Almanya'da, tüm çocukların yaklaşık yüzde onu, hamileliğin 37. haftasından önce doğar ve bu nedenle prematüre olarak kabul edilir. Bu prematüre bebeklerin çoğu, az gelişmiş akciğerleri nedeniyle nefes alma konusunda yardıma ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, klinik uygulama, kesin nedenleri henüz bilinmemekle birlikte, mekanik ventilasyonun akciğerlerde geri dönüşü olmayan hasara neden olabileceğini göstermektedir. Disiplinler arası bir çalışmada, Leipzig Üniversitesi'ndeki fizikçiler ve doktorlar, mekanik ventilasyonun neden olduğu akciğer dokusu üzerindeki artan basıncın, az miktarda hava ile bile dokuyu aşırı germe ve gaz değişimi sırasında hücre fonksiyonunu bozma riski oluşturduğunu gösteriyor.
Normal solunum sırasında, diyafram her nefeste akciğerlerin altına iner. Bu, akciğerlerin göğsün içinde genişlemesine ve akciğerlerde negatif bir basınç veya vakum oluşturmasına neden olur. Bu negatif basıncı telafi etmek için hava otomatik olarak akciğerlere akar ve kişi nefes alır. Mekanik ventilasyon bir tüp aracılığıyla akciğerlere hava pompalamayı içerir. Akciğerler daha sonra bu pozitif basınç nedeniyle genişler. Disiplinlerarası çalışmayı yürüten fizikçi Profesör Mareike Zink, “Bu pozitif basıncın akciğer dokusunda hafif bir sıkışmaya neden olduğunu varsayıyoruz, oysa normal nefes alma sırasında akciğer, genişlemeyi yaratmak için dışarıdan çekiliyor.” diye açıklıyor.
Mareike Zink, “Deneylerimizde, prematüre akciğerde doku mekaniğindeki farklılıkları araştırmak için çekme ve basınç stresi altında fetal akciğer dokusunu inceledik. Deneyler, normal solunum sırasında olduğu gibi, akciğer dokusunun gerilim altında tamamen elastik olarak deforme olduğunu gösterdi. Ancak basınca maruz kaldığında - mekanik ventilasyonda olduğu gibi - akciğerlerde viskoelastik deformasyon gözlendi. Bu, doku deformasyondan sonra orijinal durumuna geri dönse de moleküler düzeyde zaten geri dönüşü olmayan doku hasarını gösteren yapısal değişiklikler olduğu anlamına gelir. Ayrıca, sonuçlarımız basınç altında akciğer hücre fonksiyonunun bozulduğunu gösteriyor. Mekanik ventilasyonda yaygın olduğu gibi düşük basınç bile, hücre yüzeyinde moleküllerin ve suyun taşınmasında önemli olan yapısal birimlerle sonuçlanabilir, örneğin, artık işlevlerini yerine getiremesi.” diye açıklamasına devam ediyor.
Bilim insanları şu sonuca varıyor: Bazı prematüre bebekler için hayatta kalmanın tek tedavisi mekanik ventilasyon. Bununla birlikte, yetişkinlere kıyasla prematüre akciğerlerin değişen mekanik özellikleri nedeniyle komplikasyon riski vardır. Bu nedenle gelecekteki terapötik stratejiler, fiziksel kuvvetlerin dokular ve hücreler üzerindeki etkisini dikkate almalı ve hasar riskini en aza indirmek için akciğerlerdeki basınç artışlarını sınırlandırmalıdır.