O pulmão de aço, também chamado de ventilador de pressão negativa, é um tipo de ventilador mecânico projetado para auxiliar a respiração em pessoas incapazes de respirar por conta própria devido à paralisia dos músculos respiratórios ou quando o esforço respiratório excede a capacidade do indivíduo.
Como mencionado, trata-se de uma forma de ventilação por pressão negativa, em que variações de pressão no interior de uma câmara fechada simulam a respiração humana. Atualmente, essa forma de ventilação foi praticamente substituída por meios de ventilação de pressão positiva, intubação ou ventilação bifásica.
Antes do desenvolvimento dos primeiros pulmões de aço, várias tentativas de ventilação mecânica por pressão negativa foram descritas. Entre elas estão dispositivos do século XIX como o respirador de Eugene Woillez (1876), uma caixa selada com foles manuais que auxiliava a respiração.
O primeiro dispositivo amplamente usado a funcionar com pressão negativa foi desenvolvido em 1927 por Philip Drinker e Louis Agassiz Shaw na Universidade Harvard. Este respirador, popularmente conhecido como Drinker respirator, consistia em uma câmara metálica hermética que envolvia o corpo do paciente com a cabeça para fora; um conjunto de bombas alterava a pressão interna para induzir a inspiração e a expiração.
Nos anos seguintes, outros modelos e aperfeiçoamentos foram introduzidos. Em 1931, John Haven Emerson projetou um respirador com portinholas laterais para facilitar o acesso clínico ao paciente, além de melhorias que tornaram o equipamento mais silencioso e eficiente, e sua versão tornou-se comum em hospitais durante as epidemias de poliomielite.
Durante as epidemias de poliomielite nas décadas de 1930 a 1950, o pulmão de aço foi uma tecnologia fundamental para manter pacientes com paralisia respiratória vivos, sobretudo crianças afetadas severamente pela doença.
A vacinação em massa contra a pólio ao longo das décadas seguintes e a invenção de métodos mais eficazes de vesntilação mecânica fizeram com que os pulmões de aço se tornassem cada vez mais obsoletos na medicina padrão. Os últimos foram fabricados no final da década de 1960. Atualmente, após a morte de Paul Alexander em 2024, apenas uma paciente permanece utilizando um pulmão de aço, Martha Lillard, que foi diagnosticada com poliomielite em 1953.
O ser humano, tal como a maior parte dos animais, respira através de pressão negativa: a caixa torácica expande-se e o diafragma contrai-se, alargando a cavidade torácica. Isto faz com que a pressão do ar no interior dos pulmões diminua para valores inferiores ao da atmosfera, fazendo com que o ar circule para o seu interior (inalação). Quando o diafragma relaxa, dá-se a situação inversa (exalação). Quando determinada pessoa perde total ou parcialmente a capacidade de controlar os músculos envolvidos no processo, a respiração torna-se difícil ou impossível.
O pulmão de aço abriga o paciente com paralisia respiratória numa câmara selada, com a cabeça e o pescoço fora dela. Um mecanismo de bomba ou foles motorizados causa alternância entre pressão negativa e pressão mais alta no interior da câmara. Ao reduzir a pressão interna, o tórax do paciente expande-se e o ar entra nos pulmões, imitando a inspiração. Quando a pressão aumenta novamente, os pulmões se contraem e o ar é expelido, simulando a expiração.
Esse processo de ventilação é análogo ao funcionamento natural do diafragma e das paredes torácicas durante a respiração, mas é alcançado por meio de diferenças de pressão externas aplicadas ao corpo, em vez de insuflar diretamente o ar nos pulmões via via aérea.
O pulmão de aço é considerado um marco no desenvolvimento da ventilação mecânica e na história da medicina respiratória. Apesar de sua obsolescência, sua contribuição para o tratamento de doenças que causavam paralisia foi significativa no século XX, e o equipamento é frequentemente lembrado tanto em contextos históricos quanto culturais relacionados à luta contra a poliomielite.