Modelo de respirador mecânico em 3D ressuscita projeto brasileiro da década de 50

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Como forma de ajudar a suprir a falta de um dos principais equipamentos que podem ser a diferença entre a vida e a morte dos pacientes de Co...

Como forma de ajudar a suprir a falta de um dos principais equipamentos que podem ser a diferença entre a vida e a morte dos pacientes de Covid-19 e outras doentes que também morrem devido a falta do equipamento durante essa pandemia, campanha une esforços de startups e colaboradores para reproduzir o equipamento portátil conhecido pelo nome de Takeoka, um mini respirador mecânico (também conhecido como ventilador) inventado em 1950 por um brasileiro.

Hoje em dia não é preciso mais do que uma zapeada nos canais de notícia para ver uma série de imagens apocalípticas de valas coletivas abertas em cemitérios, coveiros vestidos como astronautas, pessoas incautas se aglomerando, políticos minimizando o problema, formaturas de novos médicos sem plateias e profissionais de saúde meio apavorados.



O problema é que a Covid-19, ainda que não seja suficientemente estudada, é transmitida muito rapidamente de pessoa para pessoa levando um percentual a serem internados. E esse percentual, tamanha é a rapidez com que tudo acontece, supera rapidamente a capacidade hospitalar de atender e, nos casos graves que necessitam de UTI e respiração mecânica, pode levar muitos pacientes a óbito por dispneia simplesmente por não haver respiradores disponíveis capazes de sustentar a respiração o que daria tempo do organismo se recuperar.



Pensando nisso o projeto Breath4life, uma inciativa sem fins lucrativos para desenvolver um ventilador mecânico de baixo custo e fácil replicação em impressão 3D, pura ou híbrido com peças usinadas, está tentando recriar e reimaginar o dispositivo KTK M600 (1951).

Idealizado pelo médico Dr. Kentaro Takaoka, em 1950, o mini respirador mecânico foi projetado para ser transportado facilmente e não necessita de eletricidade para funcionar, apenas a pressão do oxigênio entrante, o que torna a solução bem adequada para as diferentes condições hospitalares em situações de emergência e calamidade, como está sendo vivenciado em muitas regiões do país e do mundo.


Para isso está sendo realizada a engenharia reversa em aparelhos doados ou emprestados por museus ou colecionadores. Pelo que pode ser visto no vídeo, eles ainda podem estar em perfeitas condições de funcionamento.



A previsão para lançamento da versão 1 está prevista para o dia 28 de abril. Os ensaios clínicos se iniciam no dia 8 de maio.

Características Técnicas
  • [accordion]
    •  Fase Inspiratória
      • Nesta fase, o ventilador opera como um gerador de fluxo constante devido à alta pressão contínua na entrada e também à alta resistência do jato de ar do injetor.
    • Passagem da fase inspiratória para a fase expiratória
      • Essa troca é submetida a um ciclo de pressão: ocorre quando a pressão na parte inferior do diafragma, que é a mesma que a pressão na via respiratória, subiu o suficiente, para processar movimento do diafragma contra a força da mola para puxar a válvula de aço que é magnetizável e desmagnetizável (soft-iron) para fora do ímã do anel inferior.
    • Fase expiratória
      • Nesta fase o ventilador opera como um gerador de pressão constante, negativo, com resistência substancial em série devido às características do injetor. A pressão gerada e a resistência são altas o suficiente para que o sistema tenha um comportamento próximo de um gerador de fluxo constante expiratório.
    • Mudança da fase expiratória para a fase inspiratória
      • Essa troca também é acionada por pressão, ocorre quando a pressão abaixo do diafragma empurra a válvula de aço para longe do ímã do anel superior.
    • Referências
      • 1. Dobkin AB (1961), The Takaoka respirator for automatic ventilation of the lungs. Canadian Anaesthetistis Society Journal. 8, 556;
        2. Takaoka K. (1961), Respirador automático de Takaoka. Revista Brasileira de Anestesiologia. 14, 380.
        3. Nicoletti RL, Soares PM, Pereira MSC and Pisterna JLB (1970). O uso do ventilador de Takaoka em anestesia. Revista Brasileira de Anestesiologia. 20, 179.
    • Indicações de uso
      • - Em pacientes que começam a apresentar necessidade de apoio artificial respiratório invasivo sobre pressão positiva (intubados). Neste cenário, incluímos pacientes sadios (previamente hígidos) que deterioram rapidamente a função pulmonar, necessitando ventilação mecânica e não existam respiradores microprocessados disponíveis (MEDIDA SALVADORA DE VIDAS);
        - Pacientes já acometidos por disfunções ventilatórias, necessitando de ventilação mecânica, porém ainda sem um respirador considerado ideal;
        - Locais sem recursos financeiros para aquisições imediatas ou de médio prazo de ventiladores microprocessados;
        - Locais remotos e de difícil acesso para transporte de pacientes com necessidade de suporte ventilatório ou sustentação de ventilação controlada;
        - Transporte de pacientes sob ventilação controlada intra e extra hospitalar;
        - Uso por Serviços de Atendimento Médico de Urgência (SAMU), pois ocupam pouco espaço dentro do já exíguo interior das ambulâncias e, normalmente, são utilizados por um curto espaço de tempo (entre a cena do resgate do paciente e o hospital referência);
        - Salas e leitos de hospitais convencionais ou temporários sem espaço adequado para um aparelho de tamanho habitual;
        - Clínicas de procedimentos de baixa complexidade, onde em sua grande maioria são procedimentos com anestesia local, mas deve possuir um aparelho portátil, simples e barato para possíveis intercorrências (conforme Anexo VI da Resolução do CFM 2.174/2016);
        - Dispositivo substituto ao máscara-balão (AMBU) em casos de reanimação cardiorrespiratória: tanto intra quanto extra-hospitalar (atendimento em shoppings, estádios de futebol, grandes reuniões de público);
        - Em pacientes na fase inicial de SARA (síndrome da angústia respiratória), antes da evolução com piora do quadro de saúde;
    • Limitações de uso
      • Este equipamento tem capacidades funcionais e de setup muito exíguos. Por ser uma tecnologia da década de 50, sem a presença de nenhum dispositivo eletro-eletrônico acoplado, apresenta limitações óbvias de regulagem. Portanto não deve ser usado em pacientes que apresentem:
        - SARA (síndrome da angústia respiratória) já instalada em sua forma grave;
        - Pacientes que necessitem PEEP (pressão expiratória final positiva) como fundamental em sua terapia;
        - Locais onde não há equipe técnica treinada par avaliar as conexões e suas integridades, pois o aparelho NÃO POSSUI alarmes e sensores para eventos adversos como desconexão do TOT (tubo orotraqueal);
        Observação: Nesses casos pode-se identificar um som metálico característico quando existe a impossibilidade de mandar o ar para dentro dos pulmões (por exemplo: tubo orotraqueal dobrado ou obstruído por secreção pulmonar).
    • História de Kentaro Takaoka
      • Embora os ventiladores mecânicos sejam equipamentos obrigatórios em todas as salas de cirurgia e UTIs hoje em dia, há apenas 70 anos atrás a situação era diametralmente oposta.
        Por aqui, a mudança do paradigma se iniciou com as palestras ministradas pelo  anestesista sueco Olle Friberg, que veio ao Brasil em 1950 apresentar as novas técnicas da especialidade para cirurgia do tórax, com ênfase na respiração controlada, tanto manual como mecânica.
        O médico Cabral de Almeida foi o primeiro a introduzir essa técnica no Hospital Beneficência Portuguesa, no Rio de Janeiro, que, até então, registrava índices de mortalidade por causa respiratória de 70% em cirurgias pulmonares, em consequência do pneumotórax (ar na cavidade pleural, acarretando colapso pulmonar parcial ou completo) aberto e da hipoxemia (insuficiência de oxigênio no sangue). Então, com a adoção da nova técnica, esses índices caíram para animadores 3.3%.
        Mas ainda que, com perdão do trocadilho, a novidade operasse verdadeiros milagres, os pouquíssimos aparelhos disponíveis, além de serem todos importados, eram pesados e difíceis de transportar.
        Por exemplo, em São Paulo, no Hospital das Clínicas da FMUSP havia apenas um grande e defeituoso exemplar de aparelho de respiração. Que era composto de uma máscara, um respirador e dois cilindros de oxigênio que às vezes ficavam vazios ou com carga insuficiente.
        Não é difícil imaginar a insegurança e angústia dos anestesiologistas quando eram obrigados a transportá-lo nas costas do ao 10º andar do hospital para atender um chamado de um parto a fórceps ou uma cesariana.
        Entra em cena o jovem médico Dr. Kentaro Takaoka que queria ser engenheiro, mas formou-se em Medicina pela USP – turma de 1944 – seguindo a tradição japonesa de o filho mais velho herdar a profissão do pai. Versátil, ainda durante a faculdade formou-se também torneiro mecânico (fresador) pelo Senai em 1948.
        A falta de equipamentos adequados, que dificultava a prática de sua profissão, levou-o a obter subsídios do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) da USP para desenvolver um aparelho portátil, capaz de executar a ventilação artificial controlada.
        Em 1951, ele montou uma oficina no 9º andar do HC, conhecida como “o divertimento do Takaoka”, onde injetou também recursos próprios para comprar equipamentos. Ali, em sua parcas horas de folga, ele fazia as pesquisas para atingir o objetivo de inventar um instrumento eficiente, barato e elaborado com peças pequenas e simples.
        Um ano depois, em 1952, apresentou o primeiro protótipo do respirador na reunião anual da Sociedade Brasileira de Anestesiologia, realizada em São Paulo. Ele foi testado, por quatro anos, em pequenos animais, até que pudesse ser utilizado em humanos, em 1955. Apesar da intensa atividade profissional, ele ainda encontrou tempo para participar ativamente do movimento pelo reconhecimento de sua especialidade e, ainda naquele ano, fundou, juntamente com alguns colegas, a Clínica de Anestesia de São Paulo, como forma de torná-la independente das demais áreas da Medicina. Em 1962, foi presidente do então Departamento de Anestesiologia da Associação Paulista de Medicina, que, em 1969, se tornaria a Sociedade de Anestesiologia do Estado de São Paulo. Em 1966, ocupou a presidência da Sociedade Brasileira de Anestesiologia.
        Misto dos dois outros equipamentos existentes à época, a minúscula máquina foi reconhecida mundialmente como importante contribuição para o progresso da anestesiologia e, após dois anos, começou a ser fabricada em maior escala, levando o médico a fundar a indústria que, até hoje, leva seu nome. Além do respirador, ele desenvolveu diversos outros aparelhos hospitalares. Em 2005, o presidente Luis Inácio Lula da Silva entregou-lhe o troféu Finep Inventor Inovador. Na ocasião, Takaoka ressaltou o fato de ambos serem torneiros mecânicos.
        E acabou concebeu um pequeno aparelho que revolucionou a anestesiologia e as cirurgias no Brasil. A invenção permitiu, naquela época, a realização da ventilação controlada em sistema aberto com oxigênio.
        O gosto pelo aprendizado fez dele um amante da tecnologia. Um de seus passatempos preferidos, nos últimos anos de vida, era a leitura de revistas sobre computação. Foi também radioamador e gostava de pescar. Morreu em julho de 2010, em São Paulo. Casado com Ruth Takaoka, deixou seis filhos, dos quais dois são médicos; e 12 netos. Médico que queria ser engenheiro, ele conseguiu – e muito bem – juntar as duas carreiras.
        Menos de dois anos depois de seu falecimento, seu filho, o também médico Flávio Takaoka, relatou em uma memoriabilia que essa conciliação não foi fácil. Seu pai, com alguma desaprovação por parte de sua mãe, teve que se afastar da medicina para abraçar a engenharia: “Minha mãe, em algumas ocasiões, deixou evidente a inconformidade de não mais estar casada com um médico. Naquela época, a nossa profissão talvez representasse um status social superior ao que representa nos dias de hoje. Além disso, dizia ela,'não custava você ter esperado mais alguns anos para largar a medicina e ajudar seu filho no início de carreira'”.

Fonte: Breath4Life
[Visto no Brasil Acadêmico]

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Brasil Acadêmico: Modelo de respirador mecânico em 3D ressuscita projeto brasileiro da década de 50
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Brasil Acadêmico
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