Żelazne Płuco

Żelazne płuco jest rodzajem respiratora. Formalna nazwa tego urządzenia to „respirator generujący podciśnienie”.

Ludzie podobnie jak wiele innych organizmów żywych oddychają dzięki podciśnieniu generowanemu w klatce piersiowej. W trakcie wdechu dochodzi do skurczu głównego mięśnia oddechowego jakim jest przepona co powoduje jej obniżenie. Dodatkowo klatka piersiowa może być (np. w trakcie wysiłku) rozciągana przez wdechowe mięśnie oddechowe. Powoduje to zwiększenie pojemności klatki piersiowej, a tym samym spadek (w stosunku do otoczenia) ciśnienia w jej wnętrzu, co prowadzi do przepływu powietrza do płuc - następuje wdech. Wydech jest realizowany zazwyczaj biernie, gdy rozluźnieniu ulega przepona, a siły elastancji klatki piersiowej prowadzą do zmniejszenia jej objętości i wypchnięcia powietrza na zewnątrz. W wydechu mogą brać udział wydechowe mięśnie oddechowe. Uszkodzenie lub osłabienie mięśni oddechowych, jak również zaburzenia w kontroli nerwowej nad oddychaniem prowadzi do duszności lub niewydolności oddechowej.

 

Osoba korzystająca z żelaznego płuca jest umieszczana wewnątrz cylindra wykonanego ze stali lub innych materiałów. Koniec cylindra zamknięty jest drzwiami, w których znajduje się otwór na głowę i szyję. Wokół drzwi i szyi umieszczone są uszczelki uniemożliwiające przepływ powietrza. Powstaje w ten sposób oddzielona szczelna przestrzeń, w której można zmieniać ciśnienie podczas gdy drogi oddechowe pacjenta kontaktują się z otoczeniem. Gdy wewnątrz cylindra na skutek działania pompy zostaje obniżone ciśnienie klatka piersiowa pacjenta rozciąga się i następuje wdech. Gdy ciśnienie rośnie następuje wydech. W ten sposób naśladowany jest fizjologiczny mechanizm wymiany gazowej: okresowe zmiany ciśnienia wewnątrz klatki piersiowej powodują przepływ powietrza do i z płuc. Żelazne płuco jest respiratorem zapewniającym wentylację nieinwazyjną.

 

Pierwsze żelazne płuco zostało opracowane przez Phillipa Drinkera i Louisa Shaw, którzy w ramach Instytutu Rockefellera zajmowali się rozwojem aparatury resuscytacyjnej. Urządzenie zostało po raz pierwszy użyte u człowieka 12 października 1928 roku w Children’s Hospital w Bostonie. Nieprzytomna dziewczynka umieszczona w żelaznym płucu odzyskała przytomność po mniej niż minucie. Ten spektakularny sukces spowodował ogólnoświatową akceptację wynalazku. Powszechne użycie żelaznych płuc to lata 50. i 60. XX wieku, kiedy ofiary polio dotknięte porażeniem mięśni (w tym przepony) były z powodu zaburzeń oddychania umieszczane w tych urządzeniach celem ratowania życia. Seryjna produkcja została podjęta przez bostońskiego przedsiębiorcę Warrena E. Collinsa w roku 1928.

Ogromny rozwój zastosowania żelaznych płuc w połowie XX wieku spowodował wzrost zainteresowania innymi technikami wentylacji. W 1952 roku w Danii wybuchła epidemia polio. Szpitale w tym kraju posiadały jedynie 7 żelaznych płuc. Ponieważ liczba pacjentów z niewydolnością oddechową wymagających wentylacji znacznie przekraczała liczbę dostępnych żelaznych płuc, w szpitalu Blegdams w Kopenhadze zastosowano worki samorozprężalne obsługiwane przez studentów medycyny. Sukces tej terapii spowodował wzrost zainteresowania budową respiratorów generujących ciśnienie dodatnie.

Respiratory generujące nadciśnienie stanowią obecnie zdecydowaną większość używanych na świecie urządzeń do sztucznej wentylacji, a żelazne płuca to margines współczesnej terapii wentylacyjnej. Większość pacjentów korzysta z respiratorów generujących nadciśnienie. Są skuteczniejsze i umożliwiają zarówno lepszą opiekę nad pacjentem jak i jego łatwiejsze przemieszczanie. Respiratory generujące podciśnienie działają w sposób bardziej zbliżony do fizjologicznego oddychania i nie powodują negatywnych skutków jak te generujące nadciśnienie. Żelazne płuca mogą znaleźć zastosowanie w pewnych rzadkich schorzeniach takich jak klątwa Ondyny.

W lipcu 1931 roku amerykański wynalazca John Haven "Jack" Emerson przedstawił cichszą, lżejszą, tańszą i bardziej niezawodną wersję respiratora Drinkera. Spotkało się to z oskarżeniami Drinkera o naruszenie praw patentowych. Podczas batalii prawnej Emerson wykazał, że wszystkie związane z żelaznym płucem patenty Drinkera były zgłoszone przez inne osoby wcześniej. Emerson wygrał sprawę, a patenty Drinkera uznano za nieważne.