淺談3D 打印技術在處置困難氣道中的應用

吉曉晨，張彬，吳水水，孫宗建，單士強

（滄州市中心醫(yī)院麻醉一科，河北 滄州 061001）

3D 打印技術亦稱快速成型技術，是應用CT、MRI檢查方式獲取的實際數(shù)據(jù)，應用計算機軟件構建數(shù)字模型，并使用逐層打印方式將其打印成為實物，現(xiàn)階段3D打印技術在多個領域之中均得以廣泛應用，包括航空航天、汽車制造、生物醫(yī)學、建筑設計等。醫(yī)學領域之中3D 打印技術應用的相關研究較多，一般而言應用在手術輔助、醫(yī)療衛(wèi)生教學、器官移植等方面，均獲得了令人滿意的效果，未來階段將會進一步將3D 打印技術與生物醫(yī)學進行有機結合，從而提升3D 打印技術的臨床應用效果。

1 氣道評估中的3D 打印技術應用

氣道評估是臨床中困難氣道患者重要的評估指標之一，臨床中較為常用的評估方法包括氣道分級、喉鏡檢查、張口度評估、頸部活動評價等，上述措施在進行困難氣道患者評估方面，雖然能夠起到一定的評估作用，且成本較為低廉，但是均存在一定的弊端，無法針對困難氣道患者的氣道實際情況進行直觀地展現(xiàn)，亦無法對患者的氣道進行精準定位，嚴重影響了氣道評估的準確性[2]。鑒于此，3D 打印技術蓬勃發(fā)展的今天，應用3D 打印技術可以完善患者的氣道評估效果，針對氣道進行影像學檢查，通過其影響結果重建氣道3D 模型，全面展現(xiàn)患者的氣道結構，以便于找到患者氣道困難的直接原因。在上述基礎之上，應用3D 打印儀器對患者進行氣道重建，目前主要的氣道重建軟件包括Amira、3Diagnosys、Ondemand 3D、OsiriX、Mimics、BrainLab等，通過3D 打印技術將患者氣道重建后，能夠對患者氣道與其他相鄰結構進行展現(xiàn)，包括甲狀腺、頸椎、食道等，從而發(fā)現(xiàn)其氣道結構異常、通氣受限等問題發(fā)生原因，最大程度上改善患者的氣道困難癥狀。尤其在兒科與產(chǎn)科臨床治療之中，部分先天性氣道缺陷的新生兒，通過對其予以CT 檢查、MRI 檢查方式獲得患兒的氣道結構影像結果，予以打印后可清晰發(fā)現(xiàn)患兒的氣道結構情況，從而根據(jù)患兒實際情況構建相關的治療方案。除了對于新生兒及嬰幼兒起到氣道評估與治療作用之外，在成年患者起到評估方面亦有所助益，傳統(tǒng)氣道評估方法無法展現(xiàn)某些氣道困難患者的實際情況，予以3D 打印，可以掌握患者氣道病變情況、病變與周圍組織關系、氣道腫瘤等情況，可為臨床治療提供參考。另外，氣道評估對于麻醉效果提升具有顯著效果，根據(jù)患者3D 打印氣道評估結果，從而對困難氣道插管患者或特殊通氣患者提供針對性的麻醉方案，其臨床應用效果顯著。在3D 打印技術中對患者氣道進行準確定位，并予以立體化3D 剪裁，能夠對患者的氣道做出仿真模型，根據(jù)該模型可指定針對性的手打呼方案，規(guī)劃患者的手術空間，提升手術的個體性與針對性，加之通過3D 模型進行分析，可對手術中可能發(fā)生的各種風險進行預判，進而降低手術操作對患者氣道結構的破壞性。

2 氣道支架中的3D 打印技術應用

3D 打印技術在氣道支架之中得以有效應用，氣道支架是對于氣道狹窄、氣道塌陷的患者所采用的治療器材，將患者氣道進行擴張和支撐，其治療目的為改善患者氣道狹窄與塌陷的問題。一般而言，現(xiàn)階段臨床之中氣道支架均為硅酮支架或鎳鈦支架為主，其中，硅酮支架相對穩(wěn)定性較高，因此能夠提升氣道支架的安全性，可以作為長期置入的治療方式，能夠降低患者發(fā)生局部肉芽組織增生的概率。但是，硅酮支架在長期應用期間極易發(fā)生位移現(xiàn)象，且無法完全貼合患者的氣道，應用后細菌增加，尤其針對部分病灶曲線較多的患者，其臨床治療效果受到影響。鎳鈦支架即鎳鈦記憶合金支架，在當前醫(yī)療材料學的廣泛發(fā)展下，鎳鈦支架在臨床應用廣泛性較高，由于支架材質為合金，其支撐力與疲勞性能相對較高，且合金介質具有較高的生物相容性。但在臨床實際應用過程中，鎳鈦支架發(fā)生塌陷、過度膨脹、取出困難的可能性較高，進而造成患者的氣道梗阻、壓迫氣道壁等問題，具有一定的缺陷。因此，臨床之中對于氣道支架材料的相關研究較多，通過3D 打印技術能夠對氣道支架進行優(yōu)化，從而制作針對性、個體化的氣道支架，降低氣道支架應用過程之中的不良反應與風險，保證其支架更加輕薄，促進氣道支架更加貼合患者的氣道壁，從而增強氣道支架的安全性與應用效果。

3 困難氣道處置中的3D 打印技術應用

所謂困難氣道是指經(jīng)由臨床5 年以上的麻醉醫(yī)師，在予以面罩通氣中發(fā)生上呼吸道梗阻或氣管插管期間存在異常的患者，臨床中困難氣道發(fā)生比例較高，有研究顯示，困難氣道發(fā)生率在1.5%至8.5%左右，也就是說，每一名臨床麻醉醫(yī)師均會在職業(yè)生涯中面臨困難氣道現(xiàn)象。在實際臨床之中，患者發(fā)生困難氣道問題，如未能進行有效管理和改善，會對患者的生命安全產(chǎn)生嚴重威脅。在臨床之中，麻醉醫(yī)師會在麻醉前對患者氣道狀態(tài)進行評估，判斷困難氣道患者是否存在困難通氣問題，從而根據(jù)患者實際情況制定針對性的插管方式，避免患者發(fā)生困難氣道。但是，誠如前文所述，現(xiàn)階段應用傳統(tǒng)方式進行氣道評估效果欠佳，即便是最為周密的評估方法，也會存在一定的風險。隨著目前3D 技術的逐漸發(fā)展，將3D 打印技術應用于麻醉前氣道評估之中，可提升臨床麻醉醫(yī)師氣道評估的準確性，以便于指導麻醉誘導或插管操作。國外報道中介紹，通過3D 打印制作氣道支架應用成功性效果確切，已經(jīng)有臨床研究顯示，應用3D 打印制作氣道支架，將其置入困難氣道的嬰兒體內，從而保障后續(xù)治療的效果。3D 打印技術依托于CT檢查或MRI 檢查圖像，與傳統(tǒng)氣道支架相比，傳統(tǒng)氣道支架是批量生產(chǎn)的產(chǎn)物，與困難氣道患者自身氣道的貼合性欠佳，故造成支架在氣道中滑動等問題。而通過3D打印技術制作氣道支架，完全符合困難氣道患者的氣道形狀，其貼合性水平較高，能夠保障其支架的穩(wěn)定性，同時3D 打印技術所制作的氣道支架較為方便，因此未來階段將會在困難氣道的處理方面起到顯著效果。另外，在困難氣道氣管導管制作方面亦可使用3D 打印技術，由于每一名困難氣道患者的氣道形態(tài)均有所不同，尤其在結構方面，僅使用常規(guī)規(guī)格的氣管導管無法滿足困難氣道患者實際需求，臨床進行氣管插管期間，麻醉醫(yī)師往往需要多次進行插管，導管與患者氣道粘膜進行摩擦，極易造成困難氣道患者發(fā)生后頭腫大、出血等癥狀，嚴重時甚至會對患者生命產(chǎn)生威脅。因此，通過CT 檢查或MRI 檢查方式獲取患者的氣道結構與形態(tài)，打印后形成符合患者個體化要求的導管，能夠最大程度上適合患者的困難氣道結構，進而降低困難氣道患者插管期間發(fā)生意外現(xiàn)象，提升麻醉醫(yī)師插管安全性。

4 小結

現(xiàn)階段臨床一線醫(yī)師、學者均認識到3D 打印技術與醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的重要關系，通過3D 打印技術的確能夠提升困難氣道患者氣道處置效果，但是，在實際應用期間仍具有局限性，3D 打印技術的成本較高，因3D 打印是個體化定制的方式，在人力、物力方面往往需要投入更多的成本，因此造成臨床患者發(fā)生治療費用升高問題，在一定程度上降低了經(jīng)濟性水平。目前3D 打印技術尚屬于新興技術，相關專業(yè)的人才仍較為匱乏，不僅需要人才對計算機技術、3D 打印技術有所掌握，同時還需具有較高的醫(yī)學思維或醫(yī)療知識，故造成其跨專業(yè)人才相對較少。