Equipe da Nasa desenvolve respirador adaptado para COVID-19 em 37 dias
Equipamento passou em teste na Escola de Medicina Icahn em Mount Sinai, em Nova York e agora espera aprovação rápida para que possa auxiliar pacientes
Engenheiros da Nasa desenvolveram um protótipo de respirador de alta pressão projetado especificamente para ajudar pacientes com coronavírus, de acordo com a agência espacial.
O equipamento se chama VITAL, nome que usa as primeiras letras (em inglês) de Tecnologia de Intervenção do Respirador Acessível Localmente. Depois de passar em um teste na Escola de Medicina Icahn em Mount Sinai, em Nova York, no início desta semana, o VITAL agora espera uma aprovação rápida nos próximos dias para que possa ajudar pacientes com coronavírus.
“Ficamos muito satisfeitos com os resultados dos testes que fizemos em nosso laboratório de simulação humana de alta fidelidade”, escreveu em comunicado o doutor Matthew Levin, diretor de inovação do Laboratório de Simulação Humana e professor associado de anestesiologia, medicina perioperatória e de dor , genética e ciências genômicas da Escola de Medicina de Icahn. “O protótipo da Nasa teve o desempenho esperado em uma ampla variedade de condições simuladas do paciente. A equipe está confiante de que o respirador VITAL poderá ventilar com segurança pacientes que sofrem de COVID-19, tanto aqui nos Estados Unidos quanto em todo o mundo”.
O funcionamento do VITAL é igual ao tradicional, no qual pacientes sedados dependem de um tubo de oxigênio para ajudá-los a respirar. Mas foi desenvolvido para durar três ou quatro meses, diferentemente dos respiradores de hospitais projetados para durar anos e ajudar pacientes com outros problemas médicos. Os engenheiros esperam que os respiradores mais tradicionais possam ser liberados para pacientes em casos mais graves de coronavírus se o VITAL for implantado.
O aparelho inovador também foi projetado para oferecer mais oxigênio a pressões mais altas do que os modelos comuns, pois, como explicou o doutor Levin, alguns dos pacientes que ele está tratando precisam dessa capacidade.
“As unidades de terapia intensiva estão atendendo pacientes da COVID-19 que precisam de respiradores altamente dinâmicos”, contou o doutor JD Polk, chefe de saúde e medicina da NASA, em comunicado. “A intenção do VITAL é diminuir a probabilidade de os pacientes chegarem ao estágio avançado da doença e exigir assistência mais avançada do respirador”.
O desenvolvimento do equipamento ficou a cargo dos engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, em Pasadena. A ideia é proporcionar um respirador que pode ser construído rapidamente usando menos peças, a maioria disponível nas cadeias de suprimentos atuais (ele não competirá com os fornecedores já existentes de respiradores).
Flexível e de fácil manutenção, o VITAL pode ser usado em diversos ambientes que hospedam hospitais de campanha, incluindo hotéis e centros de convenções.
“Somos especializados em naves espaciais, e não na fabricação de dispositivos médicos”, disse Michael Watkins, diretor do JPL, em comunicado. “Mas engenharia excelente, testes rigorosos e prototipagem rápida são algumas das nossas especialidades. Quando o pessoal do JPL percebeu que poderia criar o que é preciso para apoiar a comunidade médica e a comunidade em geral, sentiu que era seu dever compartilhar sua engenhosidade, experiência e motivação”.
Atendendo ao desafio
Engenheiros como Stacey Boland toparam o desafio, motivados a fazer o possível para ajudar. Nos últimos 40 dias, eles usaram tudo o que tinham para fazer o VITAL, trabalhando longas horas todos os dias e eliminando a folga dos finais de semana.
Boland é engenheira de sistemas do projeto que desenvolve o instrumento MAIA, o Imager Multi-Angle de Aerossóis, que investigará as particular presentes na poluição do ar. A ideia é que o MAIA forneça dados para ajudar médicos e cientistas a determinar quais tipos de poluição se correlacionam com resultados negativos para a saúde.
No projeto MAIA, Stacey Boland trabalhou com epidemiologistas para determinar os dados de que precisariam da missão. No VITAL, a engenheira atuou como líder de operações para criar um caminho de comunicação entre engenheiros, designers e especialistas em visualização com médicos, enfermeiros, terapeutas respiratórios e intensivistas. Traduzir entre as diferentes profissões para colocar todos na mesma página foi desafiador, mas Boland adorou o trabalho.
Operar durante uma pandemia fez com que todos dependessem de telefonemas, mensagens e videoconferência para produzir um produto em tempo real. Profissionais da área médica usavam seus intervalos de almoço, ainda de avental, para descrever o que viam nos pacientes e o que precisariam do VITAL.
Uma equipe limitada trabalhou pessoalmente no hardware, enquanto o restante continuou por videoconferência. Boland escreveu o manual de instruções sobre como operar o VITAL enquanto ele estava sendo construído.
Para a engenheira, é questão é pessoal – a irmã dela trabalha no Memorial Hospital em Gulfport, na Louisiana. Durante o trabalho, Boland ligava para a irmã, enviava fotos e fazia perguntas enquanto trabalhavam no dispositivo, e a irmã médica enviava feedback em tempo real.
Para ela, foi a experiência de uma vida, trabalhando em uma equipe capaz de encontrar companheirismo criando algo único durante um período tão desafiador. Quando encontravam obstáculos, os membros da equipe não podiam deixar as dúvidas esfriarem para esperar as respostas, disse Boland. Mecanismos de resolução de problemas normais na rotina desses profissionais foram jogados pela janela e eles resolviam problemas em tempo real para superar o próximo desafio.
Foi uma corrida cheia de adrenalina, com um produto pronto em tempo recorde, mas que deixou também uma ponta de tristeza, dadas as circunstâncias atuais.
“Não sou engenheira de dispositivos médicos, mas quando ouço que alguém na linha de frente precisa de algo, quero colocar em prática”, disse Boland. “Queremos apoiar essas pessoas. Foi uma bênção e um privilégio ter algo tão desafiador e relevante para trabalhar “.
Nos últimos anos, o doutor Leon Alkalai, que gerencia o escritório de parcerias estratégicas do JP, tem liderado os esforços para estreitas os laços com a comunidade de engenharia médica. Alkalai entrou na equipe do VITAL em um papel de liderança e ajudou a estabelecer uma comunicação entre o JPL e o hospital Monte Sinai, a FDA e o Departamento de Segurança Interna dos EUA.
A FDA ofereceu todo apoio, segundo Alkalai. E os médicos do Monte Sinai ficaram interessados em fazer parceria no VITAL depois que Alkalai compartilhou a ideia com eles. A colaboração entre a NASA, a FDA e profissionais médicos é um exemplo de como instituições com diferentes áreas de especialização estão se unindo para criar soluções para a pandemia.
“Somos cientistas e engenheiros de foguetes, sabemos como pousar na Lua e em Marte”, disse o doutor. “Mas construir um dispositivo médico é algo novo. Nos sentimos humildes pelo desafio de fazer algo que nunca fizemos antes por uma boa causa. É contrário à nossa cultura fazer algo rapidamente em um domínio em que não somos especialistas. Mas ele se encaixa no mantra JPL: ‘Ouse coisas poderosas’”.
Atualmente, o Instituto de Tecnologia da Califórnia, que administra o JPL, está fazendo campanhas para encontrar fabricantes para o VITAL.
Uma mãozinha
Além do novo respirador, a Nasa está tentando ajudar a suprir a escassez de outros equipamentos médicos nas comunidades locais, como em Antelope Valley, Califórnia. Um desses novos dispositivos é o capacete de pressão positiva Aerospace Valley, que pode ajudar pacientes com COVID-19 com sintomas leves para que eles não precisem de um respirador. O capacete funciona como uma máquina de pressão positiva contínua nas vias aéreas (ou CPAP na sigla em inglês), comumente usada para tratar a apneia do sono, informou a agência.
O dispositivo é o resultado de uma colaboração entre o Armstrong Flight Research Center da Nasa na Califórnia, em parceria com o Antelope Valley Hospital, a cidade de Lancaster, a Virgin Galactic e a The Spaceship Company, o Antelope Valley College e os membros da Força-Tarefa do Antelope Valley. Ele já foi testado e enviado com sucesso ao FDA para autorização de uso emergencial. Enquanto aguarda a aprovação, 500 dispositivos estão atualmente em produção.
O protótipo do VITAL e o capacete são o resultado de uma chamada para ações da Nasa emitida em 1º de abril, chamada Desafio Nasa@Work. Em duas semanas, os funcionários da Nasa enviaram 250 ideias para ajudar no controle da pandemia.
O Glenn Research Center da Nasa, em Ohio, fez parcerias no passado com a Emergency Products and Research, uma empresa do mesmo estado, para trabalhar em pequenos dispositivos portáteis que descontaminam ambulâncias com rapidez e é muito mais barato do que os sistemas atuais chamados AMBUStat. Agora, eles estão buscando a melhor maneira de aplicar isso durante a pandemia.
De fato, “a força da Nasa sempre foi baseada na nossa capacidade e paixão – coletiva e individual – de resolver problemas”, disse o administrador da Nasa, Jim Bridenstine, em comunicado. “Todo o trabalho realizado mostra como a NASA está equipada de maneira exclusiva para ajudar na resposta federal ao coronavírus, alavancando a engenhosidade de nossa força de trabalho, mobilizando investimentos feitos na agência espacial dos EUA para combater esta doença e trabalhando com parcerias públicas e privadas para maximizar resultados”.
