Sử dụng thiết bị in 3D, một máy thở ở Mỹ có thể phục vụ tối đa 4 bệnh nhân Covid-19 trong trường hợp khẩn cấp

Giữa dịch Covid-19, các bệnh viện ở Mỹ đang hết máy thở và đó đã là một dấu hiệu đến mức khủng hoảng. Bang New Yorks ngày hôm qua đã phải cho phép các bác sĩ dùng một máy thở chung cho hai bệnh nhân.

Thống đốc Andrew Cuomo cho biết các máy thở tiêu chuẩn sẽ được gắn thêm một đường ống để chia sẻ dòng khí sang hai người. Phương pháp sẽ không hoàn hảo, nhưng trong bối cảnh thiếu máy thở nó được coi là có tác dụng, ông Cuomo nói.

Các bệnh nhân Covid-19 bị viêm phổi và khó thở nặng cần phải được thở máy để hỗ trợ hô hấp, trong lúc các bác sĩ tìm cách giúp hệ miễn dịch của họ chiến đấu lại căn bệnh.

Liệu trình thở máy của họ thường kéo dài từ 11-21 ngày, gấp 3 đến 7 lần các bệnh nhân mắc bệnh đường hô hấp khác. Do đó, nếu số lượng bệnh nhân Covid-19 tích lũy cao, các bệnh viện rất dễ rơi vào tình trạng thiếu máy thở.

Tại New York, thống đốc Cuomo cho biết họ cần ít nhất 30.000 máy thở để điều trị bệnh nhân Covid-19 do virus corona chủng mới (SARS-CoV-2) gây ra. Nhưng tiểu bang hiện chỉ có 4.000 máy thở trong hệ thống bệnh viện, cùng với 4.000 máy do chính quyền liên bang gửi thêm xuống. New York cũng đã mua thêm 7.000 máy nhưng tổng lại vẫn chưa đủ.

Giải pháp tình thế lúc này là phải sử dụng chung một máy thở cho nhiều bệnh nhân. Muốn vậy, bạn phải có các van và đầu chia khí được thiết kế hợp lý, làm sao để đảm bảo dòng oxy và áp lực khí được đưa vào phổi của bệnh nhân.

Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) mới đây đã chấp thuận cho phép các bệnh viện sử dụng một đầu chia khí có tên là VESper trong trường hợp khẩn cấp với Covid-19. Thiết bị này được phát triển bởi Prisma Health, dựa trên công nghệ in 3D.

Điều tuyệt vời hơn nữa là bản thiết kế của VESper đã được chia sẻ miễn phí dưới dạng nguồn mở, nghĩa là bất kỳ bệnh viện nào sở hữu máy in 3D lúc này đều có thể in ra nó và sử dụng ngay lập tức.

Theo Prisma, đầu chia VESper mà họ thiết kế sẽ cho phép mở rộng công năng của máy thở, tối đa lên đến mức 4 đường ống để phục vụ 4 bệnh nhân Covid-19 cùng lúc.

Thiết bị được thiết kế để tương thích với các máy thở đạt tiêu chuẩn ISO, cho phép lọc vi khuẩn và virus trong đường ống. Nó cũng rất bền, chống được và đập và không gây ảnh hưởng chéo khi nhiều bệnh nhân phải chia sẻ chung máy thở cùng lúc.

Một đầu chia VESper chữ Y có thể phục vụ 2 bệnh nhân. Đó là cấu hình tiêu chuẩn. Nhưng Prisma cho biết trong trường hợp cần thiết, các bác sĩ có thể ghép các đầu nối vào với nhau để tạo thành đầu chia tối đa lên tới 4 luồng cùng lúc mà vẫn đảm bảo hiệu quả điều trị.

Điều quan trọng cần lưu ý, đó là bởi sử dụng chung một máy thở, với chỉ một cấu hình và liệu trình thở, các bác sĩ phải tập hợp được từ 2- 4 bệnh nhân có tình trạng bệnh giống nhau mới có thể sử dụng chung một máy.

Nói về ý tưởng của VESper, Prisma cho biết nó đã được phát triển bởi Ryan Farris hiện đang là kỹ sư phần mềm. Vợ của Farris, Sarah là một bác sĩ ở phòng cấp cứu. Cô ấy đã chia sẻ ý tưởng về một đầu chia máy thở với chồng, một thiết bị mà cô nghĩ nó có thể giải quyết cuộc khủng hoảng ở phòng cấp cứu mà cô phải đối mặt.

Trước đó, một nghiên cứu đăng trên tạp chí Academic Emergency Medicine cho thấy kịch bản sử dụng một máy thở cho 4 bệnh nhân nặng 70 kg cùng lúc và kéo dài 12 tiếng đồng hồ là khả thi. 

Nghiên cứu được thực hiện bởi tiến sĩ Charlene Irvin Babcock, một bác sĩ y khoa cấp cứu tại Bệnh viện St. John, Hoa Kỳ, tuy nhiên, nó chỉ là một mô phỏng máy tính chứ không thực hiện trên người thực.

Phải đến năm 2017, sau sự kiện xả súng trong một buổi hòa nhạc ở Las Vegas, ý tưởng này mới được áp dụng trên bệnh nhân thực. Khi các bác sĩ ở Bệnh viện Sunrise phải tiếp nhận quá nhiều nạn nhân cùng lúc, họ đã buộc phải nối các ống chữ T để chia sẻ các máy thở cho 2 người cùng lúc.

"Nó đã rất thành công", bác sĩ Babcock nói. "Các bác sĩ ở đó đã giữ cho bệnh nhân sống sót trong nhiều giờ, khi họ phải chờ máy thở từ các đơn vị khác viện trợ tới".

Nhưng điều mà Farris và Sarah nhận thấy lúc này là các ống chữ T không tối ưu được hiệu quả chia sẻ máy thở. Và họ đã thiết kế ra một nguyên mẫu in 3D của thiết bị VESper dựa trên hình chữ Y. 

Prisma cung cấp cho cặp đôi một trung tâm mô phỏng để thử nghiệm ảo đầu chia này trong các mô hình và kịch bản lâm sàng tại bệnh viện. Sau khi thử nghiệm ảo chứng minh được sự hiệu quả, VESper đã được gửi tới FDA để xin cấp phép khẩn cấp trong dịch Covid-19.

FDA hiện đã thông qua VESper như một thiết bị y tế sử dụng trong trường hợp khẩn cấp.

Điều đó có nghĩa là nó sẽ chỉ được sử dụng trong tình huống tất cả các máy thở tiêu chuẩn đã kín bệnh nhân, và bệnh viện không còn phương pháp nào khác để duy trì sự sống cho bệnh nhân Covid-19.

Sự cho phép này được đánh giá là hợp lý, bởi việc sử dụng chung máy thở cũng tiềm ẩn các rủi ro nhất định. Các hiệp hội y tế ở Hoa Kỳ đã khuyến cáo rằng tốt nhất mỗi bệnh nhân Covid-19 chỉ nên dùng một máy thở duy nhất.

"Sinh lý của bệnh nhân mắc Covid‐ 19 khởi phát hội chứng suy hô hấp cấp tính (ARDS) rất phức tạp", họ nói. Ngay cả trong hoàn cảnh lý tưởng, 40% đến 60% bệnh nhân thở máy rơi vào ARDS sẽ tử vong.

Tiến sĩ Babcock cũng đồng ý rằng sử dụng máy thở cho nhiều người sẽ không dễ dàng. Các bác sĩ sẽ phải ghép các bệnh nhân có kích thước phổi tương tự nhau. 

"Bạn sẽ không muốn đặt một bệnh nhân là trẻ em với một bệnh nhân trưởng thành, bởi vì điều đó sẽ không có ý nghĩa", tiến sĩ Babcock nói. "Bạn cũng sẽ không muốn đặt một bệnh nhân bị co thắt phế quản nghiêm trọng với một bệnh nhân không bị co thắt phế quản".

Theo quy định của FDA, bất kể bác sĩ hay bệnh viện nào sử dụng VESper sẽ đều phải báo cáo mọi thao tác chi tiết khi họ sử dụng nó trên bệnh nhân, cùng quá trình diễn tiến bệnh sau khi nó được sử dụng. 

Các dữ liệu này sẽ được FDA sử dụng để tiếp tục đánh giá tiềm năng của thiết bị, tiến đến việc chính thức phê chuẩn VESper cho cả các tình huống thông thường.

Ngoài việc cung cấp các bản thiết kế in 3D VESper tại nhà, Prisma còn quyên góp các ống chia này để dành tặng các bệnh viện không có máy in 3D hoặc không có khả năng in ra nó.

Tham khảo Techcrunch, Livescience