Informações
Nível de aprovação pela UnB
Aprovado pela UnB
Nome Completo do Proponente
Marcelino Monteiro de Andrade
Matrícula UnB
993531
Unidade acadêmica da UnB
andrade@unb.br
Link Cúrriculo Lattes
Título da Proposta
IMPLEMENTAÇÃO DE ACESSÓRIO PARA VENTILAÇÃO MÚLTIPLA
Sumário Executivo da Proposta
O projeto corresponde à concepção, caracterização e avaliação funcional de um dispositivo tecnológico, que sendo aplicado em ventiladores pulmonares, possibilite a extensão de ventilação mecânica a mais de um paciente. Essa solução é referenciada em alguns trabalhos acadêmicos, sendo seu uso adotado na Itália e Nova York, devido à ausência de outros recursos efetivo provocado pela ausência de ventiladores em decorrência da COVID-19. Obviamente, é uma alternativa extrema à convencional, que somente deve ser usada em casos de catástrofes combinado com a ausência de ventiladores em número suficiente. Nesse contexto de sobrecarga do sistema de saúde, o paciente não teria uma alternativa viável para sua sustentação vital ventilatória.
Assim, o projeto não busca aplicar alterações no equipamento eletromecânico de ventilação mecânica, sendo totalmente direcionado à concepção de circuitos ventilatórios, expiratório e inspiratório, combinado com um conjunto de válvulas/filtros para manter o funcionamento em limiares de risco mínimo à possíveis lesões pulmonares. O ventilador deve manter os fluxos e ciclos ventilatórios previamente programados, e as válvulas e dispositivos dos circuitos ventilatórios garantir uma individualização nas demandas de troca gasosa dos pacientes. É importante salientar que o clínico deverá avaliar a homogeneidade das prescrições ventilatórias para a adoção da solução proposta.
Conforme relatado, a oportunidade da aplicação do projeto é para o caso extremo onde a ausência de ventiladores pulmonares, para todos que necessitam, é uma realidade. Contudo, uma realidade já adotada em outros países, que possuem infraestrutura de saúde mais bem equipada que brasileira. O projeto possui à disposição, no escopo da Universidade de Brasília, de um ventilador pulmonar utilizado em práticas de ensino e pesquisa em saúde, na Faculdade UnB-Ceilândia. Adicionalmente, também se encontra a disposição laboratórios de instrumentação científica, com recursos para desenvolvimento de dispositivos (circuitos ventilatórios duplo) no Instituto de Física no Campus Darcy Ribeiro.
A equipe é composta por pesquisadores dos Campus Ceilândia, Gama e Darcy Ribeiro com formação e experiência em Saúde e Ventilação Mecânica (Professor: Sergio Mateus / Faculdade da Ceilândia), Engenharia Clínica e Biomédica (Professores: José Felício da Silva e Marcelino Monteiro de Andrade/ Faculdade do Gama), desenvolvimento de Dispositivos de Instrumentação Científica (Professores: Luiz Rocaratti e Paulo Eduardo Souza / Instituto de Física) e conhecimento de Engenharia e do Mercado de ventiladores pulmonares (Engenheiros: Amilton dos Reis Capristano, Péricles Augustus Barbosa Póvoa e Rodrigo Barbosa Nunes). Adicionalmente, parceria para aplicação da solução, junto ao Hospital Universitário (HUB), está sendo viabilizada em conjunto com o Setor de Engenharia Clínica do hospital, após a caracterização da solução em laboratório de pesquisa e desenvolvimento.
Portanto, é fundamental esclarecer que a equipe deseja que a demanda pela adoção do recurso proposto não seja necessária. Porém, é igualmente importante viabilizar alternativas em situações extremas como de calamidade pública que atravessamos. As próximas semanas, a espelho do que ocorreu em outros países, em especial na Europa, tende a serem críticas e essa equipe pesquisadores e engenheiros não poderia ficar omissos, considerando a nossa capacidade de colaboração multidisciplinar para buscar minimizar os efeitos nocivos da COVID-19.
Palavras-chave
Ventilação, Pulmonar, Dupla, Calamidade
Número de Integrantes da Equipe
8
Nome dos Integrantes da UnB
Professor: Sergio Mateus / Faculdade da Ceilândia,
Professor: José Felício da Silva / Faculdade do Gama,
Professor: Luiz Rocaratti / Instituto de Física,
Professor: Paulo Eduardo Souza / Instituto de Física,
Engenheiro: Rodrigo Barbosa Nunes,
Engenheiro: Amilton dos Reis Capristano,
Engenheiro: Péricles Augustus Barbosa Póvoa,
Professor Marcelino Monteiro de Andrade / Faculdade do Gama,
Há integrantes externos à UnB?
Sim
Possui apoio de Grupo de Pesquisa Certificado pela UnB no CNPq?
Sim
Nome/Link do Grupo de Pesquisa certificado no CNPq pela UnB
Laboratório de Fisioterapia - FCE, Laboratório de Instrumentação em Física - IFD, Laboratório de Controle - FGA
Público alvo
Análise do Contexto
Em dezembro de 2019, na cidade de Wuhan, capital Hubei na China, ocorreu um surto de pneumonia de causa desconhecida e alguns casos evoluíram para insuficiência respiratória hipoxêmica [1], com imagem de padrão tomográfico vidro fosco, culminando com quadro de síndrome da angústia respiratória aguda(SARA) [2]. Em janeiro de 2020 os cientistas chineses isolaram o novo coronavírus (SARS-CoV-2), sendo denominado doença do coronavírus 2019 (COVID-19), designado pela Organização Mundial de Saúde (OMS) [3]. Devido a fácil transmissibilidade do vírus, aliado à vida média, a infecção foi rapidamente propagada pelo mundo, ocorrendo a pandemia.
A apresentação grave da infecção ocorre devido a insuficiência respiratória, necessidade de cuidados intensivos e assistência ventilatória mecânica. No entanto, por se tratar de surto epidemiológico, a quantidade de leitos em terapia intensiva e ventiladores mecânicos, podem ser insuficientes, conforme a experiência italiana.
Assim uma das estratégias para amenizar a falta de ventiladores artificiais, e evitar o caos por mortes por insuficiência respiratória, existem alguns experimentos de um ventilador mecânico suprindo 2 a 4 pacientes simultaneamente. Neste sentido, o presente projeto visa confeccionar dispositivo com a segurança de volume, pressão, e barreira bacteriana para proporcionar uma ventilação segura, sem provocar a lesão induzida pelo ventilador [4].
Referencias:
[1]. Phelan, A. L., Katz, R. & Gostin, L. O. The Novel Coronavirus Originating in Wuhan, China: Challenges for Global Health Governance. JAMA - J. Am. Med. Assoc. 323, 709–710 (2020).
[2]. Gorbalenya, A. E. Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus – The species and its viruses, a statement of the Coronavirus Study Group. bioRxiv 2020.02.07.937862 (2020). doi:10.1101/2020.02.07.937862
[3]. Huang, C. et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet 395, 497–506 (2020).
[4]. Marini, J. J., Rocco, P. R. M. & Gattinoni, L. Static and Dynamic Contributors to VILI in Clinical Practice: Pressure, Energy, and Power. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1–48 (2019). doi:10.1164/rccm.201908-1545ci
[5]. Neyman G., Irvin CB. “A single ventilator for multiple simulated patients to meet disaster surge”. Acad Emerg Med, 2006.
[6]. Paladino L., Silverberg M, Charchaflieh JG, Eason JK, Wright BJ, Palamidessi N, Arquilla B, Sinert R, Manoach S. “Increasing ventilator surge capacity in disasters: ventilation of four adult-human-sized sheep on a single ventilator with a modified circuit”. Resuscitation, 2008.
[7]. Smith R, Brown JM. “Simultaneous ventilation of two healthy subjects with a single ventilator”.Resuscitation, 2009.
[8]. Branson RD , Blakeman TC , Robinson BR and Johannigman JA. “Use of a Single Ventilator to Support 4 Patients: Laboratory Evaluation of a Limited Concept”. Respiratory Care, 2012.
Breve Fundamentação Teórica
Em 2006, foi publicado o estudo piloto [5] que tinha como objetivo avaliar se a partir de um único ventilador pulmonar era possível ventilar 4 pacientes ao mesmo tempo. A preocupação destes era aplicar em caso de grandes desastres em que poderá envolver um grande número de vítimas [5]. Em 2007, Paladino pública um trabalho baseado no trabalho Neyman e Irvin [6]. Em 2009, Smith, R e Brown, J.M. publica uma carta encaminhada ao periódico Ressuscitation sobre uso de ventilador para 2 pacientes [7]. Em 2012, Branson R. D. at all pública o trabalho baseado nos trabalhos em ele utiliza um ventilador para ventilar 4 pacientes [8]. Neste trabalho os autores utilizam pulmões artificiais simulando pacientes, com diferentes valores de complacência e resistência para caracterização da solução, para em um segundo momento aplicar em casos clínicos reais em situação de emergência necessária crítica.
Objetivos e Metas
O trabalho será realizado com a montagem da instrumentação para ventilação dos pacientes, com sistema de controle e medição de O2 e CO2. A instrumentação suporta no circuito inspiratório, com a junção de válvula de pressão e popoff e controle de fluxo. No circuito expiratório válvula de PEEP e fluxo. Alternativamente, para a medição do O2 e CO2 será utilizado dispositivo desenvolvido em um trabalho de mestrado e implementação de software para toda a instrumentação. Serão realizados testes e calibração para validação do sistema proposto.
Metodologia
Com o sistema validado o mesmo será disponibilizado para uso em pacientes e com acompanhamento da equipe de desenvolvimento. Com isto poderá ser desenvolvido por demanda para a rede pública e particular da área da saúde.
Resultados Esperados
Ciências da Saúde, Ciências Exatas e da Terra, Engenharias
Área de Conhecimento
Ciências da Saúde | Ciências Exatas e da Terra | Engenharias
Subárea de Conhecimento
Engenharia Biomédica | Física | Fisioterapia e Terapia Ocupacional
Há previsão de Orçamento proveniente na unidade acadêmica?
Não
Cronograma da Execução
Item, Descrição, Abril, Maio, Junho
1, Circuito inspiratório e expiratório, X,*,*
2, Sistema de medição pressão e fluxo, X,*,*
3, Medição de CO2 e O2, X,*,*
4, Testes e calibração, X,*,*
5, Uso nos EAS, *,X, X
Tempo total de execução previsto
3