësit largohen nga dhoma.

“Ndërsa shumë spitale po arrijnë kapacitetin, sigurimi i një dhome spitali është i sigurt për të hyrë pas një procedure gjeneruese të aerosolit – ose pas heqjes së një pacienti të mëparshëm, në mënyrë që punonjësit e higjienës të përgatisin dhomën – kërkon kohë të konsiderueshme”, tha Perez.

Sipas studiuesve, Qendrat për Kontrollin dhe Parandalimin e Sëmundjeve rekomandimet e ventilimit supozojnë se aerosolet që përmbajnë patogjen janë të përziera në mënyrë të përsosur brenda një dhome. Duke përdorur simulime numerike, grupi zbulon se kushtet e papërsosura të përzierjes ndikojnë ndjeshëm në mënyrën e shpejtë se ventilimi largon patogjenët nga një dhomë.

“Është për t’u habitur dhe disi shqetësuese që standardi për pastrimin e ajrit bazohet në atë që shumë njerëz do ta konsideronin një llogaritje të mbështjelljes së zarfit”, tha Perez.

Simulimet sugjerojnë që ndotësit e aerosolit mund të qëndrojnë në “zona të vdekura” për rreth 10 minuta në një dhomë tipike izolimi spitali. Ndërkohë, “qarqet e shkurtra” dëbojnë disa pako të ndotësve shpejt përpara se të shpërndahen.

“Hulumtimi ynë ilustron nevojën për një kornizë më të saktë, por jo të kushtueshme, për parashikimin e përqendrimeve të aerosolit në një dhomë spitalore arbitrare, veçanërisht në vlerësimin e nivelit të ekspozimit të punonjësve të kujdesit shëndetësor,” tha Perez.