Tras intensas semanas de trabajo, el equipo compuesto por ingenieros del Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnología (Cedenna), y médicos de la Dirección de Postítulos y Postgrados de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Santiago, lograron desarrollar un ventilador mecánico que atiende las necesidades específicas de pacientes afectados por COVID-19.

El dispositivo llamado VM Resiliencia ya superó diversas pruebas de manera exitosa, fue presentado a los asesores del Ministerio de Salud y está conectado a la red del Hospital Félix Bulnes.

VM Resiliencia responde a las necesidades específicas para pacientes afectados por COVID-19 que requieren ventilación mecánica asistida controlada mediante la intubación del paciente. También fue diseñado para que los equipos médicos lo puedan controlar mediante una pantalla táctil.

El proyecto se inició en abril cuando las noticias de la pandemia en países como España e Italia alertaron a los investigadores sobre la necesidad de contar con ventiladores para una posible sobredemanda por el número de personas enfermas. Dora Altbir, directora del centro de investigación Cedenna (albergado en la Usach) se puso en contacto con los ingenieros Omar Daud y Álvaro Espejo, quienes lideran esta iniciativa para desarrollar un ventilador hecho en Chile que pudiera estar disponible para los difíciles días que podrían venir. Los ingenieros buscaron la asesoría de los médicos Pedro Chaná y Gabriel de la Fuente, de la Dirección de Postgrado de Ciencias Médicas de la misma casa de estudios, quienes cuentan con vasta experiencia en el tratamiento de pacientes críticos y comenzaron el diseño y fabricación del dispositivo.

Dora Altbir, directora del Cedenna y Premio Nacional de Ciencias Exactas 2019, señala que “esta colaboración fue tremendamente importante, pues desde un inicio pudimos abordar la construcción de este ventilador desde la visión de la física, la ingeniería, pero por sobre todo, de la medicina. Sin ese apoyo y mirada experta no habría sido posible desarrollar un ventilador con todas las prestaciones necesarias”.

El desarrollo se prolongó por varias semanas hasta que el dispositivo pudiera ser programado para controlar tres variables fundamentales para el tratamiento de pacientes con COVID-19: flujo de aire, presión y ritmo respiratorio.

“Estudiamos algunos diseños y a partir de ellos trabajamos en uno con las características que necesitábamos, considerando también que los materiales estuvieran disponibles en este momento, siempre en línea con los requerimientos médicos”, explica Omar Daud, ingeniero del Cedenna y PhD en mecatrónica.

El dispositivo VM Resiliencia fue fabricado para funcionar ininterrumpidamente, sin intervención para cambio de piezas o de mantención. Esto es muy importante en el tratamiento de pacientes con COVID-19, ya que la experiencia internacional acumulada señala que en algunos casos los enfermos pueden permanecer hasta tres semanas conectados al respirador.

El doctor Gabriel de la Fuente, médico y académico de la Dirección de Postítulos y Postgrados de la Facultad de Ciencias Médicas de la Usach, comenta que “el proyecto VM Resiliencia es un salto tecnológico importante para la salud de nuestro país. Usa un sistema de válvulas computarizado y permite el mismo control digital que un equipo comercial. Presenta ventajas y es más confiable que el sistema basado en bolsa de respirador manual de tipo Ambu”.

El desarrollo de VM Resiliencia es el resultado de un fuerte trabajo colaborativo del grupo de ingenieros del Cedenna integrado por Matías Targarona, Carlos Eugenio, Sebastián Sepúlveda, Milenko Espinosa, Fabian Araneda, Omar Daud y Álvaro Espejo, apoyados por Dora Altbir y la colaboración de Frank y Héctor Miranda. El grupo trabajó en el Laboratorio de Magnetismo del Departamento de Física de la Usach, con la asesoría permanente de los doctores Pedro Chaná y Gabriel de la Fuente, de la Dirección de Postgrados de Ciencias Médicas de la Universidad de Santiago.

“El ventilador fue pensado desde un principio para cumplir con las necesidades tecnológicas de ventilación más complejas que requieren los pacientes con COVID-19. Fue necesario formar un equipo multidisciplinario para cumplir con el desarrollo de software y hardware que requiere un proyecto de esta envergadura. Afortunadamente, gracias al gigantesco esfuerzo de todo el equipo, se logró crear un prototipo con el modo de ventilación de control de volumen regulado por presión, PRVC, permitiendo al ventilador adaptarse automáticamente a los cambios en la rigidez de los pulmones de los pacientes, disminuyendo así las posibilidades de generar barotraumas”, indica Álvaro Espejo, PhD e investigador de Cedenna.

A fines de mayo el ventilador mecánico VM Resiliencia fue presentado al equipo de asesores del Minsal y luego, llevado al Hospital Félix Bulnes para que fuera probado en sus salas. El ventilador ha funcionado con éxito y los ingenieros del Cedenna ya se encuentran trabajando para fabricar tres ventiladores más y ponerlos a disposición del servicio de salud.

Características técnicas del dispositivo

El dispositivo VM Resiliencia está basado principalmente en tres aspectos fundamentales: la toma de aire y oxígeno disponibles en la red hospitalaria; un sistema de válvulas, sensores de flujo y presión, y una electrónica/software usados para controlar, en presión y flujo, la erogación de aire al paciente.

Sus principales ventajas son:

• Puede ser fabricado en serie
• Las piezas pueden obtenerse de varios fabricantes, lo que ayuda a evitar desabastecimiento en la cadena de suministro.
• No utiliza componentes médicos específicos de la cadena de suministro; no utiliza globos o elementos móviles que hacen muy difícil el control, tales como el ambu.
• Emplea principios de diseño de la mecánica de fluidos, para minimizar la dependencia de componentes específicos.
• Su funcionamiento garantiza su uso de forma permanente en el tiempo.
• El médico tratante puede modificar todos los parámetros de respiración, mediante una interfaz de usuario implementada en una pantalla táctil.

Modos de ventilación del VM Resiliencia:

• Modo de control de volumen regulado por presión (tipología PRVC), que es una evolución al clásico modo de ventilación de control sólo por volumen.
• Modo respiración espontánea con presión de soporte.