Colombia: sistema de ventilación no invasivo de bajo costo para COVID-19

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Investigadores colombianos crean novedoso sistema de ventilación de bajo costo que podría evitar que los pacientes con la COVID-19 lleguen a una Unidad de Cuidados Intensivos (UCI). Esta iniciativa propone un circuito de ventilación de presión positiva para las vías respiratorias (CPAP), para atender emergencias de pacientes con patologías no severas producidas por el virus SARS-COV-2. El sistema fue manufacturado por la Universidad Autónoma de Manizales (UAM) en alianza con el Hospital de Caldas y la empresa 3i Ideas Innovadoras S.A.S.

La pandemia de COVID-19 es una situación desafiante en diferentes aspectos, pero a nivel de atención clínica la falta de ventiladores mecánicos es el principal reto a solucionar por los sistemas de salud. Cuando en Europa la capacidad de ventiladores se agotaba en los servicios de atención, se crearon nuevas estrategias de manejo de los pacientes para evitar el uso de una UCI. Entre estas, la ventilación con presión positiva no invasiva (VPPNI).

En qué consiste el avance

La VPPNI es una forma de soporte ventilatorio mecánico que se aplica a través de una mascarilla facial o nasal, sin el uso de una sonda, ni de otros dispositivos invasivos sobre la vía respiratoria. En muchos casos, este sistema puede evitar la necesidad de aplicación de la intubación hasta la traquea y los riesgos que conlleva este procedimiento.  La VPPNI mejora la función pulmonar a través de diversos mecanismos: reduce el trabajo de la respiración e incrementa la distensibilidad pulmonar (capacidad que tienen la estructura pulmonar para distenderse y contraerse apropiadamente) y abre los alvéolos aumentando así la superficie para el intercambio de gases de manera eficiente.

Esta ventilación es una opción terapéutica prehospitalaria viable en el caso de los pacientes con dificultad para respirar (disnea moderada a intensa) y con insuficiencia respiratoria temprana. Al reducir el trabajo de la respiración, la VPPNI puede evitar la necesidad del tratamiento invasivo inmediato de la vía respiratoria. Además, también puede revertir los procesos fisiológicos subyacentes que causan la disnea.

Hay 2 tipos de VPPNI: la presión positiva continua en la vía respiratoria (CPAP, continuous positive airway pressure), y la presión positiva con 2 niveles en la vía respiratoria (BiPAP, bilevel positive airway pressure). Para el caso colombiano implementarón la CPAP. Los sistemas comercializados son dispositivos portátiles y puede ser adecuados en los contextos urbanos como rurales.

La innovación Colombiana

La iniciativa AirFlife propone un circuito de ventilación de presión positiva para las vías respiratorias (CPAP por sus siglas en inglés) de bajo costo para atender emergencias de pacientes con patologías no severas ni fibróticas producidas por el virus SARS-COV-2. La base inicial del diseño fue tomada de los modelos reportados por el University College of London Hospital. Este sistema fue rediseñado en cooperación y manufacturado por el Laboratorio de Mecánica Computacional y Experimental de la Universidad Autónoma de Manizales en alianza con 3i Ideas Innovadoras S.A.S y con el apoyo del SES Hospital de Caldas. 

El sistema consta de un generador de flujo que produce mezclas de oxígeno medicinal con aire ambiental (filtrado) a diferentes concentraciones que van desde 35% hasta 100%, y cuenta con un sensor de oxígeno medicinal, un sensor de flujo, un sistema de válvulas que mantienen constante una presión positiva (>5cmh20) y una máscara de respiración que permite flujos de 0 a 60 l/min para realizar la ventilación al paciente. 

Para funcionar, se envía un flujo estable de una mezcla aire/oxígeno a presión positiva continua en la vía aérea (CPAP) lo cual minimiza el esfuerzo de inspiración. Permite que los pulmones permanezcan abiertos con el fin de incrementar la concentración de oxígeno en estos. La COVID-19 dificulta la respiración por la inflamación pulmonar, para lo cual el CPAP permite respirar con menos esfuerzo y además no requiere de aire medicinal.

Actualmente, el proyecto pretende mejorar la versión 0.1 que cumple con todas las condiciones de aplicabilidad hacia versiones más sofisticadas, como se muestra en la página del proyecto. Por tanto, la comunidad o las empresas interesadas pueden apoyar esta iniciativa con recursos para lograr que esto cada vez sea mejor y pueda estar muy pronto en un hospital salvando la vida de cualquiera de nosotros. 

Luis Perdomo Hurtado, investigador del proyecto comentó: “vemos que Colombia a pesar del tiempo ganado con el aislamiento, departamentos como Meta y Amazonas tienen una capacidad médica muy débil para atender pacientes con COVID-19, es en donde proponemos un sistema de fácil implementación, bajo costo, que no requiere personal especializado y versátil ya que también puede ser usado en pacientes con asma, neumonía o EPOC descongestionando los espacios en cuidados intensivos”.

El equipo investigador aseguró que el sistema desarrollado cumple con los requerimientos técnicos y clínicos de la Organización Mundial de la Salud y se adapta a los protocolos para pacientes covid-19 emitidos por el Instituto Nacional de Salud de Reino Unido (NHI-UK). Actualmente, el proyecto se encuentra evaluando los trámites necesarios para la postulación ante el Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos INVIMA, organismo regulador en Colombia. Además, presenta toda la documentación técnica de funcionalidad, evaluada en el laboratorio, pruebas clínicas y médicas realizadas en el S.E.S. Hospital de Caldas.

Antecedentes

La prevalencia de insuficiencia respiratoria hipóxica en pacientes con COVID19 es de alrededor del 19%. Según un estudio de China, aproximadamente el 14% de los pacientes ingresados ​​al hospital requirió de oxígeno suplementario y el 5% requirió cuidados intensivos. En otro estudio de 52 pacientes ingresados ​​en la UCI en el Hospital de la ciudad de Wuhan, el 67% tenía síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA). El 63.5% de los pacientes recibió oxígeno nasal de alto flujo, el 42% recibió ventilación no invasiva y el 56% recibió ventilación mecánica. 

En España el uso de ventilación mecánica no invasiva (VNI) se ha generalizado en las unidades de atención médica, con un uso extendido incluso en pacientes con fallo respiratorio hipoxémico (disminución anormal de la presión parcial de oxígeno en la sangre arterial​ por debajo de 60 mmHg). Los investigadores españoles publicaron las recomendaciones para el uso de la VNI como un recurso más para dar soporte respiratorio en pacientes con infección por COVID-19.

Estudios a considerar

Un estudio publicado en la European Hearth Journal, sobre tratamientos con oxígeno y presión positiva en pacientes en diferentes etapas de insuficiencia respiratoria y durante el curso de la COVID-19, mostró que la VNI se utiliza ampliamente para la insuficiencia respiratoria aguda, tanto hipoxémica como hipercapnica (exceso de dióxido de carbono(CO2), en el torrente sanguíneo), a través de una gama de interfaces oronasales, faciales y de casco. La base de evidencia para sus variados usos se ha publicado recientemente en una declaración conjunta de la American Thoracic Society / European Respiratory Society (ATS / ERS), que resume el grado y las recomendaciones, antes de la actual pandemia de COVID19.  

Según el estudio, la VNI puede ayudar a los músculos respiratorios, lo que disminuye el trabajo de la respiración, al tiempo que mantiene una oxigenación adecuada y una ventilación minuto. Después de 8 h iniciales de VNI mostró tasas de intubación reducidas (18.2% vs 61.5%, p  <0.02), y una mortalidad reducida a 90 días (31.4% vs 56.4% , p  <0,02).  Sin embargo, existen preocupaciones adicionales sobre el uso de VNI en pandemias respiratorias como COVID19, ya que se menciona en estudios que tiene un alto riesgo de aerosolización (se produce cuando el virus se mezcla con gotas en el aire y forma aerosoles, que tienen capacidad de flotar en el aire y producir infección tras su inhalación). En conclusión, el mayor reto para implementar este procedimiento sin riesgo es controlar a través de protocolos de uso, la reducción del riesgo de contagio al personal de salud por la dispersión de partículas con VNI. Por lo anterior, los especialistas recomiendan modificar los protocolos habituales de montaje, velando por un uso responsable y seguro de los equipos.

Tania Valbuena, con información de la Universidad Autónoma de Manizales.

Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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