浅谈3D 打印技术在处置困难气道中的应用

吉晓晨，张彬，吴水水，孙宗建，单士强

（沧州市中心医院麻醉一科，河北 沧州 061001）

3D 打印技术亦称快速成型技术，是应用CT、MRI检查方式获取的实际数据，应用计算机软件构建数字模型，并使用逐层打印方式将其打印成为实物，现阶段3D打印技术在多个领域之中均得以广泛应用，包括航空航天、汽车制造、生物医学、建筑设计等。医学领域之中3D 打印技术应用的相关研究较多，一般而言应用在手术辅助、医疗卫生教学、器官移植等方面，均获得了令人满意的效果，未来阶段将会进一步将3D 打印技术与生物医学进行有机结合，从而提升3D 打印技术的临床应用效果。

1 气道评估中的3D 打印技术应用

气道评估是临床中困难气道患者重要的评估指标之一，临床中较为常用的评估方法包括气道分级、喉镜检查、张口度评估、颈部活动评价等，上述措施在进行困难气道患者评估方面，虽然能够起到一定的评估作用，且成本较为低廉，但是均存在一定的弊端，无法针对困难气道患者的气道实际情况进行直观地展现，亦无法对患者的气道进行精准定位，严重影响了气道评估的准确性[2]。鉴于此，3D 打印技术蓬勃发展的今天，应用3D 打印技术可以完善患者的气道评估效果，针对气道进行影像学检查，通过其影响结果重建气道3D 模型，全面展现患者的气道结构，以便于找到患者气道困难的直接原因。在上述基础之上，应用3D 打印仪器对患者进行气道重建，目前主要的气道重建软件包括Amira、3Diagnosys、Ondemand 3D、OsiriX、Mimics、BrainLab等，通过3D 打印技术将患者气道重建后，能够对患者气道与其他相邻结构进行展现，包括甲状腺、颈椎、食道等，从而发现其气道结构异常、通气受限等问题发生原因，最大程度上改善患者的气道困难症状。尤其在儿科与产科临床治疗之中，部分先天性气道缺陷的新生儿，通过对其予以CT 检查、MRI 检查方式获得患儿的气道结构影像结果，予以打印后可清晰发现患儿的气道结构情况，从而根据患儿实际情况构建相关的治疗方案。除了对于新生儿及婴幼儿起到气道评估与治疗作用之外，在成年患者起到评估方面亦有所助益，传统气道评估方法无法展现某些气道困难患者的实际情况，予以3D 打印，可以掌握患者气道病变情况、病变与周围组织关系、气道肿瘤等情况，可为临床治疗提供参考。另外，气道评估对于麻醉效果提升具有显著效果，根据患者3D 打印气道评估结果，从而对困难气道插管患者或特殊通气患者提供针对性的麻醉方案，其临床应用效果显著。在3D 打印技术中对患者气道进行准确定位，并予以立体化3D 剪裁，能够对患者的气道做出仿真模型，根据该模型可指定针对性的手打呼方案，规划患者的手术空间，提升手术的个体性与针对性，加之通过3D 模型进行分析，可对手术中可能发生的各种风险进行预判，进而降低手术操作对患者气道结构的破坏性。

2 气道支架中的3D 打印技术应用

3D 打印技术在气道支架之中得以有效应用，气道支架是对于气道狭窄、气道塌陷的患者所采用的治疗器材，将患者气道进行扩张和支撑，其治疗目的为改善患者气道狭窄与塌陷的问题。一般而言，现阶段临床之中气道支架均为硅酮支架或镍钛支架为主，其中，硅酮支架相对稳定性较高，因此能够提升气道支架的安全性，可以作为长期置入的治疗方式，能够降低患者发生局部肉芽组织增生的概率。但是，硅酮支架在长期应用期间极易发生位移现象，且无法完全贴合患者的气道，应用后细菌增加，尤其针对部分病灶曲线较多的患者，其临床治疗效果受到影响。镍钛支架即镍钛记忆合金支架，在当前医疗材料学的广泛发展下，镍钛支架在临床应用广泛性较高，由于支架材质为合金，其支撑力与疲劳性能相对较高，且合金介质具有较高的生物相容性。但在临床实际应用过程中，镍钛支架发生塌陷、过度膨胀、取出困难的可能性较高，进而造成患者的气道梗阻、压迫气道壁等问题，具有一定的缺陷。因此，临床之中对于气道支架材料的相关研究较多，通过3D 打印技术能够对气道支架进行优化，从而制作针对性、个体化的气道支架，降低气道支架应用过程之中的不良反应与风险，保证其支架更加轻薄，促进气道支架更加贴合患者的气道壁，从而增强气道支架的安全性与应用效果。

3 困难气道处置中的3D 打印技术应用

所谓困难气道是指经由临床5 年以上的麻醉医师，在予以面罩通气中发生上呼吸道梗阻或气管插管期间存在异常的患者，临床中困难气道发生比例较高，有研究显示，困难气道发生率在1.5%至8.5%左右，也就是说，每一名临床麻醉医师均会在职业生涯中面临困难气道现象。在实际临床之中，患者发生困难气道问题，如未能进行有效管理和改善，会对患者的生命安全产生严重威胁。在临床之中，麻醉医师会在麻醉前对患者气道状态进行评估，判断困难气道患者是否存在困难通气问题，从而根据患者实际情况制定针对性的插管方式，避免患者发生困难气道。但是，诚如前文所述，现阶段应用传统方式进行气道评估效果欠佳，即便是最为周密的评估方法，也会存在一定的风险。随着目前3D 技术的逐渐发展，将3D 打印技术应用于麻醉前气道评估之中，可提升临床麻醉医师气道评估的准确性，以便于指导麻醉诱导或插管操作。国外报道中介绍，通过3D 打印制作气道支架应用成功性效果确切，已经有临床研究显示，应用3D 打印制作气道支架，将其置入困难气道的婴儿体内，从而保障后续治疗的效果。3D 打印技术依托于CT检查或MRI 检查图像，与传统气道支架相比，传统气道支架是批量生产的产物，与困难气道患者自身气道的贴合性欠佳，故造成支架在气道中滑动等问题。而通过3D打印技术制作气道支架，完全符合困难气道患者的气道形状，其贴合性水平较高，能够保障其支架的稳定性，同时3D 打印技术所制作的气道支架较为方便，因此未来阶段将会在困难气道的处理方面起到显著效果。另外，在困难气道气管导管制作方面亦可使用3D 打印技术，由于每一名困难气道患者的气道形态均有所不同，尤其在结构方面，仅使用常规规格的气管导管无法满足困难气道患者实际需求，临床进行气管插管期间，麻醉医师往往需要多次进行插管，导管与患者气道粘膜进行摩擦，极易造成困难气道患者发生后头肿大、出血等症状，严重时甚至会对患者生命产生威胁。因此，通过CT 检查或MRI 检查方式获取患者的气道结构与形态，打印后形成符合患者个体化要求的导管，能够最大程度上适合患者的困难气道结构，进而降低困难气道患者插管期间发生意外现象，提升麻醉医师插管安全性。

4 小结

现阶段临床一线医师、学者均认识到3D 打印技术与医疗卫生行业的重要关系，通过3D 打印技术的确能够提升困难气道患者气道处置效果，但是，在实际应用期间仍具有局限性，3D 打印技术的成本较高，因3D 打印是个体化定制的方式，在人力、物力方面往往需要投入更多的成本，因此造成临床患者发生治疗费用升高问题，在一定程度上降低了经济性水平。目前3D 打印技术尚属于新兴技术，相关专业的人才仍较为匮乏，不仅需要人才对计算机技术、3D 打印技术有所掌握，同时还需具有较高的医学思维或医疗知识，故造成其跨专业人才相对较少。