La disponibilidad de ventiladores pulmonares, los dispositivos comúnmente denominados respiradores, es uno de los mayores obstáculos para el tratamiento de pacientes graves con covid-19. Desde el comienzo de la pandemia, gobiernos, hospitales y médicos registran dónde están y cuántos son los equipos de esas características existentes en Brasil. Esos aparatos son esenciales para los pacientes que presentan síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA), la evolución severa de la enfermedad. Casi todos los pacientes ingresados a las unidades de terapia intensiva (UTIs) con la forma grave de covid-19, necesitan usar un ventilador mecánico, dado que tienen dificultades para respirar en forma autónoma.
Los expertos apuntan que la cantidad existente de equipos en Brasil no es suficiente como para atender la demanda. Por ese motivo, el gobierno federal y las distintas administraciones estaduales se movilizaron para aumentar la disponibilidad de esos dispositivos en el país. Según datos del Registro Nacional de Establecimientos de Salud (CNES, en portugués), al 24 de abril el país contaba con 68.044 respiradores. El CNES, instituido por el Ministerio de Salud, registra los equipos disponibles en establecimientos públicos y privados que prestan asistencia a la salud en el país. Del total de respiradores, 49.196 pertenecen a los hospitales de la red del Sistema Único de Salud (SUS); el resto funcionan en el sector privado (vea la infografía). Esta cifra incluye respiradores infantiles y equipos que se encuentran en reparación.
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Según las estimaciones, el país necesitará alrededor de 20 mil respiradores adicionales. Para cubrir esa demanda, el Ministerio de Salud firmó contratos con tres fabricantes nacionales para la adquisición de 14.100 aparatos. El mayor acuerdo, que involucra la compra de 6.500 ventiladores pulmonares, se suscribió con la empresa paulista Magnamed. Luego de ello, el gobierno anunció un pedido de 4.300 aparatos al fabricante Intermed y otro, por 3.300 unidades, a la firma KTK, ambas de São Paulo.
Con sede en la localidad de Cotia, en el Área Metropolitana de São Paulo, Magnamed, una compañía que cuenta con el apoyo del programa Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe), de la FAPESP, se asoció con un grupo de empresas, entre las cuales se cuentan Positivo Tecnologia, Suzano, Klabin, Flex y Embraer, para poder atender el pedido del Ministerio de Salud, que requiere de una inversión de 322,5 millones de reales. Los primeros respiradores ya fueron entregados y el lote completo estará listo para agosto. “Para Magnamed es un honor poder ayudar al país en esta coyuntura, algo que solo fue posible gracias a la ayuda de los asociados”, declaró el ingeniero electrónico Wataru Ueda, CEO de Magnamed, en una nota concedida a la prensa.
La red de apoyos
Según la empresa, Positivo Tecnologia se hizo cargo de proveer las plaquetas de control de los respiradores, mientras que Suzano busca proveedores globales de insumos y aporta el capital circulante para la adquisición de los componentes. Por su parte, Klabin se ocupó de la gestión de compras e importación de las piezas para el montaje de los respiradores y proveyó los embalajes para su transporte a los hospitales. En cuanto a Embraer, que posee el know-how de fabricación compleja, orientó a Magnamed al respecto de cómo hacer para escalar la producción en tan poco tiempo. El montaje de los 6.500 respiradores se está llevando a cabo en las instalaciones de la empresa Flextronics, de la ciudad de Sorocaba (São Paulo), que fabrica productos electrónicos a pedido para empresas colaboradoras, algunas de ellas del sector de la salud.
Normalmente, Magnamed posee capacidad para fabricar 1.800 ventiladores pulmonares por año, el 40% de los cuales se destina a las UTIs. La empresa exporta su línea de productos, que está integrada por cuatro modelos de respiradores y un analizador de ventiladores, a 60 países, de donde obtiene el 40% de sus ingresos. Según el informe intitulado “2020 Global ICU Ventilator Market Outlook”, que elabora un gráfico del mercado internacional de respiradores para UTI, la compañía es uno de los principales fabricantes mundiales de esos dispositivos, a la par de multinacionales tales como Philips y GE.
El Ministerio de Salud de Brasil encargó dos modelos de respiradores, el FlexiMag Plus, que está destinado a las UTI, y el OxyMag, para unidades de traslados de emergencia. La FAPESP financió el desarrollo del OxyMag y del FlexMag, una versión anterior al modelo Plus, además de un módulo para la mezcla de gases medicinales. La primera ayuda se la concedió en 2005, que fue el año de fundación de la empresa.
“Los recursos de la FAPESP fueron fundamentales para el desarrollo de Magnamed”, declaró Ueda a Pesquisa FAPESP. “Podemos decir que la colaboración de la Finep [Financiadora de Estudios y Proyectos], el CNPq [Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico] y del Cietec [Centro de Innovación, Emprendimientos y Tecnología], también fueron esenciales. El intercambio de conocimientos fue tan importante como el apoyo financiero. Todo eso posibilitó que la empresa figurara en 2017 en el ranking de las pequeñas y medianas empresas que más crecieron en Brasil”. La lista la publica la revista Exame.
Con 15 años de trayectoria, Magnamed fue creada por Wataru Ueda, graduado en el Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) junto a dos compañeros, el ingeniero mecánico Tatsuo Suzuki, quien también se graduó en el ITA, y el ingeniero electricista Toru Kinjo, que obtuvo su diploma en la Escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (Poli-USP). La primera sede de Magnamed fue el garaje de la madre de Ueda, donde funcionó durante seis meses. “En 2006, el proyecto resultó elegido para sumarse al Cietec”, recordó Ueda en una entrevista concedida a Pesquisa FAPESP en 2017 (lea en la edición nº 259). “Allá, realizamos la investigación y desarrollo del producto, poniendo en práctica la idea del negocio. El proceso de incubación se extendió durante dos años”.
Léo Ramos Chaves
Línea de producción de los respiradores de la empresa paulista MagnamedLéo Ramos ChavesEl oxígeno económico
En 2008, la empresa recibió un aporte del fondo de inversiones de capital semilla Criatec, financiado por el Banco Nacional de Desarrollo Económico y Social (BNDES). En total, se invirtieron 5 millones de reales en los primeros años de existencia de Magnamed. “Esa financiación le aportó nuevos bríos al negocio. Ya no disponíamos de recursos para continuar con el desarrollo de los productos”, reveló Ueda. Hacia el final de 2008, la primera versión del OxyMag estaba lista. El aparato comenzó a comercializarse en 2011, y el FlexiMag en 2013.
Dos años después, Magnamed recibió una nueva inversión del fondo Vox Capital, que le permitió el lanzamiento de otros dos ventiladores pulmonares. En 2016, en pleno proceso de expansión, la empresa fue la proveedora de los equipos de ventilación de emergencia de los Juegos Olímpicos que se realizaron en Río de Janeiro.
Más allá de las tres empresas contratadas por el Ministerio de Salud, el país cuenta con un cuarto fabricante nacional de respiradores, la firma Leistung do Brasil, con sede en el estado de Santa Catarina. Al final del mes de marzo, la empresa firmó un acuerdo de transferencia de tecnología con la también catarinense WEG, empresa especializada en la fabricación de motores eléctricos industriales, generadores de energía y equipos de automatización (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 279), para incrementar su capacidad de producción.
El contrato le concede a WEG la licencia para la producción del aparato de ventilación pulmonar para las UTI denominado Luft-3, de Leistung. La empresa está utilizando la estructura de sus plantas fabriles en Jaraguá do Sul (Santa Catarina) para fabricar los respiradores y tiene previsto realizar las primeras entregas para la segunda quincena de mayo. Se estima que la línea de montaje tendrá capacidad para producir 50 aparatos por día, de acuerdo con un comunicado a la prensa divulgado por la empresa.
Según Paulo Henrique Fraccaro, superintendente de la Asociación Brasileña de la Industria de Artículos y Equipamientos Médicos, Odontológicos, Hospitalarios y de Laboratorios (Abimo), las empresas brasileñas eran responsables, hasta el comienzo de la pandemia, de atender del 50% al 60% de la demanda nacional de respiradores. El resto lo importaban multinacionales y distribuidoras tales como GE, Philips, Drager, Maquet, Hamilton, Resmed, Mindray y Medtronic. A partir del aumento de la demanda global, el costo de fabricación de los equipos se elevó drásticamente y las máquinas importadas escasearon y quedaron prácticamente inaccesibles.
“El precio del aparato aumentó de 8 mil dólares hasta aproximadamente 25 mil a 30 mil dólares”, dice Fraccaro. “Y si algún hospital brasileño quiere adquirir un respirador, probablemente va a tener que buscarlo en el mercado internacional”. En medio de la ingente demanda –y bajo el influjo del alza del dólar–, el precio de los componentes, algunos importados, también se incrementó.
El esfuerzo en la academia
Más allá de los fabricantes especializados, investigadores de diversas regiones del país también se movilizaron para desarrollar y producir respiradores lo más rápido posible y a bajo costo. El ingeniero electricista Jurandir Nadal, coordinador del Laboratorio de Ingeniería Pulmonar y Cardiovascular, del Programa de Ingeniería Biomédica del Instituto Alberto Luiz Coimbra de Posgrado e Investigación en Ingeniería de la Universidad Federal de Río de Janeiro (Coppe-UFRJ), publicó en el mes de marzo una solicitada en Facebook en busca de voluntarios para el desarrollo de un respirador mecánico de baja complejidad y a un costo menor que los actuales. El proyecto contó con el apoyo de Petrobras, que puso a disposición impresoras 3D de su centro de investigación y aportó asesoría técnica.
En la Poli-USP, investigadores liderados por los ingenieros Raul Gonzalez Lima y Marcelo Zuffo también crearon un ventilador pulmonar mecánico de bajo costo. El equipo ya solicitó autorización a la Agencia Nacional de Vigilancia Sanitaria (Anvisa) para producirlo. Se hizo el esfuerzo para que la mayoría de las piezas sea adquirida a fabricantes nacionales con el objetivo de agilizar la producción y reducir el precio final de la máquina. La estimación inicial es que cueste alrededor de mil reales la unidad. La intención es que ese dispositivo pueda ser fabricado por empresas interesadas.
La FAPESP emitió un pliego conjunto con la Finep de apoyo a propuestas que contribuyan al combate del covid-19 con innovaciones en varios frentes, entre ellos el de los ventiladores pulmonares. El llamado a concurso del programa Pipe financiará proyectos de investigación en startups y en micro y pequeñas empresas del estado de São Paulo (más información en www.fapesp.br/14087).
En el estado de Rio Grande do Sul, un equipo de un hospital de la Región Metropolitana de Porto Alegre ya testeó una técnica para atender de dos a cuatro pacientes en simultáneo con un mismo aparato. “Se necesita que ambos pacientes tengan un patrón respiratorio similar para que los parámetros del respirador puedan regularse como si fueran para uno solo”, informó el médico Emmanuel Rath Bonazina en el sitio web G1-RS.
El uso compartido de un respirador para dos pacientes ya es una realidad en Nueva York, epicentro de la epidemia en Estados Unidos, al igual que en Italia, que padeció la escasez de esas máquinas. Sin embargo, los expertos están preocupados por los desafíos que supone la adopción de un mismo aparato para individuos con capacidades pulmonares diferentes y requerimientos específicos. Más allá de la dificultad para monitorear el impacto de la ventilación en cada uno de los pacientes, otro de los problemas podría radicar en la contaminación cruzada de patógenos.
El ingeniero mecánico Marcelo Naoki Onodera, quien trabajó más de 10 años en la investigación, el desarrollo y la fabricación de ventiladores pulmonares, dijo que las máquinas disponibles actualmente en el mercado ofrecen muchas funcionalidades y no son fáciles de reproducir. “Hoy en día se trabaja con ventiladores controlados por microprocesadores, con un elevado nivel de sofisticación”, declara el experto, aludiendo a sensores, alarmas y válvulas presentes en el dispositivo, así como sus diversas funcionalidades. “La fabricación de un respirador no es una tarea sencilla”.
El ingeniero Onodera advierte que los componentes críticos del aparato, tales como la válvula neumática que controla el flujo del aire y los sensores de presión, de flujo y de concentración de oxígeno generalmente, son importados. Grandes empresas, como es el caso de la estadounidense Parker, proveen esa pieza a los fabricantes de todo el mundo. “Conversé con un ingeniero de esa compañía y él me dijo que no hay stock de esa válvula en Estados Unidos”, dice el ingeniero mecánico. “Eso es un obstáculo para la producción”.
Tal como señala el ingeniero, algunos de los dispositivos que se están fabricando a toda prisa ahora en Brasil se asemejan a los equipos que había hace unos 60 años. “Es un modelo muy conocido, el respirador 600, creado por el anestesiólogo brasileño Kentaro Takaoka en la década de 1950”, dijo (lea el reportaje). “Se trata de un dispositivo mecánico que se conecta a la red de oxígeno del hospital; no posee componentes electrónicos y funciona mediante un sistema de muelles e imanes”. En condiciones normales, él estima que probablemente esos equipos no obtendrían el registro en la Anvisa. Sin embargo, en la coyuntura actual, Ondera afirma que pueden ayudar a salvar vidas.
El soporte respiratorio a los pacientes se clasifica en dos grandes grupos: la ventilación invasiva y la no invasiva. Según la fisioterapeuta paulista Camila Cestaro de Almeida, en los casos de covid-19 lo que ha prevalecido es la ventilación invasiva, en la cual se introduce un tubo endotraqueal por la boca del paciente (vea la infografía). La ventilación no invasiva se realiza mediante el uso de máscaras acopladas al rostro del paciente.
Cestaro de Almeida se desempeña como coordinadora de capacitación en la empresa paulista Timpel, que fabrica tomógrafos de impedancia eléctrica (TIE) que ayudan a monitorear la ventilación mecánica. Ella lideró al equipo responsable del desarrollo del dispositivo, un proyecto que contó con la ayuda del Pipe (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 259). La fisioterapeuta comenta que la demanda del aparato aumentó significativamente a causa del covid-19.
Protocolo revisado
Pese a los beneficios evidentes de la ventilación artificial en los enfermos graves, los médicos de varios países están reviendo el protocolo de utilización de los respiradores. Según un reportaje publicado por la agencia de noticias Reuters, a medida que se van conociendo mejor los efectos del nuevo coronavirus en el organismo, los expertos señalan que el uso invasivo de respiradores en los pacientes intubados puede provocar riesgos en caso de emplearlos durante demasiado tiempo o en las etapas iniciales de la enfermedad. El empleo de los aparatos por profesionales sin la capacitación adecuada también pone en peligro la vida de los pacientes.
En un artículo que salió publicado en marzo en la revista American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, un grupo de científicos italianos al mando del experto en ventilación pulmonar Luciano Gattinoni, apuntó que el covid-19 no provoca los problemas respiratorios “típicos”. Según él, los pulmones de los pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda funcionan mejor que lo esperado, pues se muestran más elásticos. Por eso, la ventilación mecánica debería realizarse con una presión más baja de la que normalmente se utiliza. Caso contrario, dice Gattinoni, sería “como usar una Ferrari para ir al negocio de al lado. Uno pisa el acelerador y se estrella contra la ventana”.
Si se cruzan los datos del CNES –que brindan un panorama de la situación– con los números de la población brasileña y siguiendo el patrón evolutivo de la enfermedad, es posible hacerse una idea de lo que le ocurriría al sistema de salud si no se elevara la disponibilidad de respiradores en el país. Con 46,1 millones de habitantes, São Paulo podría tener 4,6 millones de personas infectadas, calculando que se infecte el 10% de la población.
Si sucede eso, el 80% de esos pacientes no requerirán internación, pero un 20% –o sea, 923.700 personas– deberán ser hospitalizadas. De acuerdo con la estimativa de la Asociación de medicina Intensiva Brasileña (Amib), el 15% de los internados serán derivados a las UTIs, donde es casi seguro que precisarán respiradores artificiales. Esto quiere decir que se necesitarían 138.500 aparatos para cuidar de todos los pacientes en caso de que se enfermaran todos en forma simultánea. Según el registro del CNES, el estado de São Paulo cuenta con 18.848 respiradores.
No todos se enfermarán al mismo tiempo. Pero el período de uso de esos dispositivos en la UTI para el tratamiento del covid-19 ha sido mayor que el usual, llegando a 21 días. De ahí deviene la urgencia por obtener más respiradores, recurriendo a la fabricación local o a la importación, en el menor plazo posible.
Proyectos
1. Ventilador pulmonar electrónico de transporte de emergencia (nº 09/52278-7); Modalidad Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigador responsable Wataru Ueda (Magnamed); Inversión R$ 135.576,27
2. Ventilador pulmonar electrónico neonatal con ventilación de alta frecuencia (nº 09/52357-4); Modalidad Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigador responsable Toru Miyagi Kinjo (Magnamed); Inversión R$ 71.643,27
3. Adquisición de señal de alta resolución y procesamiento paralelo para la reconstrucción de imágenes en tomografía por impedancia eléctrica (nº 13/50775-9); Modalidad Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Convenio Finep Pipe/ Pappe Subvención; Investigador responsable Rafael Holzhacker (Timpel); Inversión R$ 245.475
