Risale allo scorso aprile OpenBreath, il progetto open source sviluppato da un team multidisciplinare composto da ingegneri, medici, professionisti dell’automazione e dell’intelligenza artificiale di Torino che ha portato alla nascita del primo prototipo metallico del dispositivo medico professionale, in grado di offrire un mese di ventilazione ai pazienti in terapia intensiva. RS COMPONENTS ITALIA fornisce la componentistica meccanica ed elettronica necessaria alla prototipazione del ventilatore polmonare.
AUTOMAZIONE MECCANICA DI UN PALLONE AUTOESPANDIBILE CON MASCHERA
Dall’Italia potrà essere divulgata un’innovazione destinata al sistema sanitario nazionale ed europeo che si basa sul concetto dell’automazione meccanica di un pallone autoespandibile con maschera, conosciuto anche come pallone di AMBU, Auxiliary Manual Breathing Unit, uno strumento impiegato in tutto il mondo dai soccorritori come supporto alla respirazione e nelle manovre di rianimazione. Attualmente, il tipo di modifica d’emergenza che viene applicata per automatizzare un pallone AMBU, ottenendo così un ventilatore polmonare a basso costo, consisterebbe nel collegarlo a un motorino tergicristallo1: l’idea è stata di un gruppo di ingegneri britannici dell’Università di Staffordshire. Tale dispositivo è stato denominato Field Ventilator, studiato appositamente per poter assicurare un tempestivo intervento, non soltanto durante l’emergenza pandemica del SARS-CoV-2, ma anche negli interventi chirurgici minori, nei servizi sanitari delle aree rurali e negli ospedali da campo, in particolar modo nei Paesi più poveri. Tuttavia, una soluzione del genere non può essere utilizzata a lungo termine, ossia per garantire la ventilazione polmonare nei reparti ospedalieri, poiché – nel caso dei ricoveri dovuti al nuovo Coronavirus – le terapie intensive restano occupate, in media, due settimane.
MEDICINA, INTELLIGENZA ARTIFICIALE, TECNOLOGIA E INGEGNERIA
Per quanto riguarda il ventilatore OpenBreath, si tratta di un macchinario avanzato e molto più complesso. Le specifiche tecniche del recente prototipo – che potrebbe essere migliorato e implementato in seguito alla fase di collaudo – indicano dei meccanismi a leva in acciaio inossidabile opposti e identici, muniti di piastre che comprimono in maniera sincrona il pallone autoespandibile dotato di valvola PEEP. Ai componenti meccanici si aggiungono l’apparato elettronico, hardware e software, costituiti da un duplice sistema Motion Control (MT), due interfacce operatore-macchina, un impianto incorporato per la visualizzazione dei dati in remoto e l’impostazione degli allarmi – tutti visualizzabili su un display LCD. In tal modo, possono essere registrati in forma anonima i dati e i parametri vitali del paziente, accessibili da qualunque dispositivo abilitato connesso alla Rete e gestiti via web server, attraverso un apposito pannello di controllo. Le informazioni potranno essere aggregate e analizzate, in seguito, dagli algoritmi di intelligenza artificiale per monitorare il decorso clinico dei pazienti affetti da COVID-19 e trovare delle più efficaci contromisure. Per far sì che una eventuale anomalia o guasto non compromettano il corretto funzionamento del dispositivo, ciascun sistema dell’apparato elettronico è ridondante, sensori inclusi. Se si dovesse verificare un’avaria, sarebbe tempestivamente inviato un segnale di allerta dal sistema all’operatore, in modo che il ventilatore sia sostituito al più presto.
CONTROLLO REMOTO DELLA VENTILAZIONE DEL PAZIENTE
Il sistema MT assicura anche opzioni di controllo remoto della ventilazione del paziente secondo differenti modalità, tenendo conto dei livelli di pressione e volume dell’aria impostati dall’operatore, sia per la respirazione assistita sia per la respirazione totalmente automatica. È tuttora in fase di studio il criterio ottimale di miscelazione dell’ossigeno da utilizzare con l’AMBU, poiché allo stato attuale il progetto è completo al 70%. Con il gruppo di Torino collaborano alcuni ingegneri del CERN di Ginevra. OpenBreath viene inoltre supportato dal Centro SIMNOVA dell’Università del Piemonte Orientale e dalle industrie RS Components Italia, Zortrax, Renishaw, Dassault Systèmes e Catia, Zenti, Acal BFI e CTL srl per il taglio laser.
COMPONENTISTICA MECCANICA ED ELETTRONICA FORNITA DA RS COMPONENTS ITALIA
“Siamo orgogliosi di poter supportare un team di giovani professionisti che ha deciso di mettere a fattore comune le proprie competenze ed esperienze per la realizzazione di un progetto che potrà servire agli ospedali di tutto il mondo. In questa prova così dura per la collettività, crediamo che sia fondamentale intensificare il sostegno al settore della ricerca scientifica e fare tutto quello che è in nostro potere per far ripartire il Paese” ha dichiarato Marco Beltramo di RS Components Italia – azienda fornitrice della componentistica meccanica ed elettronica necessaria alla prototipazione del ventilatore polmonare.
DISPOSITIVO BIOMEDICALE CHE ASSICURA MAGGIORE SICUREZZA PER IL PERSONALE SANITARIO
L’automazione e la gestione in remoto del ventilatore polmonare garantiscono sia una protezione degli operatori sanitari – che non dovranno necessariamente trovarsi a contatto prolungato con i pazienti, ma saranno in grado di monitorare e adeguare il supporto alla respirazione con efficienza – sia una minore complessità d’uso attraverso l’interfaccia interattiva minimalista. Ciò si traduce anche in tempi di formazione del personale medico e infermieristico più rapidi per poter utilizzare il dispositivo, nonché prestazioni paragonabili ai ventilatori ospedalieri.
PROGETTO OPEN SOURCE
Fra i punti di forza di OpenBreath vi sono la filosofia open source, l’impiego di dispositivi sanitari come il pallone autoespandibile – certificato, facilmente reperibile e di comprovata efficacia – e della tecnologia di prototipazione rapida per stampare in 3D i pezzi che, tradizionalmente, avrebbero richiesto una fresatrice CNC. Ovvero, un macchinario industriale controllato con sistemi computerizzati, al quale non era possibile ricorrere durante il fermo delle attività imposto con il lockdown. Tale problematica è stata brillantemente superata grazie alla stampa 3D. Ne risulta un dispositivo avanzato relativamente economico, facile da utilizzare e rapido da assemblare. L’intera documentazione viene resa liberamente disponibile su Open Hardware Repository2 e sulla piattaforma di scambio di materiale scientifico GitHub.
BUROCRAZIA E IMPLEMENTAZIONE CLINICA: UNA BATTAGLIA ANCORA APERTA
Il dispositivo sarà conformato allo standard europeo BS EN 80601-12 per la strumentazione biomedicale di ventilazione assistita, nonostante la situazione dell’emergenza pandemica non abbia permesso una certificazione del ventilatore in tempi rapidi. Per contrastare la pandemia causata dal COVID-19, è necessario superare gli ostacoli burocratici, clinici e produttivi e portare a compimento il ventilatore automatizzato OpenBreath. Il team di Torino è alla ricerca di collaboratori come medici anestesisti, rianimatori ed esperti della certificazione BioMed.
“Medici e infermieri in tutta Italia combattono in prima linea e subiscono gravi perdite. Ecco perché non c’è tempo da perdere e ci affrettiamo a rendere disponibile questa apparecchiatura il prima possibile” ha precisato Simone Iannucci, fra i fondatori del progetto.
Auspichiamo che il loro importante appello non rimanga inascoltato.
Flora Liliana Menicocci
Note:
1 UK engineers develop low-cost Field Ventilator to treat COVID-19 patients in poorer countries, News Medical, April 24 2020
2 OpenBreath Lung Ventilator, all’indirizzo web https://www.ohwr.org/openbreath/lungventilator/wikis/home
