21 agosto, 2020

El diseño del ventilador pulmonar cubano

Por Ivette Leyva García y Boris León Valdivia

La noticia fue motivo de tranquilidad y, sobre todo, de orgullo: en el mes de octubre, Cuba tendría 500 equipos de ventilación pulmonar de fabricación propia (250 de una variante invasiva e igual cantidad de una no invasiva), según declararon a varios medios de prensa autoridades del Centro de Neurociencias de Cuba (CNEURO).

Para alcanzar en tan poco tiempo este resultado, fue necesario el trabajo de un equipo multidisciplinario conformado por especialistas del propio Centro, la Empresa Grito de Baire de la Unión de Industrias Militares (UIM), la Empresa Combiomed-Tecnología Médica Digital, el Centro para el Control Estatal de Medicamentos, Equipos y Dispositivos Médicos (CECMED) y la Oficina Nacional de Diseño (ONDi), entidad que el pasado julio celebró sus 40 años.

Cada una de estas instituciones aportó un saber hacer indispensable para que nuestro país pudiera disponer de un equipo médico vital en tiempos de COVID-19 y beneficioso en cualquier momento.

El primer prototipo de ventilador fue presentado al presidente de la República en su visita a CNEURO, el pasado mes de mayo.

Innovación de urgencia

Cuando ya era inminente la llegada de la pandemia provocada por el SARS-CoV-2 al país, desde el gobierno se hizo un llamado para generar respuestas urgentes a problemáticas que podría enfrentar el sistema de salud cubano en presencia de la enfermedad. Esto hizo que en el Centro de Neurociencias de Cuba se gestaran varias acciones a partir de alianzas intersectoriales, que incluyeron a las formas de gestión no estatal.

Se acometió el rescate y reparación de equipos y el desarrollo de medios de protección personal; a la par, se presentó una propuesta para el desarrollo de un ventilador de emergencia, el cual engrosaría el número de los existentes en las terapias creadas para la COVID-19.

Ya se evidenciaba que el precio de muchos insumos y equipamientos se encontraba al alza en el mercado o se había restringido la posibilidad de acceder a ellos, dada la enorme demanda.

Para acrecentar la complejidad de dicho escenario, las empresas suizas imt Medical ag y Acutronis, proveedoras de ventiladores a Cuba, habían sido adquiridas por la estadounidense Vyaire Medical Inc, por lo que la venta de estos equipos a nuestra nación se suspendió, “gracias” al bloqueo.

Desarrollar un ventilador pulmonar propio se hacía más necesario que nunca.

Ernesto Velarde Reyes, jefe del Departamento de Electrónica de CNEURO, cuenta cómo, en la institución en la que labora, recibían con alarma las noticias que llegaban de otros lares. “Sabíamos de médicos que tenían que tomar la dolorosa decisión de escoger a qué paciente ventilar y a cuál dejar morir, pues no había equipos para cubrir toda la demanda”.

La participación en un censo de los ventiladores existentes en el país, en colaboración con el Centro Nacional de Electromedicina (CNE), Combiomed y autoridades del MINSAP, les permitió tener una mayor claridad de la situación.

“Observamos que se contaba con equipamiento moderno de alta gama, pero también con otros modelos con muchos años de uso y con máquinas de anestesia, las cuales ventilan, pero no soportan largos regímenes de trabajo. En sentido general, nuestros números no eran peores que los de Italia y Reino Unido, pero no podíamos confiarnos”, comenta.

“A raíz de la convocatoria de las autoridades de nuestro país, nos concentramos, junto a las instituciones mencionadas, en la reparación de los equipos de este tipo que sufrían desperfectos y en el desarrollo urgente de un ventilador cubano; pues debíamos evitar a toda costa que un paciente que requiriera ventilación mecánica no la tuviera”.

“En esta misión nos enfrascamos, al inicio, dos ingenieros electrónicos, tres automáticos, un biomédico y un mecánico. Luego se incorporaron los ingenieros mecánicos de la UIM Grito de Baire y los diseñadores de la ONDi. Fue fundamental también para el grupo el trabajo del Departamento de Calidad de CNEURO, que chequeó el cumplimiento de todas las rigurosas normas de seguridad que se aplican a estos equipos”.

De la necesidad al hecho

El equipo coordinado por CNEURO realizó un estudio del tipo de ventilador de emergencia que podría ser fabricado en la Isla, a partir de las condiciones materiales y productivas existentes. La experiencia ―y el olfato― de más de 40 años desarrollando equipos médicos, los hizo decantarse, entre todas las alternativas disponibles, por el principio de funcionamiento liberado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), para “automatizar” el uso de un respirador manual.

Conscientes de la necesidad de insertar el diseño desde las etapas iniciales del proyecto, directivos del Centro de Neurociencias solicitaron tempranamente a la ONDi su colaboración.

A tres semanas de iniciado el trabajo, ya existía una maqueta funcional con un desarrollo bastante avanzado, y es en este momento —21 de abril— que se sumaron al equipo dos diseñadores de la Unidad de Desarrollo de la Oficina.

La cofradía que se generó entre los diversos especialistas propició que en pocos días se presentara una propuesta de diseño para el equipo y para la interfaz gráfica de su aplicación informática. Esta primera entrega generó importantes debates técnicos que contribuyeron a madurar la visión de lo que debía ser y hacer este equipo, y todas las exigencias a las que debía responder dada su función y contexto de uso.

A partir de los debates técnicos se levantaron nuevos requisitos de diseño, tanto para el hardware como para la aplicación software. Importante fue el análisis del “chasis” interno, la definición de zonas funcionales (motor, mecánica, eléctrica, electrónica, respirador, accesorios, etc.), la identificación de limitaciones productivas y de los materiales disponibles.

También se estudiaron las normas internacionales y nacionales para el diseño de equipos médicos, así como aspectos relacionados con los acabados, la visualidad, la ergonomía, entre otros.

Con todo ello, en apenas tres semanas de trabajo, se llegó a una nueva aproximación del diseño final del equipo, que fue presentada a CNEURO y Grito de Baire como paso previo a la fabricación de un prototipo funcional.

El nuevo tope hizo emerger visiones diferentes en cuanto al modo de abordar la producción de las partes y piezas. En un inicio se insistió mucho en que las soluciones entregadas por los especialistas de la ONDi debían adaptarse, en lo posible, al diseño mecánico desarrollado por los ingenieros de Grito de Baire. No obstante, al poco tiempo se demostró la factibilidad del diseño propuesto, prácticamente en todos sus detalles.

Modelación en 3D realizada por los diseñadores de la ONDi a partir de los requerimientos identificados.

Finalmente se desarrollaron los planos ejecutivos para la producción de dicha propuesta. Una vez concluida, el resultado y la calidad de las terminaciones sorprendió a todas las partes y la aceptación fue total.

Hasta este punto, habían transcurrido prácticamente cuatro semanas de trabajo, tiempo récord para el desarrollo de un proyecto de diseño de un equipo médico.

Diseño de la aplicación

Una de las prestaciones pensadas para el ventilador se centró en una aplicación de software que permitiera el control de todas las funciones del equipo y el ajuste de sus parámetros. Como se mencionó anteriormente, los especialistas de la ONDi intervinieron también en el diseño de interfaces para esta aplicación médica, lo cual se desarrolló en paralelo al proyecto ya comentado.

En el propio CNEURO se había trabajado una primera interfaz de usuario de forma emergente, que permitió validar conceptos con la maqueta funcional. A raíz de esa experiencia, y de conjunto con la Oficina, se determinaron los principales elementos a visualizar en pantalla.

Se consideró el uso de una pantalla táctil para introducir los datos y parámetros y, junto con ello, las limitaciones que los usuarios activos del equipo (personal médico) podrían tener a partir de la utilización de medios de protección en manos (guantes) y rostro (nasobuco, máscaras y espejuelos o gafas).

Fueron tomados en cuenta referentes visuales de equipos homólogos y códigos visuales establecidos en aplicaciones móviles (principalmente a nivel iconográfico, tipográfico, de color y acabados). Se fusionaron elementos y se logró un diseño simple, equilibrado y ajustado a las funciones y uso previstos.

La pauta gráfica conceptualizada para esta aplicación se puso a consideración de los especialistas de CNEURO y, tras ser aprobada, se desarrollaron cada uno de los elementos de la interfaz. La relación de trabajo establecida, prácticamente a distancia, se caracterizó por el intercambio constante y la retroalimentación.

Con los propios elementos diseñados, los profesionales del Centro de Neurociencias generaron una app para dispositivos móviles que permite mantener una comunicación constante con el equipo y agiliza la toma de decisiones. Este constituye un valor añadido que ha sido muy bien valorado por diferentes expertos.

De manera conjunta se desarrolló la gráfica aplicada al producto, específicamente la relacionada con sellos o etiquetas informativas, cuya primera versión se incorporó al prototipo. A ello se sumó, recientemente, el estudio con la propuesta para el embalaje y su gráfica correspondiente.

Gráfica aplicada al producto para sellos o etiquetas informativas.

Modelo de embalaje propuesto y su gráfica.

¿Punto de llegada o de partida?

El haber logrado, en tan poco tiempo, poner a disposición del sistema de salud nacional un ventilador propio constituye una meta de las que invitan a ser replanteadas una vez vencidas, de las que obligan a cuestionarse si es posible ir más allá.

Luego de que el primer prototipo del equipo fuera un hecho, CNEURO y la ONDi continuaron trabajando en otros elementos que complementaran sus prestaciones. En tal sentido, se realizaron tres propuestas de solución de mesa para el soporte y transportación del ventilador, a partir de los materiales que podrían hallarse en el país.

Solución de mesa para el soporte y transportación del equipo.

Un ventilador de emergencia, diseñado y producido en Cuba, puede contribuir a salvar una vida más allá del escenario de la COVID-19. Todos los que han tenido que ver con el enfrentamiento a la pandemia causada por el SARS-CoV-2, tanto desde el punto de vista de la prevención como de la atención a pacientes confirmados, se han empeñado para que la necesidad del uso de estos equipos se reduzca al mínimo. No obstante, contar con máquinas como estas en los diferentes niveles de la atención sanitaria es una garantía, a la que se suma el hecho de que sean de factura nacional, con el consiguiente ahorro que ello representa.

Este ventilador significa una victoria frente al bloqueo de los EE. UU., quien ni siquiera con el llamado de la Organización Mundial de la Salud a la cooperación internacional como única vía para frenar el flagelo puso a un lado las criminales sanciones que impone al pueblo cubano hace más de medio siglo.

Este equipo médico es, además, otra muestra de los buenos frutos que producen las alianzas intersectoriales, los encadenamientos de talento y voluntades, así como el buen uso de los escasos recursos materiales que tenemos.

Si en apenas dos meses fue posible disponer del primer prototipo —y más recientemente otras unidades fabricadas pasan por los rigores establecidos para su registro, en aras de contar en octubre con el primer lote producido—, ¿cuánto más no podría hacerse por la soberanía tecnológica de nuestro país? ¿Cuánta innumerable riqueza no podría salir de la sabiduría colectiva y materializarse, de la mejor manera posible, tomando en cuenta al Diseño? ¿De cuántos productos no podríamos sentir el orgullo de decir: Esto es HECHO EN CUBA?