Inovação Tecnológica da Oxigenoterapia no Sistema Único de Saúde Durante a COVID-19: Relato de Experiência

Isabel Cristina Reinheimer; Luísa Litvin Raffin; Lorenzo de Lemos Bernd; Ana Paula Machado Wolffenbüttel; Leonardo Reis da  Silva; Miriam Viviane Baron; Daniele Cristóvão Escouto; Léder Leal Xavier; Carlos Eduardo Poli-de-Figueiredo; Giovani Gadonski

doi:10.36489/saudecoletiva.2025v15i94p15329-15340

Authors

Isabel Cristina Reinheimer Farmacêutica; Especialista em Sistema Público de Saúde; Especialista em Cardiologia; Mestre em Ciências da Saúde e Doutora em Medicina e Ciências da Saúde; Escola de Medicina (ESMED) https://orcid.org/0000-0001-9398-0893
Luísa Litvin Raffin Acadêmica de Medicina; Escola de Medicina (ES- MED) https://orcid.org/0009-0002-3650-5927
Lorenzo de Lemos Bernd Acadêmico de Medicina; Escola de Medicina (ES- MED) https://orcid.org/0009-0005-2444-2377
Ana Paula Machado Wolffenbüttel Acadêmica de Medicina; Escola de Medicina (ES- MED) https://orcid.org/0009-0003-9768-0021
Leonardo Reis da Silva Acadêmico de Medicina; Escola de Medicina (ES- MED) https://orcid.org/0009-0008-9887-7527
Miriam Viviane Baron Pós-graduada em Saúde Pública com Ênfase em Saúde da Família; Mestra em Promoção da Saúde e Doutora em Ciências da Saúde; Escola de Medicina (ESMED) https://orcid.org/0000-0002-3673-9750
Daniele Cristóvão Escouto Médica; Nefrologista; Professora Adjunto da Escola de Medicina PUCRS; Doutora em Medicina; Escola de Medicina (ESMED); Hospital São Lucas (HSL); Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS) https://orcid.org/0000-0002-4470-9834
Léder Leal Xavier Biólogo; Professor Titular da Escola de Ciências da Saúde e da Vida; Doutor em Bioquímica; Escola Politécnica e TecnoPUC; Escola da Saúde e da Vida https://orcid.org/0000-0002-7213-4935
Carlos Eduardo Poli-de-Figueiredo Médico; Nefrologista; Professor Titular. Doutor em Fisiologia e Pós-doutorado em medicina materno-fetal; Escola de Medicina (ESMED); Hospital São Lucas (HSL); Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS) https://orcid.org/0000-0002-7333-8884
Giovani Gadonski Giovani Gadonski Médico; Nefrologista; Professor Adjunto da Escola de Medicina PUCRS; Doutor em Medicina; Chefe do Serviço de Medicina Interna Hospital São Lucas; PUCRS: Escola de Medicina (ESMED) https://orcid.org/0000-0003-0144-9558

DOI:

https://doi.org/10.36489/saudecoletiva.2025v15i94p15329-15340

Keywords:

Artificial Respiration, Biomedical technology, Interdisciplinary practices, Access to health, Hospital costs

Abstract

The shortage of hospital ventilators during the COVID-19 pandemic has compromised the care of critically ill patients in the Brazilian Unified Health System (SUS). This experience report describes the development of an innovative technology for oxygen therapy, created by an interdisciplinary group that works from the perspective of in-service teaching. 140 prototypes of the “adapted High Flow Nasal Connector (CNAF)” were produced by 3D printing, with a unit cost of R$510.00. The device generated a flow of 15 L/min of oxygen, with the possibility of expanding to 30 L/min for an additional R$100.00. Complete commercial high-flow oxygen systems can cost up to R$25,000.00. The developed solution significantly reduced costs and expanded access to oxygen therapy in the SUS, demonstrating the potential of technological innovation to optimize resources and improve health care.

References

Júnior, B. & Patrício, J. The resilience of Brazilian Unified National Health System in the context of the COVID-19 pandemic: how to strengthen? Cad. Saúde Pública 38, e00097522 (2022).

Ferrante, L. & Fearnside, P. M. Brazil’s Amazon Oxygen Crisis: How Lives and Health Were Sacrificed During the Peak of COVID-19 to Promote an Agenda with Long-Term Consequences for the Environment, Indigenous Peoples, and Health. J. Racial Ethn. Health Disparities 1–8 (2023) doi:10.1007/s40615-023-01626-1.

Malta, M., Strathdee, S. A. & Garcia, P. J. The brazilian tragedy: Where patients living at the ‘Earth’s lungs’ die of asphyxia, and the fallacy of herd immunity is killing people. EClinicalMedicine 32, 100757 (2021).

Sharma, S., Danckers, M., Sanghavi, D. K. & Chakraborty, R. K. High-Flow Nasal Cannula. in StatPearls (StatPearls Publishing, Treasure Island (FL), 2024).

Frat, J.-P., Coudroy, R., Marjanovic, N. & Thille, A. W. High-flow nasal oxygen therapy and noninvasive ventilation in the management of acute hypoxemic respiratory failure. Ann. Transl. Med. 5, 297 (2017).

Frat, J.-P. et al. High-Flow Oxygen through Nasal Cannula in Acute Hypoxemic Respiratory Failure. N. Engl. J. Med. 372, 2185–2196 (2015).

Nagata, K. et al. Efficacy of High-Flow Nasal Cannula Therapy in Acute Hypoxemic Respiratory Failure: Decreased Use of Mechanical Ventilation. Respir. Care 60, 1390–1396 (2015).

Thille, A. W. et al. Effect of Postextubation High-Flow Nasal Oxygen With Noninvasive Ventilation vs High-Flow Nasal Oxygen Alone on Reintubation Among Patients at High Risk of Extubation Failure: A Randomized Clinical Trial. JAMA 322, 1465 (2019).

Massuda, A., Hone, T., Leles, F. A. G., De Castro, M. C. & Atun, R. The Brazilian health system at crossroads: progress, crisis and resilience. BMJ Glob. Health 3, e000829 (2018).

Massuda, A., Malik, A. M., Vecina Neto, G., Tasca, R. & Ferreira Junior, W. C. A resiliência do Sistema Único de Saúde frente à COVID-19. Cad. EBAPEBR 19, 735–744 (2021).

Hospital São Lucas da PUCRS: Quem Somos? [Internet] 2025 [acessado em 2025 fev 12] Disponível em: https://wwwhospitalsaolucas.pucrs.br/br/quem-somos/index

TECNOPUC - Parque Científico e Tecnológico da PUCRS. [Internet] 2025 [acessado em 2025 fev 12] Disponível em: https://tecnopuc.pucrs.br/

Ferreira, F. F. Estudo e desenvolvimento de filamento de PET reciclado para impressoras 3D FDM. (2020).

Ministério da Sáude, Agência Nacional de Vigilância Sanitária & Diretoria Colegiada. RESOLUÇÃO - RDC No 222, DE 28 DE MARÇO DE 2018. Diário Oficial da União 76 (2018).

OECD & Eurostat. Oslo Manual 2018: Guidelines for Collecting, Reporting and Using Data on Innovation, 4th Edition. (OECD, 2018). doi:10.1787/9789264304604-en.

Lorenzetti, J., Trindade, L. D. L., Pires, D. E. P. D. & Ramos, F. R. S. Tecnologia, inovação tecnológica e saúde: uma reflexão necessária. Texto Contexto - Enferm. 21, 432–439 (2012).

Medicine, I. of M. (US) C. on T. I. in, Rosenberg, N., Gelijns, A. C. & Dawkins, H. The Changing Nature of Medical Technology Development. in Sources of Medical Technology: Universities and Industry (National Academies Press (US), 1995).

Albuquerque, V. S. et al. A integração ensino-serviço no contexto dos processos de mudança na formação superior dos profissionais da saúde. Rev. Bras. Educ. Médica 32, 356–362 (2008).

Ministério da Saúde, Princípios e Diretrizes para a Gestão do Trabalho no SUS. [Internet]. 2005. [acessado em 2024 mar 27]. Disponível em: https://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/NOB_RH_2005.pdf

Bigoni, A. et al. Brazil’s health system functionality amidst of the COVID-19 pandemic: An analysis of resilience. Lancet Reg. Health - Am. 10, 100222 (2022).

Lobato, L. D. V. C. Resiliência de sistemas de saúde. Cad. Saúde Pública 38, e00176622 (2022).

Oxygen sources and distribution for COVID-19 treatment centres. [Internet] 2025 [acessado em 2025 fev 12] Disponível em: https://www.who.int/publications-detail-redirect/oxygen-sources-and-distribution-for-covid-19-treatment-centres

Goodchild, K. et al. High Flow Nasal Cannula Oxygen in COVID-19;still an important role to play. J. Intensive Care Soc. 47–48 (2022).