رئة اصطناعية

الرئة الفولاذية هي جهاز للتنفس الاصطناعي تم اختراعه في أواخر القرن التاسع عشر وبدايات القرن العشرين لمساعدة المرضى على التنفس بشكل أفضل، وقد انتشرت الحاجة لهذا الجهاز عندما تزايد انتشار أوبئة شلل الأطفال المسبب لصعوبة في القدرة التنفس في تلك الفترة. ويكون الجهاز على شكل كبسولة أو حاوية كبيرة الحجم يوضع المريض في داخلها مع إبقاء رأسه فقط في الخارج. ويعتمد عمل هذا الجهاز على عملية الضغط السلبي الذي يسمح بدوره في جذب الهواء إلى داخل الصدر.

كيفية عمل الرئة الفولاذية

حتى تتمكن من فهم كيفية عمل الرئة الفولاذية، هناك مصطلحين يتوجب عليك فهمها:

• تدرجات الضغط: تنتقل الغازات من مناطق الضغط العالي إلى المناطق ذات الضغط المنخفض حتى يتحقق التوازن.
• قانون بويل: ينص قانون بويل على أنه بالنظر إلى درجة الحرارة والحجم المتساويين، يتناسب الضغط عكسياً مع حجم الحاوية.
• كميات من الغاز في حاوية صغيرة تحتوي على ضغط أعلى من 3 أجزاء من الغاز في حاوية كبيرة. حيث أن حجم الغاز يتناسب عكسياً مع الضغط الواقع عليه.

تتمثل عملية التنفس الطبيعي من خلال استنشاق الهواء الذي يتغلغل في الحجاب الحاجز ما يؤدي إلى توسع الصدر ويزيد من حجمه، وبالتالي تقليل الضغط بالنسبة للهواء المحيط. بما أن الضغط في الهواء المحيط أعلى من الضغط في الصدر، ينتقل الهواء إلى الرئتين. أثناء الزفير، يرتاح الحجاب الحاجز، مما يجعل الصدر أصغر. الآن الضغط في الصدر أعلى من الهواء الخارجي، لذلك يتحرك الهواء خارج الرئتين.

أما بالنسبة لكيفية عمل الرئة الفولاذية، فتتمثل في أنه بدلاً من أن يتم توليد الضغط السلبي في الصدر بواسطة الحجاب الحاجز، يتم توليد ضغط سلبي في الفراغ المحيط بالصدر، عن طريق استخدام مضخة من نوع معين. يتم نقل الضغط السلبي حول الصدر إلى الصدر نفسه، لذلك الآن يكون الضغط في الصدر أقل من الهواء المحيط. بما أن رأس الشخص يكون خارج الجهاز، ولا توجد طريقة لدخول الهواء إلى الرئة الفولاذية إلا من خلال فم الشخص، فإن الرئتين تتوسعان. أثناء الزفير، يحدث العكس بحيث يزداد الضغط في الرئة الفولاذية ويصبح الصدر أصغر مرة أخرى، مما يزيد من الضغط في الصدر بالنسبة للهواء المحيط، لذلك يتدفق الغاز للخارج.