Snel! Ideeën voor verse lucht op de intensive care

Intensive care Er is snel nieuwe beademingsapparatuur nodig. Fabrikanten en onderzoekers moeten improviseren. „Het gaat erom wat nú nodig is voor deze patiënten.”

Beademingsapparaten worden getest bij een bedrijf in Zoetermeer, om ze tijdens de coronacrisis snel te kunnen inzetten.
Beademingsapparaten worden getest bij een bedrijf in Zoetermeer, om ze tijdens de coronacrisis snel te kunnen inzetten. Foto Jerry Lampen/ANP

Het is een race tegen de klok om aan voldoende beademingsapparaten te komen voor het groeiend aantal ernstig zieke coronapatiënten. Diederik Gommers, voorzitter van de Nederlandse Vereniging voor Intensive Care, zei maandag 30 maart dat Nederland moet streven naar 2.400 intensivecarebedden – met beademing – voor het einde van de week.

Inmiddels heeft een centraal coördinatiepunt van het ministerie van Volksgezondheid, dat medische hulpmiddelen inkoopt, herverdeelt en distribueert, bij onder meer Philips zeker duizend beademingsapparaten besteld, waarvan de eerste honderd afgelopen weekend zijn geleverd. Maar het is onzeker of er op tijd voldoende zullen zijn.

Nederland heeft geen fabrikant die complete beademingsapparaten levert. De onderdelen komen bij verschillende leveranciers vandaan. Dat maakt het lastig om snel complete apparaten te leveren. Er zijn veel initiatieven om toch sneller aan apparaten te komen.

Aantrekken van middenrif

Hoe ademt een mens? „Normaal ademen wij met wat we noemen ‘negatieve druk’. Wanneer je bij het inademen je middenrif aantrekt, dan vergroot de ruimte waarin de longen hangen. Zo ontstaat onderdruk in de longen, en die kunnen zich alleen vullen met lucht van buitenaf. Als een patiënt niet meer zelf kan ademhalen, moet je vanaf buiten de druk op de longen toevoeren”, legt ingenieur Geert van Dijk uit. Hij werkt bij fabrikant Demcon en ontwikkelde beademingsmodules die nu door dochterbedrijf Macawi worden geproduceerd.

Macawi levert normaal alleen het hart van de beademingsmodule: een kastje van zo’n vijftien centimeter groot, met daarin een soort omgekeerde stofzuiger dat de omgevingslucht aanzuigt, zuivert en er zuurstof aan toevoegt. De fabrikant probeert al maanden de productie op te schroeven, en heeft leveranciers gevraagd om sneller en meer onderdelen te leveren.

Een manier om sneller aan beademingsapparaten te komen, is om fabrikanten van onderdelen nu te vragen complete apparaten te leveren. Zo heeft Demcon het ministerie van VWS toegezegd over twee weken 500 apparaten te leveren. „Dat betekent dat we een volledige behuizing, slangen naar de zuurstof- en luchttoevoer, en een luchtbevochtiger moeten toevoegen.” De lucht naar de patiënt moet vochtig en warm worden gemaakt, want droge lucht kan de luchtwegen beschadigen. „Maar het meeste werk gaat in de graphical user interface zitten, waarop de verpleegkundige of arts het apparaat kan bedienen, en ziet hoe de patiënt reageert.” Die interface hadden ze niet, dus gaat het vereenvoudigde model gebruikmaken van een laptop voor de bediening.

Simpeler is sneller

Een andere manier om sneller beademingsmachines te leveren, is ze minder complex te maken. Op die manier bekijkt ook het project OperationAIR van de TU Delft het. „Wij kijken naar wat in de beademingsapparatuur simpeler kan, zodat we minder specialistische onderdelen nodig hebben”, zegt masterstudent technical medicine Lucas Ottenheym.

Net als zijn medestudenten kwam hij thuis te zitten nadat de coschappen in ziekenhuizen waren stopgezet wegens het coronavirus. Om toch een steentje bij te dragen werken ze nu samen met studenten en onderzoekers van onder andere informatica en werktuigbouwkunde in een poging „robuuste” en simpelere beademingsapparaten te maken, die op korte termijn kunnen worden gemaakt.

Opgewarmde slangen

Zo onderzoeken ze, in overleg met artsen van de umc’s in Leiden en Rotterdam, bijvoorbeeld de bevochtiging en verwarming van de luchtstroom naar de patiënt, vertelt Ottenheym. „Daar zijn vaak aparte apparaten voor, met sensoren die tegen vocht kunnen en slangen die je moet opwarmen om te voorkomen dat het vocht aan de binnenkant neerslaat. Maar we denken dat het ook kan met een klein tussenstukje dat uit de uitgeademde lucht het vocht en de warmte opslaat voor de volgende teug.”

Ook het mengen van lucht en zuurstof kan simpeler. Normaal gebeurt dit automatisch, de verpleegkundige of arts hoeft hiervoor alleen de concentraties in te stellen op het apparaat. „Dat onderdeel werkt snel en precies, maar het vergt wel een extra regelsysteem en automatisch aangestuurde klepjes. Terwijl twee kraantjes die je open en dicht kan draaien, hetzelfde resultaat geven. Het duurt misschien tien seconden langer, maar het scheelt tijd in bouwen.”

Met een snelle, maar tijdelijke, groei van het aantal IC-patiënten in het vooruitzicht, maken ze op de TU Delft steeds de afweging of de tijdwinst van een aanpassing opweegt tegen, bijvoorbeeld, minder goed bevochtigde en verwarmde lucht voor de patiënt. „We maken andere keuzes dan wanneer je normale apparatuur zou maken. Als de beademingsmachines na de paar piekweken niet meer gebruikt kunnen worden, is dat oké. Het gaat er om wat nú nodig is voor deze specifieke patiënten.”

Uitgeprobeerd op een testlong

Vorige week opperde minister Hugo de Jonge (Volksgezondheid, CDA) dat er in het geval van een echt tekort, mogelijk twee patiënten aan één beademingsapparaat zouden kunnen worden gekoppeld. Technisch geneeskundige Eline Mos-Oppersma van de University of Twente doet hier met fysiologen en artsen onderzoek naar, vertelt ze.

In het TechMed Centre in Enschede worden beademingsapparaten uitgeprobeerd op een testlong, een soort blaasbalg die het ademhalingssysteem nabootst. „De uitdaging zit er onder meer in dat je nu twee slangen vanuit de luchttoevoer hebt, in plaats van één. Dat levert dus ook dezelfde inademingsdruk aan beide patiënten. Probleem is dat de benodigde druk per patiënt erg kan verschillen.”

De goede inademingsdruk is essentieel: is-ie te laag, dan wordt te weinig zuurstof opgenomen én te weinig koolstofdioxide afgevoerd, waardoor dit kan gaan ophopen. Bij een te hoge druk kunnen de longblaasjes kapot gaan. Bovendien lijkt het erop dat de ‘restdruk’ die in de longen blijft na het uitademen, bij ernstig zieke coronapatiënten bovengemiddeld hoog moet zijn. Is die te laag, dan klappen de longblaasjes mogelijk dicht of lopen ze vol met vocht.

Alleen bij een groot tekort

Twee patiënten op één apparaat aansluiten maakt het regelen van de luchttoevoer dus ingewikkelder. Daar komt bij dat het monitoren van patiënten (hoe reageren ze op de behandeling) óók moeilijker wordt, zegt Mos-Oppersma: „Je wil alles kunnen meten en weten: zijn er ontstekingen, hoe stug zijn de longen, wat is de druk? Door het aansluiten van twee patiënten zullen ook die meetgegevens veranderen.”

Ze benadrukt wel dat dit alleen een optie zou zijn als er echt een groot tekort is. En het zou alleen geschikt zijn voor patiënten die om andere redenen dan een coronabesmetting op de IC liggen en wel een stabiele longfunctie hebben. „Wij hebben in kaart gebracht onder welke voorwaarden dit als noodoplossing zou kunnen. De conclusie is dat het heel complex en risicovol is, en je het liefst twee dezelfde patiënten wil hebben.”

Dat er nog maar weinig bekend is over wat het coronavirus in het menselijk lichaam doet, maakt het moeilijk om de apparaten precies in te stellen, zegt de onderzoekster. „Iedereen leert nu in een enorme vaart wat bij dit ziektebeeld van belang is.” Maar als de nood hoog is, denkt ze dat er hoe dan ook concessies moeten worden gedaan aan de functionaliteiten van de apparatuur.