工程师们提出了一种更安全的共用呼吸机的方法

随着越来越多的COVID-19患者出现急性呼吸窘迫，对共享呼吸机的想法存在很大争议。共享呼吸机需要将气管分成多个分支，以便两个或更多的患者可以连接到同一台机器上。

一些医师协会已经发布了一份联合声明不鼓励这种做法。他们说，这给患者带来了风险，因为很难确保每个患者吸入的空气量都是正确的。

来自麻省理工学院和布里格姆妇女医院的一组研究人员现在提出了一种分离呼吸机的新方法，他们认为这种方法可以解决这些安全问题。他们已经证明了其有效性实验室测试但他们仍然警告说，只有在病人生命危在旦夕的紧急情况下，才应该作为最后的手段使用。

“我们希望这种需要现成部件的方法最终能帮助那些极度需要的患者呼吸机麻省理工学院机械工程助理教授、布里格姆妇女医院胃肠病学家乔瓦尼·特拉弗索说。“我们认识到共用呼吸机不是护理的标准，像这样的干预措施只被推荐作为最后的手段。”

研究人员目前正在与第三方合作，以寻求美国食品和药物管理局的紧急使用授权，该管理局将临时批准在COVID-19大流行期间对患者使用这种方法。特拉弗索是一篇论文的资深作者，该论文描述了今天的新系统科学转化医学MIT和BWH的博士后斯里尼瓦桑(Shriya Srinivasan)是这项研究的主要作者。

个性化的流

呼吸机是一种通过放置在口腔或鼻子中的管子输送氧气，帮助人们呼吸的机器。COVID-19疫情增加了一种可能性，即美国的呼吸机数量可能不足以满足现在或未来可能出现的疾病浪潮中需要呼吸机的患者数量。此外，世界上其他国家一直难以获得足够的呼吸机来应对COVID-19疫情。

今年3月底，纽约市至少有一家医院开始在病人之间共用呼吸机，方法是在呼吸机上安装一个t型连接器，形成两个分支，其中一个分支连接到每个病人的呼吸管。当医生这样做时，他们必须非常紧密地匹配患者的体型、年龄和病情，因为每个患者接受的空气量是相同的(呼吸机产生的总空气量的一半)。

这种做法被认为是有风险的，部分原因是没有办法根据患者的病情变化来调整流量，使患者获得不同数量的空气。例如，当一个病人病情好转时，他或她的肺变得“更有弹性”，可以吸收更多的空气，这可能会带走另一个病人的空气。或者，如果一个病人出现肺萎陷，强烈的空气爆发可能转移到另一个病人，导致肺部损伤。

为了克服这些挑战，麻省理工学院的研究小组安装了流量阀，每个病人的分支都有一个，这样他们就可以控制每个病人接受的空气量。

斯里尼瓦桑说:“这些流量阀允许你根据每个病人的需求定制流量。”“他们还确保，如果一个病人的病情或快或慢地好转或恶化，都有办法适应。”

该装置还包括压力释放阀，可以防止过多的空气进入患者的肺部，以及安全措施，包括警报，当患者的空气摄入量发生变化时就会响起。

为了建立他们的装置，研究人员使用了通常可以在医院获得的部件。研究人员说，这些部件也可以在五金店买到并进行消毒。一个典型的呼吸机产生的气压足以同时供6到8名患者使用，但研究小组不建议使用一台呼吸机供2人以上使用，因为设置变得更加复杂。

模拟的场景

研究人员首先测试了他们的装置，使用呼吸机在猪和人工肺(一种模拟肺功能的机器)之间分流气流。通过改变人工肺的特性，他们可以模拟病人身上可能发生的许多变化;他们还表明，呼吸机的设置可以调整，以补偿他们。他们后来证明，他们可以用一台呼吸机给两只动物通风，并保持必要的空气流通。

研究人员说，这个系统应该能让医护人员更容易在病人病情改善或恶化时改变设置。研究人员还表明，如果一名患者出现肺萎陷，压力阀会自动释放可能流向另一名患者的额外压力。

研究人员目前正在与布里格姆妇女医院和马萨诸塞州总医院的流行病应对团队合作，在必要时部署这种方法。他们还创造了一个网站附带关于如何设置系统和获取正确部件的教程。

尽管他们认为这种方法克服了通常使共用呼吸机过于危险的许多挑战，但研究人员警告说，这仍然是最后的手段。

斯里尼瓦桑说:“从安全性和个性化方面考虑，这个系统无疑是一种改进。”“然而，除非是非常需要，否则我们不建议这么做。”

本文由麻省理工学院新闻(web.mit.edu/newsoffice/)，这是一个很受欢迎的网站，涵盖麻省理工学院的研究、创新和教学方面的新闻。