Железные легкие что это такое
Ученые создали современное «железное легкое» на случай дефицита аппаратов ИВЛ
Ученые создали современное «железное легкое» на случай дефицита аппаратов ИВЛ. Устройство, впервые созданное в XVII веке, активно использовалось во время эпидемии полиомиелита в XX веке, — а его современное исполнение поможет врачам справиться с пандемией COVID-19. Об этом говорится в работе ученых из Уорикского университета и Королевского национального госпиталя, опубликованной на сайте компании Marshall Aerospace & Defense Group.
Читайте «Хайтек» в
В классической форме железное легкое представляет собой воздухонепроницаемую цилиндрическую капсулу, в которую помещается большая часть тела человека. Голова пациента при этом находится снаружи.
Внутри камеры давление попеременно то понижается, то повышается. Это позволяет легким наполняться воздухом, а пациенту выдыхать, не задействуя мышцы дыхательной системы.
«Железное легкое» приобрело широкую популярность в 1950-х годах во время эпидемии полиомиелита в США. При этом заболевании из-за повреждений спинного мозга пациенты оказывались парализованными, а устройство поддерживало легкие — вплоть до того момента, пока паралич не пройдет или пациент не умрет.
Теперь международная группа ученых совместно с компанией Marshall Aerospace & Defense Group доработала устройство. Оно получило название Exovent — его прототип уже прошел предварительные испытания и в ближайшее время будет протестирован в двух британских отделениях интенсивной терапии, где лежат пациенты, заболевшие COVID-19.
Исследователи отмечают, что в современном виде «железное легкое» не требует сложной настройки и постоянного присутствия квалифицированного медперсонала, как в случае с аппаратами искусственной вентиляции. Устройство устанавливается только на грудную клетку пациента — это позволяет ему есть, пить, разговаривать и двигаться. Также устройство улучшает работу сердца на 25% по сравнению с обычными аппаратами ИВЛ.
Кроме того, устройство не использует сжатый кислород, а для его создания не требуются специальные детали — все компоненты Exovent уже доступны на рынке.
Жизнь в «железном легком»: уникальные истории людей, которых невозможно вылечить
Медики всего мира борются с полиомиелитом, опасным заболеванием, которое приводит к поражению центральной нервной системы и параличу мышц. Вакцина против полиомиелита была изобретена в 1950-х, постепенно удалось победить болезнь почти полностью. Если в 1980-х ежегодно заболевали до 350 тысяч человек, то в 2016-м было зарегистрировано только 37 случаев. При этом те, кто заразился полиомиелитом в детстве, страдают до сих пор. И вылечить их невозможно.
Единственный источник и носитель инфекции — человек. Зачастую зрительно нельзя определить, что человек болен. Заболевания регистрируют в любом возрасте, однако чаще всего у детей до пяти лет. Обычно у ребенка заболевание протекает в легкой форме с повышенной температурой и без поражения нервной системы. Малыш может почувствовать недомогание, слабость, головную боль или боль в горле.
В течение 1-3 дней больной выздоравливает, однако у 1% пациентов болезнь прогрессирует, а не отступает. При осложнениях может появиться паралитическая форма, которая чаще всего бывает у пациентов с иммунодефицитом, у детей с ослабленным организмом и у не имеющих иммунитета к полиовирусам беременных.
— Никто, кто помнит 1950-е годы, с точки зрения полиомиелита, не хочет вернуться туда и снова оказаться в этой ситуации, — рассказывает директор фонда Билла и Мелинды Гейтс по борьбе с полиомиелитом Джей Венгер
Снизить смертность удалось с помощью использования «железных легких» — аппарата вентиляции легких за счет создания отрицательного давления на грудь. В Нью-Йорке благодаря этому изобретению с 1915 года по 1955 год смертей стало в 10 раз меньше. Внутри аппарата меняется давление, что позволяет легким наполняться воздухом и выдыхать, не задействуя мышцы дыхательной системы. «Железное легкое» спасло немало жизней: иногда паралич проходил, и дыхательные мышцы восстанавливались. Так, актриса Миа Фэрроу в детстве столкнулась с этой болезнью. Около 9 месяцев она лечилась в «железном легком» и смогла вернуться к нормальной жизни, а затем стала бороться за профилактику полиомиелита и вакцинацию.
Однако не всем это удалось. Издание Gizmodo поговорило с Мартой Лиллард и еще двумя пережившими полиомиелит людьми, которые до сих пор живут с этим аппаратом.
Марта Лиллард
Когда Марта Лиллард была ребенком, полиомиелит был самым страшным кошмаром каждого из родителей. Эпидемия в США была в 1952 году, за год до заражения Марты. В то время было зарегистрировано около 58 000 случаев.
Опасным заболеванием она заразилась, когда ей исполнилось 5 лет. Через 9 дней после дня рождения у нее так сильно болела шея, что она не могла подняться с постели. После диагностики было выявлено инфекционное заболевание.
С детства Марта мечтала стать балериной, но ее мечте не суждено было сбыться.
— Я думаю теперь о своей жизни как о балете. Я должна балансировать. Это феноменальная энергия, которую я должна использовать, чтобы координировать все в моей жизни, — рассказывает Марта.
Сейчас Марте Лиллард 69 лет. У женщины изогнута спина от сколиоза, которую она не может прооперировать для исправления проблемы. Все дело в том, что больные полиомиелитом могут не очнуться после наркоза.
У Лиллард практически не работают органы дыхательной системы — ей тяжело дышать. Днем она пользуется аппаратом для вентиляции легких с положительным давлением. Конструкция похожа на маску, которая сама доставляет в легкие воздух и за счет разницы в давлении обеспечивает вдох и выдох. Стоит отметить, что этот аппарат подходит не для всех пациентов и может привести к развитию других заболеваний, поэтому половину своего времени женщина проводит в «железном легком», где всё тело кроме головы находится в камере. Над камерой — зеркало, чтобы Лиллард могла видеть, что происходит вокруг нее.
Аппарат Марты несколько раз ремонтировался и изменялся. Её дед смастерил для камеры устройство, позволяющее закрыться без посторонней помощи. Мотор, понижающий давление в камере, меняли больше десяти раз. Однако чаще всего требуют замены воротники, которые только пару месяцев могут удерживать воздух. Раньше они стоили несколько долларов, а сейчас целую сотню. Если их не будет в продаже, Марта не сможет дышать. Также Лиллард может умереть при отключении электричества, если не сработает генератор, сообщает Gizmodo.
Марта — одна из нескольких американцев, кто все еще живет с «железным легким». В 2015 году СМИ писали, что таких людей не осталось, но это не так. 70-летний Пол Александр из Далласа практически живет в «железном легком». Несмотря на это, мужчина научился пользоваться компьютером: он нажимает кнопки и водит по тачпаду специальным стилусом с ручкой, которую держит во рту.
Пол Александр
Его «железное легкое» находится в центре гостиной, которая завешана наградами, фотографиями семьи.
Александр заболел полиомиелитом в 1952 году, когда ему было всего 6 лет. В этом возрасте у него была парализована шея, однако позднее он смог поступить на юриста в Техасский университет. Затем он представлял клиентов, сидя в инвалидной коляске, до тех пор, пока ему не стало хуже. Из-за ухудшения здоровья у него не было возможности продолжать работу, потому что он почти всё время проводил в «железном легком».
В 2015 году друг Александра выложил видео в Сеть с рассказом о больном. Мужчина искал инженера, который смог бы отремонтировать респиратор. На помощь пришёл Брэди Ричардс, который починил устройство.
Мона Рэндольф
Мона Рэндольф заболела полиомиелитом в 1956 году, когда ей было 20 лет. Она лежала в «железном легком» почти год, затем забыла о нем на 20 лет. Болезнь нагрянула второй раз, когда Мона заразилась бронхиальной инфекцией. Врачи посоветовали ей вернуться к «железному легкому». Расходы на лечение и поддержание аппарата сопоставимы с покупкой нового автомобиля. У Рэндольф тоже не раз ломалось «железное легкое». Его восстановлением занимались близкие и родные люди.
— Когда дети спрашивают, что случилось со мной, я отвечаю им, что нервные окончания, которые давали сигнал моим мышцам что делать, были повреждены вирусом, — сказала Мона.
Полиомиелит — очень заразная болезнь, которая может вызвать паралич ног, рук и респираторных мышц.
— Вирус полиомиелита — это серебряная пуля, предназначенная для уничтожения определенных частей мозга. Но сегодня родители понятия не имеют, какой был полиомиелит, поэтому трудно убедить кого-то, что жизнь подвержена риску, если они отказываются от вакцинации, — сказал клинический психофизиолог и директор Международного центра полиомиелита Ричард Бруно.
Последние из «железных лёгких» Статьи редакции
История трёх человек — в молодости они заразились тяжёлой болезнью и провели большую часть жизни в капсуле, которая дышит за них.
28 ноября 2017 года американские и китайские IT-специалисты пообещали помочь 69-летней Марте Лиллард, которая не может самостоятельно дышать. Для этого она использует старый и громоздкий прибор «железные лёгкие»: человек ложится внутрь капсулы, и она как бы дышит за него. Сейчас детали для машины почти невозможно найти, поэтому активисты хотят изготовить их на 3D-принтере и подарить женщине.
Вероятно, Лиллард — одна из трёх человек, которые до сих пор используют необычное и старое изобретение. Эти люди стали жертвами эпидемии полиомиелита, и провели большую часть жизни внутри капсулы. Они не могут свободно передвигаться, комфортно общаться или поменять устройство жизнеобеспечения, находясь в постоянном страхе его поломки. О цене, которую платят владельцы «железных лёгких» за возможность жить с опасной болезнью, рассказало издание Gizmodo.
Марта Лиллард проводит половину каждого дня в приборе, по виду напоминающим подводную капсулу. Это изобретение из середины 20-го века с помощью поршня и внутреннего давления наполняет её лёгкие воздухом, а в это время её голова лежит на мягкой подушке снаружи. Она может лишь смотреть по сторонам, ожидая, когда легкие восстановятся.
В 2013 году некоммерческая организация по борьбе с полиомиелитом PHI предположила, что в США живёт от шести до девяти людей с прибором «железные лёгкие». Но теперь врачи не уверены, сколько заболевших ещё живы. Лиллард действительно может оказаться одной из трёх последних, ведь из-за старости устройства жизнеобеспечения выходят из строя.
69-летняя Лиллард живёт одна, её капсула спаяна из двух «железных лёгких». Один прибор она получила от медицинской организации March of Dimes ещё в детстве. Другой приобрела у незнакомца в Юте — он просил за устройство 25 тысяч долларов, но Лиллард сторговалась до 8000 долларов. Финальная модель весит 290 килограммов, а в длину достигает около 220 сантиметров.
Когда женщина не внутри прибора, она дышит через портативный механический вентилятор, который «проталкивает» воздух в лёгкие. Если Лиллард простужается, ей нужно провести целый день в «железных лёгких», чтобы внутренние органы справились с нагрузкой. Она в шутку называет себя «человеческой батарейкой», потому что ежедневно ей требуется подзарядка. Но если ночью, пока женщина спит в капсуле, в доме отключится свет, она задохнётся — у старой техники нет автономного питания.
Женщина заразилась полиомиелитом в 1953 году на вечеринке в честь своего пятилетия. Незадолго до этого она хотела пойти в школу танцев, которая только открылась в городе, и исполнить свое желание — стать балериной. Этого не случилось. Теперь спина Лиллард ноет от сколиоза, потому что в детстве врачи отказались делать ей операцию на позвоночнике. Они решили, что девочка всё равно скоро умрёт от полиомиелита. А когда Лиллард стала старше, специалисты объяснили, что под анестезией она может перестать дышать.
В 1950-х годах американские врачи не были готовы к удару неизученной болезни. Полиомиелит передаётся через рот с водой или пищей, которую загрязнили фекалии заражённого человека. Несмотря на характерность этого способа, недуг стремительно распространился по США. В основном он поражает детей до 5 лет, вызывая у заболевших паралич конечностей или дыхательных путей. Лекарства не существует, только вакцина.
В 1952 году в США прошла самая тяжёлая эпидемия полиомиелита. Тогда заболели около 58 тысяч человек, больше 21 тысячи парализовало до конца жизни, а 3145 человек умерли. Единственным способом выживания были «железные лёгкие». Они находились в крупных больницах по стране, а рядом с пациентами всегда находились медсестры. Если отключалось электричество, они должны были поддерживать жизнь заболевшего портативным устройством.
То время, что медсестра вставала со стула и подходила к кровати, казалось вечностью, потому что ты не дышишь. Ты просто лежал и слышал, как бьётся сердце, и это было ужасно. Единственный звук, который ты мог издавать, когда не дышал, это цоканье языком. Эта чёрная комната (палата с больными полиомиелитом — прим. TJ) звучала как сплошное «цок-цок-цок». И все медсестры успокаивали пациентов — «Ещё секундочку, скоро ты снова сможешь дышать».
В 1955 году в США появилась вакцина, изготовленная вирусологом Джонасом Солком. Число заболевших стремительно сократилось, но к 1988 году в мире оставалось 350 тысяч инфицированных. После совместной работы правительств разных стран это число также резко сократилось — в 2016 году специалисты зафиксировали лишь 37 случаев заболевания.
«Дайте воздуху выйти из ваших лёгких и позвольте машине дышать за вас. Представьте, как бы это было бы приятно, если бы однажды вы устали дышать самостоятельно», — описывает Лиллард ощущения от прибора. Он полностью контролирует весь процесс, поэтому даже если пользователь закроет рот, воздух продолжит поступать через нос или минуя губы.
На момент массового производства «железные лёгкие» считались очень надёжными. Теперь же оставшиеся приборы работают с перебоями. Однажды у Лиллард сломался рычаг, открывающий люк внутрь капсулы. Женщина выбралась только благодаря домработнице, а через пару часов поломку исправил местный мастер. Лиллард отмечает — без помощи капсулы она может умереть за несколько часов, поэтому рабочему пришлось действовать оперативно.
В 2008 году в своем аппарате задохнулась жительница Мемфиса Дайан Оделл. Во время грозы в доме отключился свет, а с этим и «железные лёгкие». Отец и двоюродный брат женщины попытались вручную подавать воздух в капсулу, но не смогли повторить отточенный ритм машины.
Тот самый люк, который некогда запер Лиллард внутри капсулы, продолжает её беспокоить. Механизм не предназначен для долгого использования, поэтому изначально детали для него продавали за пять долларов. Теперь спрос на запчасти минимален, и цена составляет уже 200 долларов. Два раза Лиллард покупала механизм у компании Respironics, принадлежащий холдингу Philips. Но в третий раз фирма отказалась продать женщине запчасть, сославшись на то, что на складе осталось только десять экземпляров.
28 ноября 2017 года у Лиллард появилась надежда. О её судьбе узнала китайский IT-специалист Наоми Ву, которая вызвалась изготовить нужные детали на 3D-принтере. С ней вскоре связались другие активисты, в том числе из США. Для создания точной схемы запчасти активисты хотят либо изучить деталь у женщины дома, либо попросить чертежи у Philips.
Как и Лиллард, 70-летний житель Техаса Пол Александр проводит большую часть времени в «железных лёгких». В его гостиной висят различные дипломы об образовании, награды и фотографии с семьёй. Когда он «подзаряжается» в капсуле, то печатает или отвечает на сообщения в телефоне с помощью ручки. Он привязывает её конец к палке, которую держит во рту.
Вопреки болезни, Александр закончил Техасский университет и стал адвокатом. Он не стеснялся своего состояния и перевёз в комнату в общежитии прибор для жизнеобеспечения. После этого мужчина стал местной звездой — студентам хотелось взглянуть на необычную капсулу. На судебные слушания американец брал портативное устройство дыхания и выступал в инвалидном кресле.
В 2015 году Александр также столкнулся с неполадками в работе «железных лёгких». Благодаря освещению в интернете и в СМИ ему предложил помощь руководитель отдела в британской компании по независимой экспертизе Intertek Брэди Ричардс. Он бесплатно модернизировал прибор.
Хотя полиомиелит в основном поражает детей, в 1956 году его жертвой стала 20-летняя Мона Рэндольф из Миссури. Она была профессиональной пианисткой и планировала свадьбу. Сейчас 81-летняя женщина живёт с другим мужем, с которым познакомилась в 1980-х годах.
Медицинская страховка супругов не покрывает покупку новых деталей для «жёлтой субмарины», как называет прибор Мона. Её 63-летний муж Марк долгие годы работал инженером, а теперь занимается программированием. Вместе с кузеном жены, лётным механиком, он тратит большую часть средств на починку «железных лёгких». «Медицинские траты сравнимы с покупкой нового автомобиля каждый год. Но куда ещё мне тратить деньги, если не на Мону?», — поинтересовался Марк.
Оружие против пандемий
Примерно у каждого пятого инфицированного коронавирусом из-за поражения легких развивается дыхательная недостаточность, многим требуется интенсивная терапия, а некоторым искусственная вентиляция легких (ИВЛ), зачастую длительная – до нескольких недель. Таких больных много, они исчерпывают резерв аппаратов ИВЛ, и врачи вынуждены выбирать, кому помочь, а в отделениях реанимации и интенсивной терапии, переполненных пациентами с COVID-19, не остается места для обычных больных. Многим из выживших после COVID-19 нужны респираторная поддержка и реабилитация, в том числе с использованием «вспомогательных» и «тренирующих» режимов ИВЛ.
Так что один из ключей к победе над COVID-19 – общедоступная (недорогая), эффективная и безопасная ИВЛ, которую можно проводить в обычных палатах или на дому силами неквалифицированного персонала. Увы, общепринятая сегодня технология PPV (positive pressure ventilator) не такова. Аппараты PPV создают положительное давление в дыхательных путях – грубо говоря, вдувают воздух в легкие – и поэтому требуют герметичного соединения аппарата с пациентом через трубку, установленную в трахею (интубация).
Вообще сомнительна эффективность PPV для лечения пациентов с COVID-19: он дает очень высокую (по данным некоторых авторов, более 80%) летальность. У врачей складывается устойчивое впечатление, что PPV приносит ковидным больным больше вреда, чем пользы, что обусловлено спецификой поражения легочной ткани. Больная, она становится крайне уязвимой и страдает даже от самых нежных режимов вдувания воздуха. Отсюда стремление врачей откладывать инвазивную ИВЛ до последнего. Но отсрочка ИВЛ может вызвать тяжелое, зачастую необратимое повреждение других органов и тканей – от нехватки кислорода. Так что на ИВЛ зачастую попадают больные уже в критическом состоянии, что ухудшает их прогноз.
Антифизиологический характер PPV (активное вдувание воздуха в легкие взамен его пассивного следования вслед за расширением грудной клетки и сокращением диафрагмы при самостоятельном дыхании) делает его крайне опасным методом. PPV – причина множества осложнений ИВЛ: угнетения кровообращения, разрывов ткани легких и т. д., такая ИВЛ опасна для пациентов пожилых и с тяжелыми сопутствующими заболеваниями. Использование PPV возможно только в специализированных отделениях интенсивной терапии, требует квалифицированного персонала, обеспечения медицинскими газами, мониторинга жизненно важных функций, медикаментозного сна и искусственного паралича мускулатуры. Обездвиженным пациентам нужен сложный уход, профилактика и лечение септических осложнений и пролежней. Необходимые при такой ИВЛ интубация трахеи, обработка (санация) дыхательных путей и периодическая разгерметизация дыхательного контура (замена трубок, канюль, фильтров) дают наивысший риск заражения персонала COVID-19.
«Три минуты ради собаки». История человека, живущего в «железном легком»
Данное сообщение (материал) создано и (или) распространено иностранным средством массовой информации, выполняющим функции иностранного агента, и (или) российским юридическим лицом, выполняющим функции иностранного агента
Полу Александеру 74 года. 68 из них он прожил внутри капсулы, которая дышит за него
Пол Александер во время бритья. Фото: Dallas News / Youtube.com
В июле 1952 года Полу Александеру было 6 лет. Однажды, играя на улице в одном из пригородов Далласа, мальчик почувствовал себя плохо: заболело в шее, поднялась температура. На следующий день семейный врач поставил Полу диагноз: полиомиелит, но предложил родителям оставить ребенка дома – в то лето из-за вспышки полиомиелита в США больницы были переполнены.
Но в течение следующих нескольких дней состояние мальчика заметно ухудшилось – на пятый день он не мог держать в руке карандаш, глотать или кашлять – и родители отвезли его в больницу. Там врачи сказали, что легкие ребенка отказывают и единственный шанс продлить жизнь – поместить его в аппарат, который будет «дышать» за него. В этом металлическом ящике Александер, которому сейчас 74, провел всю жизнь – вырос, повзрослел и состарился. Его удивительную историю рассказывает The Guardian.
Полиомиелит убивает через удушение, но оно наступает не из-за изменения ткани легких, как при COVID-19, а из-за паралича дыхательных мышц. В год, когда Пол Александер заболел, в США шла самая серьезная вспышка полиомиелита в истории страны – вирус поразил 58 тысяч человек, из которых около 21 тысячи (в основном дети) остались с различными формами инвалидности, а свыше 3 тысяч погибли. В этот же период по всему миру заболевало до 600 тысяч человек в год.