杨丽芳教授：3D打印技术指导下的气道管理

3D打印技术指导下的气道管理

西安交通大学附属儿童医院

麻醉与围术期医学科 杨丽芳教授

壹

3D打印的概念

3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造（AM，additive manufacturing）或增材制造。3D打印技术内容涵盖了产品生命周期前端的“快速原型”（rapid prototyping）和全生产周期的“快速制造”（rapid manufacturing）相关的所有打印工艺、技术、设备类别和应用，是综合材料科学、化学、数字建模技术、机电控制技术、信息技术等诸多领域的一项前沿技术。

制造业经历了等材制造--减材制造--增材制造不同的阶段。增材制造又称为3D打印，指通过一定技术使材料逐渐累加形成所需要得形状，1984年在实验室研究，1986年制造出样机。

3D打印优点包括 制造复杂物品不增加成本、产品多样化不增加成本、无须组装、零时间交付、设计空间无限、零技能制造、不占空间、便携制造、减少废弃副产品、材料无限组合、精确的实体复制等。

医学个性3D打印流程

3D打印技术是否可以使麻醉学最大限度得到全方位的提升?我们团队深入开展麻醉与3D打印成果转化，举办了国内首届高峰论坛，2021年-2022年连续举办两届麻醉与3D打印高峰论坛，成立首个3D打印麻醉联合实验室，达成成果转化意向，经济效益过100万元。

贰

3D打印技术指导下的气道管理

1. 3D打印技术指导下的气道评估

目前临床常用的气道评估方式存在如下问题：评估可能存在误差、患者安全无法保证、特殊患者并不适用、不能模拟气道管理等。2022年ASA发布的困难气道管理指南中提到，3D打印技术可能应用于困难气道管理中。

临床案例

（1）口腔肿瘤

患儿男性，年龄2小时25分钟，体重3.83kg，Apgar评分9-10-10，发现口腔包块2小时余，诊断为口腔内肿瘤，拟于全麻下行口内肿瘤切除术。

（2）颈部包块

患儿男性，8个月，体重9kg，主诉为咳嗽半月，气喘一周，发现右颈部包块一天，诊断为右颈部及纵膈占位。

（3）气管食管瘘

患儿男性，2岁10月，体重14kg，误食烧碱10月余，诊断为食管气管瘘，气管切开术后。

（红色箭头：气道；黄色箭头：食道内的胃管；绿色虚圈：气管食管瘘口）

（4）声门上疾病--巨大舌根囊肿

（5）声门下疾病----声门下狭窄

（6）气道占位

（7）纵膈占位

2. 3D打印技术+气道评估

提高一次插管成功率

缩短插管时间

减少相关并发症

麻醉过程更平稳

3. 3D打印技术指导下的模拟教学

（1）气管插管操作培训

（2）3D打印模型高度还原真实解剖结构，提高教学质量

（3）建立正常成人上气道气管插管模型

我们团队正在建立小下颌综合症插管模型，已完成小下颌综合症的三维重建工作，打印成品模型，模拟小下颌困难气道气管插管，未来对比未经模拟器练习下进行临床实际病例插管的对比。

我们团队总结发现正常儿童与小下颌综合症在以下这些方面均有着差异，并希望未来能够根据小下颌综合症的特点建立数据库，通过大数据推出小下颌综合症困难气道的评估系统，通过大数据开发出儿童困难气道APP系统。

4. 3D打印模型和3D软件建模

3D打印模型主要是为了临床技能培训、临床操作练习、临床思维锻炼，而3D软件建模是为了气道评估分析、原发疾病分析、麻醉方案制定。

5. 3D打印技术+模拟教学

6. 3D打印技术指导下的科学研究

（1）支气管封堵器制作

（2）模拟双腔支气管插管通气效果

（3）选择合适型号的双腔气管导管

除此之外，3D打印技术可应用于改进气道用具性能、提高模拟培训效果、保障患者安全舒适、拓宽麻醉学的研究领域、促进不同学科交流合作、为临床难题提供新思路。

7. 3D打印技术指导下的气道工具临床转化

（1）新生儿个体化无创通气面罩

（2）金属3D打印喉镜

（3）世界首列3D打印可吸收气管支架管

（4）气道修复组织工程学：气道支架管、气道修复补片、口腔矫形器等。

叁 总结与展望

3D打印巩固了对解剖学的了解和认识，提升了影像学的空间感知能力，缩短有创操作的学习曲线，减少对患者造成的身体创伤，让麻醉医师对外科的了解超越单纯的解剖结构的异常。影像学仪器的发展使组织在医学影像灰度值的对比更强，让神经三维重建成为可能，并且更精确。随着材料学的进步，3D打印模型可以完全模拟出人体组织及质地，超声可以穿透3D模型，成像出模拟的真实组织。

· 专家简介 ·

杨丽芳，副主任医师、副教授、硕士研究生导师 西安交通大学附属儿童医院麻醉科主任

中华医学会麻醉学分会第十三届青年委员

中华医学会麻醉学分会小儿麻醉学组委员

中国心胸血管麻醉学会小儿麻醉学分会常委

中国中西医结合学会麻醉学分会委员

陕西省医学会麻醉学分会常委 

陕西省医师协会麻醉科医师分会常委

第一、通讯作者在JACC（IF=15.343）、European Heart Journal（IF=10.046）、Clin Transl Med （IF=7.919）等杂志发表SCI论文32篇，中文核心期刊论文8篇；主持各类基金9项，其中国家自然科学基金3项，为陕西省杰出青年基金、西安英才计划领军（创新人才）项目、西安市“C类”人才、陕西省优博获得者；主译专著1部、副主译专著1部、副主编专著1部、参译专著5部、参编专著6部，其中3部为国家十三五、十四五本科生教材，第一发明人申请国家发明专利7项，实用新型专利3项 。

免责声明：

文中所涉及药物使用、疾病诊疗等内容仅供医学专业人士参考。

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医学审核：何思梦博士

编辑：MiSuper.米超

校对：Michel.米萱