Investigadores valencianos diseñan un ventilador de turbina para tratar pacientes con coronavirus

Ante la emergencia sanitaria producida por el virus SARS-COV-2, los pacientes con insuficiencia respiratoria grave por patología secundaria a COVID-19 que requieren ventilación mecánica superan los recursos de los que dispone el sistema sanitario, por el aumento exponencial de afectados en un corto espacio de tiempo. Ante esta situación, un equipo multidisciplinar de investigadores, liderado por el anestesiólogo del Hospital La Fe, José Miguel Alonso Íñigo, y en el que participan los profesores de Anestesiología de la Facultad de Veterinaria de la Universidad CEU Cardenal Herrera José Ignacio Redondo y Jaime Viscasillas, ha diseñado un ventilador de turbina para la ventilación mecánica de estos pacientes, denominado ACUTE-19, cuyo prototipo va a ser testado en un modelo animal en las instalaciones del Hospital Clínico Veterinario de la CEU UCH de Valencia, como paso final imprescindible para iniciar la terapia en humanos.

Según explica el catedrático de Anestesiología Veterinaria de la CEU UCH José Ignacio Redondo, “la magnitud de pacientes graves que precisarán de ventilación mecánica se estima en torno al 16% de los infectados. Para aumentar los ventiladores a disposición de la red sanitaria española y también mundial, los expertos del equipo -ingenieros, técnicos de diseño 3D, médicos de diferentes especialidades y veterinarios anestesiólogos- hemos trabajado en red durante los últimos diez días para diseñar un ventilador de turbina que responda a las necesidades de soporte ventilatorio que estos pacientes van a necesitar. Y empleamos un sistema de código abierto, es decir, con permiso para utilizar su código fuente, documentos de diseño, componentes o contenido, para promover su acceso universal y facilitar su fabricación en cualquier parte del mundo donde sea necesaria. La aportación de la CEU UCH es la validación en modelo animal del prototipo ACUTE-19, imprescindible para poder iniciar la terapia en humanos. Esta validación va a realizarse la próxima semana en nuestras instalaciones del Hospital Clínico Veterinario, como paso previo a su utilización en pacientes con COVID-19”.

A diferencia de otros ventiladores, el ACUTE-19 está basado en una turbina, similar a la de los modelos comerciales, que incorpora un conjunto de sensores y actuadores para regular de forma exacta la presión de salida de aire que se envía al paciente. Se trata de un ventilador ‘bilevel’ para ventilación controlada por presión, que permite ajustar los parámetros de presión inspiratoria, como variable de control, presión espiratoria, frecuencia respiratoria y la relación inspiración-espiración. Un caudalímetro externo conectado en el circuito, imprimible en 3D, mide la concentración de oxígeno por cada inspiración (FiO2), controlada por un puerto LPO (Low Pressure Oxygen). Además, ACUTE-19 permite realizar monitorización avanzada externa con el sistema de monitorización de mecánica ventilatoria FluxMed GrH, de bajo coste y portátil. En cuanto concluya la validación, los planos se colgarán en la web del proyecto, en acceso abierto, para que pueda ser fabricado en cualquier lugar del mundo donde sea necesario.

Testado y producción de ventiladores

El prototipo de ACUTE-19 se ha testado primero con equipos de simulación respiratoria homologados en ocho modelos pulmonares distintos, durante más de 48 horas en cada uno de ellos. Tras estos tests, la fase experimental en modelo animal del primer prototipo fabricado va a realizarse en los próximos días en el Hospital Clínico Veterinario de la CEU UCH de Valencia, con la colaboración de los investigadores del Área de Anestesiología Veterinaria de esta Universidad, José Ignacio Redondo y Jaime Viscasillas. Según destaca el profesor Viscasillas, “este estudio piloto se realiza en dos ovejas anestesiadas, para evaluar la utilidad del ventilador ACUTE-19 en un modelo inducido de distrés respiratorio con diversos patrones, monitorizando la espirometría y todas las constantes vitales de forma no invasiva”.

Una vez validado el prototipo, la capacidad productiva del ventilador ACUTE-19 depende del suministro de materiales, no obstante se está en contacto con proveedores para que sea fácil superar la fabricación de cientos de unidades, que serán necesarias en las próximas semanas. Según la Sociedad Española de Medicina Intensiva (SEMICYUC), simulando un escenario con una tasa de ataque del virus del 35% y con 12 semanas de pandemia, los resultados en cuanto a camas de UCI ocupadas, así como uso de ventiladores se traducirían en un 257% por encima de la capacidad supuesta total de las UCIs españolas y en un 165% superior a los ventiladores disponibles actualmente en el sistema sanitario español, por lo que su producción inmediata es esencial para tratar a todos los pacientes que necesiten ventilación asistida en las próximas semanas.

Médicos, veterinarios e ingenieros

El doctor José Miguel Alonso Íñigo, del Servicio de Anestesiología, Reanimación y Tratamiento del Hospital Universitario La Fe de Valencia y director del Grupo Español de Expertos en Terapias no Invasivas (VMNI-CR Grupo), ha coordinado a un equipo multidisciplinar de investigadores en el diseño del ventilador ACUTE-19. En la supervisión médica y análisis de seguridad del producto han colaborado Salvador Díaz Lobato, neumólogo experto en insuficiencia respiratoria, y la urgencióloga Laura Sánchez Suárez, especializada en patología del paciente crítico, patología respiratoria aguda y ventilación mecánica. También los profesores y especialistas en anestesiología veterinaria de la CEU UCH José Ignacio Redondo García, catedrático del Departamento de Medicina y Cirugía Animal y Jefe del Servicio de Anestesiología del Hospital Clínico Veterinario de la CEU UCH, y Jaime Viscasillas Monteagudo, Jefe de área de Grandes Animales en este servicio de la CEU UCH y Especialista Europeo en Analgesia y Anestesia Veterinaria.

En la fase de construcción del prototipo y en la producción posterior de unidades del ventilador ACUTE-19 participan el ingeniero industrial Damià Rizo Morant, fundador de la empresa Darimo Carbon S.L.; el profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Córdoba, José Ramírez Faz; el técnico superior de diseño y fabricación mecánica, Pedro Alonso Pérez, fundador de la empresa tecnikoa and C&T fabrication S.L.; y el ingeniero técnico informático José Miguel Vidagany Igual.

Las entidades colaboradoras en el proyecto son Tecnikoa 3D Filaments, Darimo Carbon Fiber, AIC Medical, el grupo de Ventilación Mecánica No Invasiva y Cuidados Respiratorios VMNNI CR Valencia, Oximesa Nippon Gases, la Universidad de Córdoba y la Universidad CEU Cardenal Herrera.