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FI5: Rapidly Manufactured Ventilator System
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Questions, answer and comments to the physician #40

Closed simeonedussoni closed 4 years ago

simeonedussoni commented 4 years ago

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simeonedussoni commented 4 years ago
Aspetto progettuale Domanda Risposta
Dimensionamento valvole Come target per I malati covid ci è stato chiesto un target di portata di 40 L/min e di pressione fino a 40mbar: fino ad ora abbiamo considerato profili simili a quelli riportati sotto figura 1 per la somministrazione di ossigeno: sono corretti e devono solo essere riscalati per raggiungere i target massimi oppure sono sostanzialmente diversi? I numeri sono ragionevoli. Il profilo di pressione è diverso a seconda se il paziente è intubato o se ha maschera NIV o scafandro. Queste variazioni di pressione si ottengono con paziente intubato. Difficile averle con paziente con maschera NIV o scafandro.
Dimensionamento valvole Per quanto riguarda la caratteristica di risposta elastica dei polmoni del paziente, in letteratura abbiamo trovato varie parametrizzazioni figura 2: possiamo considerare che coprano un range sufficientemente ampio di caratteristiche? Quale possiamo assumere come più vicina a quella ad un paziente Covid? "Si queste sono curve che vanno bene per caratterizzare il ventilatore. Il paziente Covid è un paziente con curve molto diverse da paziente a paziente e gli andamenti ricadono nei 3 casi (voglio chiedergli se ha dei tracciati). Però queste curve si vedono quando il paziente è intubato. Più difficile vederle con paziente con maschera NIV o scafandro. Anche i ventilatori professionali da terapia intensiva hanno difficoltà a ventilare un paziente con scafandro. Noi medici dobbiamo lavorare parecchio sui settaggi per riuscire a ventilare i pazienti con scafandro. Ma è una cosa che facciamo. DOMANDA che mi sorge adesso è: riuscire a ventilare una persona con maschera NIV o scafandro è molto meno invasivo (come dice anche il nome) e quindi sarebbe preferibile ove possibile, quindi una maggior semplicità di settaggio del ventilatore potrebbe favorire questa pratica ( che già si utilizza, ma è un pò ""macchinosa"" a detta del medico). Il medico dice che lo scafandro (o la maschera full-face in maniera minore) è molto utile perchè permette alle persone un maggior comfort, può diventare però meno efficace la ventilazione perchè la grossa capacità del casco rallenta tutto. Difficile triggerare con lo scafandro ma si può fare (non mi ha spiegato come). Se non si riesce a triggerare a quel punto quello che fanno è passare da un gradino di pressione alta positiva ad un'altro di pressione bassa positiva (controllo di tipo BiPAP), con rate molto lenti (i.e. 3 sec. 25mbar,, 3 sec 5mbar). E a quel punto non occorre alcuna sincronizzazione. Il paziente non si allinea al rate che è del tutto sfasato, ma il medico è sicuro che in quei 3 secondi riesce a raggiungere il plateu di pressione desiderato nel polmone (rigenerando gli alveoli). Se invece si riesce ad avere il trigger (complicato dice ma ci si riesce in qualche modo) allora si può fare una ventilazione forzata con curve di pressione più ripide e lavorando in PCV o PRVC. DOMANDA che mi sorge adesso: come facciamo a migliorare il trigger dal paziente? Mi verrebbe da dire avvicinando il sensore S3 quanto più possibile alla bocca o al naso. Sarebbe interessante investigare questo punto. È invece fondamentale ma anche più semplice triggerare il paziente intubato. Il ventilatore così come gliel'ho descritto può ancora più facilmente ventilare una persona intubata, il problema che vede lui è in una maggiore complessità in termini di requisiti di sicurezza, allarmi e protezioni, ma dal punto di vista del funzionamento è più semplice ventilare una persona intubata (ce lo dicevamo anche noi, non c'è il passabasso del casco). "
     
Dimensionamento valvole Nella normativa è prevista una valvola di sicurezza tarata ad 80mbar, ma in caso di malfunzionamento del sistema la pressione sarà maggiore :80 mbar, infatti, è la pressione di apertura della valvola, ma nel sistema verrà raggiunta una pressione più alta. Qual'è la massima pressione oltre la quale il paziente può subire dei danni?  
Controllo del sistema Quali sono le modalità di funzionamento (ACV, SIMV, PSV, APRV, altri?) che dobbiamo considerare (vedi allegato)? Qual'è la precisione richiesta al controllo? "PCV e PRCV o CMV, BiPAP , PSV se si riesce ad avere un buon trigger. NOTA: il trigger è fondamentale se il paziente è intubato, altrimenti il paziente sente una sensazione di soffocamento."
Controllo del sistema In presenza di volumi morti nel sistema (anche una maschera facciale da 0.3L non è trascurabile rispetto ad un tidal volume di 0.6L) ci può essere accumulo di CO2 (vedi simulazione sotto, con livelli variabili fra 2 e 7% nella mascherina): è un aspetto che deve essere monitorato oppure dato l'alto contenuto di ossigeno del gas somministrato non è rilevante? Il problema è superabile garantendo una portata di gas maggiore rispetto a quella effettivamente respirata, ma questo rende più difficile il controllo del tidal volume effettivo. Cosa cambia nel caso al posto della mascherina si utilizzi un casco? "La CO2 è da tenere controllata. Nicolò Patroniti (il medico che ho intervistato) ha scritto un paper proprio relativo alla gestione della CO2 nelle maschere e nello scafandro. Una persona emette 250ml di CO2 a ciclo, quindi occorre avere un flusso di 30-40l/min per tenerla sotto il 2% circa (valore critico). Quello che fanno alcuni ventilatori è quello che ci eravamo immaginati. Hanno una funzione chiamata flow-by, che aggiunge un flusso costante al flusso necessario per ottenere le curve di pressione desiderate. "
ALTRE NOTE "Flussi elevati non causano problemi al paziente (alcuni ventilatori arrivano a 100-200l/min di picco). Il problema è la pressione che non deve superare quella massima. Ha senso il nostro sistema così concepito? Si ha molto senso, va a posizionarsi fra I ventilatori a turbina (rumorosi quelli low cost, molto costosi e complicati quelli silenziosi) e i ventilatori da terapia intensiva. E' piaciuto il fatto che sia stato pensato molto modulare per poter eventualmente modificare un modulo in caso di shortage di un componente, senza compromettere l'intero sistema. La situazione adesso sta rientrando nella normalità, ma un oggetto del genere potrebbe avere un mercato. Gli ho chiesto di farci sapere se ci sono cose/caratteristiche che vorrebbe avesse il nostro ventilatore che non si trovano nelle soluzioni attuali. Ci pensa."  
simeonedussoni commented 4 years ago

figura 1 immagine

figura 2 immagine

figura 3 immagine

simeonedussoni commented 4 years ago

there are a few comments

simeonedussoni commented 4 years ago

I put some ideas on how to trigger the ventilator on the inspiration phase:

pattacini commented 4 years ago

Not sure whether we'll be going with the triggering at the end (it's a prototype), but I'd rather bet on using S3.

pattacini commented 4 years ago

We finally implemented auto-triggering for assisted ventilation by relying on S3 readouts.

maggia80 commented 4 years ago

let me close this issue