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29/04/2020
Álvaro Narváez Peláez
Ambas Comunidades Autónomas lideran la fabricación de equipos auxiliares en tiempos de crisis sanitaria
Andalucía y Cataluña, a la vanguardia en la construcción exitosa de respiradores
Proyecto Andalucía Respira desarrollado por la UMA e IBIMA, con la colaboración del Hospital Regional Universitario y Clínico Virgen de la Victoria de Málaga. Proyecto Andalucía Respira desarrollado por la UMA e IBIMA, con la colaboración del Hospital Regional Universitario y Clínico Virgen de la Victoria de Málaga.

Nikolái Vavilov (Moscú 1887, Sarátov 1943), famoso botánico y genetista ruso, dijo: “Creo firmemente en la ciencia, es mi vida y el propósito de ésta. No dudaría en dar mi vida, aunque fuera por un pedazo de ciencia”. El sueño de Vavilov era acabar con el hambre en una época en la que Rusia atravesaba una de las mayores crisis de su historia: su pueblo moría de inanición. Para ello, recorrió el mundo en una carrera contrarreloj en busca del origen de las plantas cultivadas, creando la mayor colección de semillas del mundo hasta la época. Su objetivo, aplicar sus conocimientos de botánica y genética para mejorar la capacidad de adaptación al medio de los cultivos y conseguir mayor rendimiento en las cosechas. Hoy en día gran parte de los alimentos que comemos son gracias, sin duda, al trabajo que realizo él y todo su equipo.

Actualmente nos enfrentamos a otro gran reto en la historia de la humanidad: la pandemia provocada por el virus Covid-19. Cómo dos cosas tan pequeñas pueden cambiar el mundo a gran escala; las semillas de Vavilov para dar la vida, el Covid-19 para quitarla.

Una necesidad vital, una carrera contrarreloj hacia satisfacerla

La revolución cognitiva marcó el inicio de la historia del homo sapiens hace aproximadamente 70.000 años. La colaboración entre grandes grupos de personas cambió el mundo, nuestra raza y nuestro futuro. En la actualidad, científicos de todo el planeta han comenzado una carrera contrarreloj en busca de una vacuna que logre erradicar esta pandemia. La colaboración, tanto a nivel local como internacional, es clave para que el ser humano pueda ganar la que es hasta ahora la mayor batalla de este siglo, vencer al virus. Algunos incluso se aventuran a denominar este hecho como nuestra tercera guerra mundial, solo que el enemigo no va armado, pero es igual de letal que una bala, no viste de camuflaje, pero utiliza nuestros cuerpos para pasar inadvertido, no tiene un mando estratégico, pero sigue un instinto natural letal, no conquista países por la fuerza, pero ya ha logrado sitiar al mundo entero.

Esta carrera ha involucrado a todos los sectores y estamentos. De entre todos ellos, donde están depositadas nuestras mayores esperanzas destacan la medicina como punta de lanza, la ciencia como soldado y la tecnología como armadura protectora. En este último punto nos enfrentamos a grandes dificultades para lograr defender a nuestros sanitarios y pacientes afectados. Una armadura más, una vida más.

Son muchos los proyectos surgidos de empresas tecnológicas para lograr solucionar este contratiempo. Uno de los más importantes ha sido el de conseguir fabricar respiradores en tiempo récord. Son dos los proyectos más destacados: Proyecto Respira liderado por GPA Innova y Andalucía Respira liderado por la Universidad de Málaga en colaboración con el Instituto de Investigación Biomédica de Málaga (IBIMA) y dos de los hospitales públicos de la provincia: Hospital Regional Universitario y el Clínico Virgen de la Victoria. Ambos proyectos han necesitado la colaboración fundamental de empresas de diversos sectores, fabricantes industriales y equipos multidisciplinares de profesionales, trabajando todos ellos en un grado de colaboración y sincronización difícilmente imaginable, sin olvidar el hándicap del tiempo. Estos proyectos se han conseguido desarrollar desde el boceto inicial hasta el modelo industrializable en un tiempo récord de aproximadamente 20 días.

Dos proyectos, dos conceptos, una misma idea

Los respiradores son un dispositivo clave para el tratamiento de pacientes con graves dificultades respiratorias, ya que su aplicación es fundamental para insuflar y exhalar mecánicamente un flujo de aire en los pulmones del paciente. Los primeros dispositivos fueron fabricados por Pulmotor en 1907. Desde entonces, la base física para la ventilación pulmonar no ha cambiado mucho. Existen dos tipos de respiradores según su principio de funcionamiento: presión negativa y presión positiva. En el primer caso se expone la caja torácica o abdomen del paciente a un medio con presión negativa, lo que hace que el tórax se expanda y se produzca una acción de inspiración. En el segundo caso se crea una presión positiva en el interior de las vías aéreas mediante un generador de aire, provocando así mismo dicha acción de inspiración. Es este segundo tipo el que se sigue utilizando en la actualidad y en el que se basa el concepto constructivo de los equipos actuales.

El esquema general de un respirador de presión positiva es sencillo: primero se regula la mezcla de aire-oxígeno en un diluidor o sistema equivalente en la toma de oxígeno del equipo que se va a proporcionar al paciente según sus necesidades. Entonces se eleva la presión de esta mezcla de aire mediante una turbina de precisión, que es regulada en todo momento para no provocar daño por una presión superior a la requerida, normalmente inferior a los 40mbar (presión pico). La apertura controlada de una válvula solenoidal permite el flujo de aire hacia los pulmones a través de un conducto. A su vez, en esta fase se regula el caudal para insuflar un volumen adecuado al paciente. Este es el proceso de inhalación o inspiración. Tras el llenado de los pulmones se mantiene el aire a presión (presión de meseta o planteu) en su interior durante un breve periodo de tiempo. Tras esto, se produce la exhalación o espiración de forma natural, debido a la mayor presión intrapulmonar y a la retracción elástica de los mismos. Dicha espiración se vehicula por un conducto diferente al de inspiración y se controla mediante la apertura de otra válvula solenoidal colocada al final del conducto, permitiendo el flujo de aire hacia la salida. En ese mismo punto se encuentra a su vez un mecanismo de presión positiva, que provoca en la válvula la maniobra de cierre cuando la presión cae por debajo de un nivel prefijado, para lograr así mantener los pulmones a una presión positiva al final de la espiración (PEEP).

Este es en términos generales el funcionamiento básico de un respirador convencional. Estos equipos además disponen de una tecnología muy avanzada que los protege, complementa y hace que su uso sea del todo seguro mediante alarmas, indicadores de fallo y desviaciones, así como sistemas de seguridad redundantes.

Proyecto Respira

El Proyecto Respira de GPA Innova, está basado en la automatización y control remoto de un resucitador manual tipo Ambu. El diseño permite utilizar dispositivos desechables de esa misma marca o de cualquier otra. La máquina esta provista de dos circuitos de aire. El primero es el circuito de flujo de aire, que permite controlar el volumen que se insufla al paciente. Mediante el posicionamiento preciso de una guía lineal eléctrica asociada a un servomotor y un sistema de compresión mecánico, se consigue controlar el volumen de aire aportado al paciente actuando sobre el Ambu. El segundo circuito es el de presión, que permite controlar las tres presiones críticas que afectan al paciente: presión pico, presión de meseta o planteu y presión mínima o presión positiva al final de la espiración (PEEP). Para un fácil control y manejo, el dispositivo posee una pantalla táctil que gestiona una serie de datos: insuflación, que va directamente relacionado con la carrera de la guía lineal que actúa sobre el Ambu modificando el volumen; la frecuencia en un rango de 10 a 30 insuflaciones por minuto; la relación entre inspiración y espiración (I/E) entre 1 y 3. Además, se puede definir el rango de trabajo de otros parámetros para que no haya desviaciones a través de valores máximos y mínimos de volumen y presión. Todos estos datos se pueden ajustar en tiempo real sin tener que parar la ventilación del paciente. La innovación en este equipo queda patente gracias a la tecnología Wireless que incorpora. Este dispositivo genera su propia red Wi-Fi y permite tener conectados, monitorizados y controlados en tiempo real hasta 16 equipos en un solo PC. Además, su propio software incorpora un sistema de alertas en caso de desvío o incidencias de los parámetros de respiración. En este proyecto han participado empresas del sector industrial como Siemens en la parte electrónica y de visualización, SMC en la actuación de alta precisión, TEG en la parte eléctrica y MAM en la estructura y montaje.

Proyecto Andalucía Respira

El proyecto Andalucía Respira desarrollado por la UMA e IBIMA, con la colaboración del Hospital Regional Universitario y Clínico Virgen de la Victoria de Málaga, se basa en la idea constructiva de un respirador automático convencional, como describe el esquema sencillo explicado inicialmente, pero utilizando para ello sólo materiales industriales. Su criterio, evitar así un posible desabastecimiento de repuestos para respiradores convencionales. El concepto es que sea un dispositivo de emergencia en el caso de falta de estos equipos convencionales. No pretende sustituir ni competir con los actuales fabricantes oficiales homologados, solo ofrecer una alternativa funcional y satisfactoria ante la gran demanda en pacientes que lo requieren en esta crisis sanitaria.

Se trata de un dispositivo de respiración mecánica por control de presión (PCV). La parte constructiva está basada en la tesis publicada por el Dr. Ignacio Díaz de Tuesta hace más de treinta años, quien no imaginaba que el resultado de su trabajo acabaría convirtiéndose en una realidad que hoy día puede salvar vidas. El concepto inicial se ha actualizado a los requerimientos actuales de seguridad y evolución tecnológica. El tiempo de montaje del equipo completo es menor a las dos horas y se ha diseñado sin partes móviles para evitar el riesgo de fallo mecánico por fatiga. Posee una pantalla táctil que permite programar en tiempo real sin necesidad de desconectar al paciente los valores de frecuencia respiratoria entre 10 y 40 insuflaciones por minuto, la relación I/E entre 1 y 3 ampliable, la presión mínima o PEEP y la presión pico. En cuanto a la seguridad, el equipo está protegido y programado para detectar y avisar de cambios en el volumen y la presión definida para el paciente. Como medida excepcional, se ha provisto al respirador de un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) que le proporciona una autonomía de al menos 30 minutos en caso de requerir desconexión de la corriente eléctrica para realizar el traslado del paciente o por fallo en el suministro eléctrico. Como materiales industriales se ha utilizado un control electrónico con autómata y visualización de Siemens, equipos de SMC para la medición y control del paso de aire, sensores de precisión de WITT para la lectura de gases, así como otros materiales periféricos suministrados por Veolia y Air Liquide. Fujitsu es la empresa encargada del montaje y ensamblaje final.

Ambos modelos cuentan con la aprobación de la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios (AEMPS) para su distribución y uso a nivel nacional. Queriendo ir un paso más allá, el proyecto Andalucía Respira ya trabaja en unas mejoras técnicas necesarias basadas en los requerimientos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para dar el salto y estar preparados para la más que probable demanda internacional de estos equipos.

El sacrificio, el esfuerzo y el trabajo colaborativo como clave del éxito

El 17 de noviembre de 2019 se registró el primer caso de Covid-19 en la provincia china de Hubei. Las autoridades datan esa fecha como el inicio de la pandemia. Desde que la actual crisis sanitaria golpeara a nuestro país el pasado 31 de enero, han pasado multitud de acontecimientos. Está en nuestra mano actuar para inclinar la balanza hacia el lado correcto, está en nuestra naturaleza colaborar para conseguir alcanzar las metas que nos marquemos.

Dos equipos diferentes con conceptos y tecnologías diferenciadas que se complementan en el tiempo y en la forma. Son ejemplos de lo que se puede llegar a lograr aplicando conocimientos de ciencia y tecnología. Gracias al esfuerzo de todas las empresas y personas que han colaborado en estos dos proyectos y a los que lo hacen en muchos otros, se pueden salvar vidas hoy. La tecnología en favor de la ciencia, la ciencia en favor de la vida. Esto sumado al esfuerzo, el trabajo, la pasión y el sacrificio que han demostrado todos estos profesionales es encomiable y digno de mención. Gracias a todos ellos se ha vuelto a demostrar que el ser humano es extraordinario y capaz de realizar grandes gestas en pos del bien de la humanidad, y como dijo Vavilov, no han dudado en dar su vida por un pedazo de ciencia que ayude a salvar a una persona más. Respira, solo respira.

Álvaro Narváez Peláez

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