نظام الأكسجين من الدرجة الطبية: «القلب الغير مرئي» وراء دعم الحياة

يعتمد إمداد المرضى في وحدات العناية المركزة بالأكسجين والدعم التنفسي أثناء العمليات الجراحية على كفاءة نظام إنتاج الأكسجين في المستشفى. اعتبره كشيء يعمل باستمرار في الخلفية، حيث يأخذ الهواء العادي ويحوله إلى إمداد الأكسجين الحيوي الذي يحافظ على حياة المرضى في أوقات الحاجة القصوى. تعتمد المستشفيات الحديثة بشكل كبير على هذه الأنظمة لمكافحة نقص مستويات الأكسجين في المواقف الحرجة، مما يضمن حصول المرضى على الدعم التنفسي الضروري الذي يحتاجونه بشكل عاجل خلال الطوارئ الطبية.

الوظيفة الأساسية: الثورة من نقل الأسطوانات الفولاذية إلى "أنبوب ماء الأكسجين"

تاريخ تطور سباق الحياة والموت
عصر الأسطوانات الفولاذية (قبل الثمانينيات): كان الأكسجين الصناعي هو المصدر الرئيسي، ويحتوي على شوائب مثل أول أكسيد الكربون والغبار. كان استنشاقه من قبل المرضى يتسبب بسهولة بالسعال وحتى الوذمة الرئوية.

بدأت أنظمة إمداد الأكسجين المركزية بالظهور في الصين حوالي عام 1983 عندما بدأت المستشفيات بتثبيت شبكات أنابيب توصّل الأكسجين مباشرة إلى غرف المرضى. لم يعد هناك عناء حمل أسطوانات الصلب الثقيلة عبر السلالم المستشفى. وقد كان لهذا التحوّل تأثير كبير أيضًا، حيث زاد الكفاءة بما يقارب ثلاثة أضعاف مقارنة بالطرق القديمة. وبحلول عقد 2020، نشهد قفزة جديدة مع مركّزات الأكسجين بتقنية الامتصاص بالتبديل الضغطي مزوّدة بتقنية إنترنت الأشياء للمراقبة. أصبحت هذه الأنظمة الذكية الآن توزّع الأكسجين بدقة عالية تصل إلى أجزاء من المائة، وتشير تقارير المستشفيات إلى شبه انعدام للأخطاء، مما يعني رعاية أفضل للمرضى وهدر أقل للموارد التي يديرها الطاقم.

تضم معظم المستشفيات الحديثة ثلاثة أنظمة أساسية مدمجة فيها. أولاً هناك نظام إمداد الأكسجين المركزي، الذي يوفر أكسجينًا نقيًا بنسبة 90٪ على الأقل عندما يحتاج المرضى إليه أكثر. ثم يأتي نظام الشفط المركزي الذي يُنشئ ضغطًا سالبًا لإزالة مواد مثل البلغم والنفايات الجراحية أثناء العمليات. وأخيرًا، أنظمة الهواء المضغوط التي تُشغل الآلات الحيوية التي نأمل جميعًا ألا نراها بأمّ أعيننا - أجهزة التنفس الاصطناعي ومعدات التخدير. كما أن الأرقام الفعلية ترسم صورة مثيرة للاهتمام أيضًا. إذ تستهلك المستشفيات من الدرجة الثالثة أكثر من 5000 متر مكعب من الأكسجين يوميًا. وللتوضيح، تخيل ملء مسبحين بحجمهما الكامل بالأكسجين فقط! إنه بالفعل طلبٌ كبير على هذه الأنظمة الحيوية في المستشفيات.

التقنية الأساسية: كيف يتم "استخراج" جوهر الهواء من مولد الأكسجين PSA

تقنية فصل من أربع خطوات: التحول من الهواء إلى الأكسجين الطبي

معركة الغربال الجزيئي: تُمسك المسام المجهرية في الزيوليت بالجزيئات النيتروجينية (3.64 Ã)، بينما تمر الجزيئات الأكسجينية (3.46 Ã) وتُطرح.
خط الدفاع اللاهوائي: تقوم غشاء التعقيم بحجز 99.99% من البكتيريا، ومنع الإصابات التنفسية.
• تصميم مزدوج السلامة: ضمان ثلاثي بدون انقطاع الأكسجين

مواجهة الكفاءة: لماذا يتفوق مركّز الأكسجين PSA على أسطوانات الأكسجين السائلة/الفولاذية؟

إن النظر إلى الجوانب الاقتصادية للمصادر المختلفة لإمدادات الأكسجين يكشف عن اختلافات مثيرة في التكاليف. إن مولدات الأكسجين من نوع PSA فعالة كهربائيًا، حيث تستهلك حوالي 1.2 يوان لكل متر مكعب من الكهرباء. أما أنظمة الأكسجين السائلة فلها تكلفة أولية أعلى تبلغ حوالي 3.2 يوان لكل متر مكعب، إضافة إلى التعقيد الإضافي المتمثل في الحاجة إلى أفراد معتمدين للقيام بالعمليات اليومية والصيانة. ثم نصل إلى أسطوانات الغاز، وخاصة الأسطوانات ذات السعة 40 لترًا التي تُستخدم بشكل شائع في أماكن مثل تشانغشا، حيث تتراوح تكلفتها عادةً حول 25 يوان لكل منها. ولكن هنا تكمن المشكلة – حيث لا يتم استغلال هذه الأسطوانات بالكامل، إذ لا يمكن للمعظم استخراج سوى حوالي 70% قبل أن يضطر المرء إلى استبدالها، مما يعني هدر الأكسجين المتبقي بسبب متطلبات الضغط المتبقي. بالطبع، يجب التعامل مع هذه الأرقام ببعض الحذر، حيث إن الأسعار الفعلية في السوق تختلف غالبًا اعتمادًا على مواصفات مشروع الشراء والقيود المتعلقة بالأسعار في المنطقة.

الميدان السريري: من قسم العناية المركزة إلى المواقع المرتفعة

وحدة العناية المركزة (ICU)
تزويد الأكسجين لجهاز ECMO: يوفر نظام إنتاج الأكسجين أكسجينًا نقيًا بنسبة 99.5٪ لرئتي الغشاء خارج الجسم، مما يقلل من خطر الإصابة بالعدوى في الدم.
حاضنة الأطفال المبتسرين: الأكسجين عند درجة حرارة ثابتة ورطبة (33 مئوية ± 1 مئوية، رطوبة 60%) يحمي الحويصلات الهوائية للرضع حديثي الولادة.

يصبح العلاج الطارئ في المرتفعات العالية أمرًا بالغ الأهمية عند التشغيل على ارتفاعات تزيد عن 5000 متر فوق مستوى سطح البحر. عادةً ما تحتوي المواقع في هذه الارتفاعات على مكثفات أكسجين PSA متخصصة تم تصميمها خصيصًا للعمل في ظروف الضغط المنخفض. تعمل هذه الأنظمة المتقدمة على الحفاظ على تركيز أكسجين يصل إلى 90%، مقارنة بالمعدات القياسية التي لا تتجاوز عادةً 70%. وفيما يتعلق بالحلول المتنقلة، هناك ما يُعرف بأنظمة الأكسجين المثبتة على المركبات، والتي يمكن أن توفر هواءً قابلًا للتنفس لمدة 30 دقيقة متواصلة. وقد أثبتت فعاليتها الكبيرة أثناء زلزال ونشوان، حيث ساعدت هذه الأنظمة في إنقاذ حوالي 100 شخص. إن القدرة على نشر الأكسجين بسرعة في المواقع النائية تُحدث فرقًا كبيرًا في معدلات البقاء على قيد الحياة للأشخاص المصابين بمرض ترقق التنفس الناتج عن الارتفاع أو حالات الطوارئ الأخرى في المرتفعات الشديدة.

'عاصفة الأكسجين' في غرفة العمليات

جراحة فتح الصدر: يبلغ الطلب الفوري على الأكسجين 100 لتر/دقيقة، مع تزويد مزدوج من خزان الأكسجين السائل ووحدة PSA;
الجراحة بالليزر: يستخدم الليزر عونًا من الأكسجين عالي النقاء، حيث يكون الخطأ أقل من 0.5%، ويمكنه تجنب حروق الأنسجة.

إن أنظمة الأكسجين التي تُستخدم في المستشفيات تُعتبر حقًا شيئًا مميزًا إذا فكّرنا في كيفية الجمع بين تقنيات التبريد التقليدية وبين تقنيات الغربلة الجزيئية الحديثة. هناك أيضًا ارتباط خفي يحدث خلف الكواليس بين كل هذه الآلات وحياة المرضى أنفسهم. النظام مزوّد بما يُعرف بخاصية الثلاثة احتياطيات للأكسجين فقط للتأكد من عدم حدوث أي خطأ على المستوى الأساسي. وبالإضافة إلى ذلك، لا ننسى ذلك الفلتر الصغير بحجم 0.22 ميكرومتر والذي يمنع مرور أي شيء خطير. هناك ثلاث إحصائيات رئيسية يجب على الجميع تذكّرها: أولًا، يجب أن تصل درجة نقاء الأكسجين الطبي إلى حوالي 90%. ثانيًا، لا يجب أن يتجاوز الضغط 8 ضغوط جوية، لأن ذلك يصبح سريعًا خطيرًا جدًا. وأخيرًا، في حال حدوث أي مشكلة من نوع ما، يجب أن يتفاعل النظام خلال جزء من عشرة ثواني، وإلا فإن حياة المرضى قد تكون معرّضة لخطر كبير.