Как 3D печать может помочь решить проблему нехватки в спасательных вентиляционных устройствах COVID-19

Как 3D печать может помочь решить проблему нехватки в спасательных вентиляционных устройствах COVID-19

Десятки организаций и сотни компаний аддитивного производства стремятся помочь правительствам и учреждениям здравоохранения во всем мире решить проблему нехватки жизненно важных респираторных средств для интенсивной терапии пациентов с COVID-19, которые испытывают трудности с самостоятельным дыханием. 3D-печать устройства для COVID-19 могут быть жизнеспособным вариантом в некоторых случаях, и мі уже сообщали о многих из них. Однако во многих случаях существует ограниченный поток точной информации о разнице между различными типами машин, используемых в соответствии с серьезностью каждой ситуации.

Чтобы устранить эту общую нехватку четкой информации, Smartprint смог проконсультироваться со специалистами по интенсивной терапии, которые предоставили обзор различных вариантов вспомогательного дыхания, доступных в отделении интенсивной терапии для лечения различных типов дыхательной недостаточности. Обратите внимание, что низкоэффективные материалы, такие как PLA и базовые настольные 3D-принтеры, как правило, не дают достаточных гарантий с точки зрения долговечности (в качестве отраслевого носителя AM мы иногда принимаем это как должное). Возможно, вам придется обратиться к традиционным производителям устройств здравоохранения или специалистам здравоохранения, чтобы подтвердить эффективность и подтвердить фактическую потребность в деталях, напечатанных на 3D-принтере.

Дыхательная недостаточность или отсутствие — это состояние, при котором в крови не хватает кислорода или слишком много углекислого газа. Когда вы дышите, ваши легкие поглощают кислород. Кислород переходит в вашу кровь, которая переносит его в ваши органы. При выдохе углекислый газ удаляется. Органам нужна эта богатая кислородом кровь, чтобы хорошо работать, и слишком большое количество углекислого газа в крови может нанести вред вашим органам. Несколько условий, которые влияют на дыхание, могут вызвать дыхательную недостаточность. COVID-19 вызывает дыхательную недостаточность, воздействуя непосредственно на легкие.

Когда пациент страдает от дыхательной недостаточности, существует два основных подхода к лечению, которые зависят от тяжести состояния пациента. Они в основном делятся на неинвазивные и инвазивные методы. Из-за особенно деликатного характера инвазивной вентиляции — когда пациенты, которые не могут самостоятельно дышать, успокаиваются и кислород подается напрямую в их легкие через внутриротовую трахеальную трубку — большинство мероприятий, связанных с 3D-печатью, должны быть сосредоточены на неинвазивных методах. Они также дополнительно подразделяются на устройства с низким и высоким расходом для самостоятельного или вспомогательного дыхания.

 

Неинвазивные дыхательные аппараты (NIMV)

Неинвазивные методы можно разделить на три основные категории: те, которые просто обеспечивают повышенную концентрацию кислорода для пациентов, способных дышать самостоятельно; те, которые оказывают положительное давление, чтобы помочь пациентам, у которых есть серьезные затруднения в дыхании; и те, которые нуждаются в помощи для пациентов, которые страдают от острой или хронической дыхательной недостаточности.

 

Носовые канюли (NC)

Носовая канюля (NC) — это устройство, используемое для доставки дополнительного кислорода или увеличения потока воздуха пациенту или человеку, нуждающемуся в респираторной помощи. Это устройство состоит из легкой трубки, которая на одном конце разделяется на два зубца. Они помещены в ноздри так, чтобы через них проходила смесь воздуха и кислорода. Другой конец трубки соединен с источником кислорода, таким как портативный генератор кислорода, или настенным соединением в больнице через расходомер. Канюля обычно прикрепляется к пациенту с помощью трубки, зацепляющей уши пациента. Самая ранняя и наиболее широко используемая форма взрослой носовой канюли несет максимум 1-3 литра кислорода в минуту. Как правило, они подключены не к вентилятору, а непосредственно к баллону с кислородом или к распределительной сети больничного кислорода.

Как может помочь 3D печать? 3D-печать может использоваться для изготовления нестандартных адаптеров для ноздрей человека. Однако этот продукт не испытывает существенной нехватки, поскольку это открытые системы, которые не рекомендуются для пациентов с высокой инфекцией.

 

Маска без рециркуляции (NRB) — Маска с кислородным резервуаром

Маска без повторного дыхания (NRB, без повторного дыхания, без маски для повторного дыхания) — это устройство, используемое в медицине для оказания помощи в проведении кислородной терапии. NRB требует, чтобы пациент мог дышать без посторонней помощи, но, в отличие от носовых канюль с низким расходом, NRB позволяет доставлять более высокие концентрации кислорода. Маска без ребризера закрывает нос и рот пациента и прикрепляется с помощью эластичного шнура вокруг головы пациента. NRB имеет прикрепленный резервуарный мешок, обычно один литр, который подключается к внешнему резервуару с кислородом или к системе подачи кислорода. Перед наложением NRB на пациента емкость резервуара накачивают до уровня, превышающего две трети кислорода, со скоростью, превышающей 10 литров в минуту (л/мин). Приблизительно 1/3 воздуха из резервуара истощается при вдохе пациента, и затем его заменяет поток из источника O2. Если мешок станет полностью спущенным, у пациента больше не будет источника воздуха для дыхания.

Как может помочь 3D печать? 3D-печать может использоваться для изготовления нестандартных адаптеров и клапанов для подключения маски к резервуару или к источнику кислорода.

 

Ambu — Мешочная клапанная маска (BVM)

Устройства 3D-печати COVID-19. Мешочная клапанная маска (BVM), иногда известная под фирменным названием Ambu bag или обычно называемая ручным реаниматологом или «самонадувающейся сумкой», представляет собой ручное устройство, обычно используемое для обеспечения вентиляции пациентов с положительным давлением. которые не дышат или не дышат адекватно. Устройство является обязательной частью наборов для реанимации для обученных специалистов в условиях внебольничных учреждений (таких как бригады скорой помощи), а также часто используется в больницах в качестве части стандартного оборудования, установленного на аварийной тележке, в отделениях неотложной помощи или других критических ситуациях. настройки. Эти ручные реаниматологи также используются в больнице для временной вентиляции пациентов, зависящих от механических вентиляторов, когда механический вентилятор необходимо обследовать на предмет возможной неисправности или когда пациенты, зависящие от вентилятора, перевозятся в больнице. Существуют два основных типа ручных реаниматологов: один вариант самозаполнения воздухом, хотя может быть добавлен дополнительный кислород (O2), но это не обязательно для функционирования устройства. Другой основной тип ручного реаниматолога (инфляция потока) интенсивно используется в неэкстренных приложениях в операционной для вентиляции пациентов во время введения и восстановления анестезии.

Как может помочь 3D печать? 3D-печать может использоваться для изготовления нестандартных адаптеров и клапанов для соединения сумки Ambu с лицевой маской и / или с вентилятором.

 

Маска Вентури (Ventimask)

Маска Вентури, также известная как маска для захвата воздуха, представляет собой медицинское устройство для доставки пациентам с известной концентрацией кислорода на контролируемой кислородной терапии. Маска была изобретена Мораном Кэмпбеллом в Медицинской школе Университета МакМастер в качестве замены для прерывистого лечения кислородом. Маски Вентури считаются устройствами для кислородной терапии с высоким расходом. Это связано с тем, что маски Вентури способны обеспечить общий поток вдоха при указанном FiO2 (концентрации кислорода) для терапии пациентов. Наборы обычно включают в себя несколько форсунок (клапанов Вентури), которые обычно имеют цветовую кодировку для установки желаемого FiO2.

У некоторых марок масок есть вращающееся дополнение, которое управляет окном захвата воздуха, влияющим на концентрацию кислорода. Эта система часто используется с распылителями для захвата воздуха, чтобы обеспечить увлажнение и кислородную терапию. Механизм действия обычно неверно указан в зависимости от эффекта Вентури. Несмотря на отсутствие доказательств этого, многие учебники и журнальные статьи ссылаются на этот механизм. Однако система доставки кислорода с фиксированными характеристиками, несмотря на то, что ее часто называют маской Вентури, работает по принципу струйного смешивания.

Как может помочь 3D печать? 3D-печать использовалась для производства клапанов Вентури для решения проблем цепочки поставок в чрезвычайных ситуациях.

 

Маска или шлем для вентиляции с положительным давлением (CPAP), BiPAP и положительного давления в конце выдоха (PEEP)

Непрерывное положительное давление в дыхательных путях (CPAP) — это форма вентилятора положительного давления в дыхательных путях, которая непрерывно применяет умеренное давление воздуха. Он подключается к системе расходомера для создания положительного давления, необходимого для поддержания дыхательных путей постоянно открытыми у людей, которые могут самостоятельно дышать самостоятельно, но нуждаются в помощи, чтобы их дыхательные пути были свободными. Это альтернатива положительному давлению в конце выдоха (PEEP). Оба метода используют положительное давление для стентирования альвеол легких и, таким образом, привлекают большую часть поверхности легких для вентиляции. В то время как PEEP относится к устройствам, которые создают положительное давление только в конце выдоха, устройства CPAP прикладывают постоянное положительное давление в дыхательных путях на протяжении всего дыхательного цикла. Таким образом, сам аппарат ИВЛ не работает в цикле во время СРАР, никакого дополнительного давления выше уровня СРАР не обеспечивается, и пациенты должны начинать все свое дыхание. Маска для снорклинга, которая использовалась через специальный 3D-печатный адаптер, является примером системы CPAP.

BiPap — это другой тип устройства вентиляции с положительным давлением. При использовании BiPap вы получаете более высокое давление воздуха, когда вы вдыхаете, чем когда вы выдыхаете. Этот параметр отличается от постоянного положительного давления в дыхательных путях (CPAP), которое обеспечивает такое же количество давления, как при вдохе и выдохе.

Как может помочь 3D печать? 3D-печать может использоваться для изготовления нестандартных адаптеров и клапанов для подключения маски или шлема CPAP к вентилятору или другому источнику кислорода. В качестве альтернативы, 3D-печать может использоваться для перепроектирования и создания прототипов новых соединителей и клапанов в нарушенной цепочке поставок. 3D-печать может также использоваться для изготовления зажимов и насадок для системы шнуровки, которая удерживает маску, прижатую к лицу пациента.

 

Полуинвазивная и инвазивная вентиляция

Интубация трахеи, обычно называемая просто интубацией, представляет собой помещение гибкой пластиковой трубки в трахею (дыхательное отверстие) для поддержания дыхательных путей на открытом воздухе или в качестве канала для введения определенных лекарств. Он часто выполняется у пациентов с тяжелыми травмами, больными или под наркозом, чтобы облегчить вентиляцию легких, включая искусственную вентиляцию легких, и предотвратить возможность удушья или обструкции дыхательных путей.

 

Laryngeal Mask Airway (LMA)

Дыхательные пути ларингеальной маски (LMA), также известные как ларингеальная маска, представляют собой медицинское устройство, которое поддерживает дыхательные пути пациента открытыми во время анестезии или потери сознания. Он состоит из трубки дыхательных путей, которая соединяется с эллиптической маской с манжетой, которая вводится через рот пациента вниз по дыхательной трубке. После развертывания он образует воздухонепроницаемое уплотнение на верхней части голосовой щели (в отличие от трахейных трубок, которые проходят через голосовую щель), позволяя медицинскому провайдеру управлять безопасными дыхательными путями.

LMA чаще всего используются для направления кислородного газа в легкие пациента в предбольничной обстановке (например, медработниками и специалистами скорой медицинской помощи) для пациентов без сознания.

Как может помочь 3D печать? 3D-печать может использоваться для изготовления нестандартных адаптеров и клапанов для подключения LMA к источнику кислорода или трубке выдоха. Если возникнет необходимость, 3D-печать может также использоваться стандартным производителем или дистрибьютором, испытывающим проблемы с цепочкой поставок, для изготовления пресс-формы с целью изготовления силиконовой маски с помощью косвенного процесса 3D-печати.

 

Трахеальная трубка

Трахеальная трубка — это катетер, который вставляется в трахею с основной целью создания и поддержания патентных (открытых и свободных) дыхательных путей. Трахеальные трубки часто используются для управления дыхательными путями в условиях общей анестезии, интенсивной терапии, искусственной вентиляции легких и неотложной медицинской помощи. Доступно множество различных типов трахейных трубок, каждый из которых подходит для различных конкретных применений. Эндотрахеальная трубка — это особый тип трахеальной трубки, который почти всегда вводится через рот (оротрахеальный) или нос (назотрахеальный). Это дыхательный канал, предназначенный для помещения в дыхательные пути критически раненых, больных или анестезированных пациентов с целью искусственной вентиляции легких под давлением и предотвращения возможности аспирации или обструкции дыхательных путей. Эндотрахеальная трубка имеет фитинг, предназначенный для соединения с источником сжатого газа, такого как кислород. На другом конце находится отверстие, через которое такие газы направляются в легкие и могут также включать баллон (называемый манжетой). Кончик эндотрахеальной трубки расположен над килем (до того, как трахея делится на каждое легкое) и герметизируется внутри трахеи, чтобы легкие могли равномерно вентилироваться. Трахеостомическая трубка — это другой тип трахеальной трубки.

Как может помочь 3D печать? 3D-печать может быть использована для изготовления нестандартных адаптеров и клапанов для подключения LMA к регулируемому источнику потока кислорода (от вентилятора к пациенту) или к трубке выдоха (от пациента к вентилятору).

 

Вентиляторы для интенсивной терапии

Хотя механические вентиляторы обычно классифицируются как вентиляторы с отрицательным и положительным давлением, в настоящее время вентиляторы с отрицательным давлением используются редко. Первые вентиляторы с положительным давлением появились в 1940-х годах. Тем не менее, они стали широко распространены после снижения смертности у пациентов с ИВЛ в 1950-х годах. Инженерные разработки позволили перейти от устройств, которые первоначально гарантировали только установленный дыхательный объем с определенной частотой дыхания, к устройствам, используемым сегодня, которые контролируют состояние пациента и динамику дыхания и корректируют параметры дыхания в соответствии с потребностями пациента.

Эти устройства, которые первоначально были только контролируемыми по объему и не могли обнаружить запускаемое дыхание пациентов, не имели монитора или тревоги. В устройствах второго поколения был возможен запуск пациентов, и можно было контролировать некоторые параметры, такие как частота дыхания. Вскоре после этого начала использоваться прерывистая вентиляция с положительным давлением (IMV), и с течением времени в клинической практике использовалась управляемая давлением и вентиляция с помощью давления. Устройства третьего поколения с использованием микропроцессоров были произведены с дальнейшими технологическими разработками. В этих устройствах было введено управление потоком, а также подача и мониторинг газа, синхронизированная прерывистая механическая вентиляция (SIMV) и вспомогательное давление. Современные сложные и универсальные устройства известны как устройства четвертого поколения, и наиболее важной особенностью этих устройств является то, что несколько компаний внедрили широкий спектр режимов.

Компании, производящие вентиляторы, включают GE Healthcare в США, Medtronic в Ирландии, Acutronic и Hamilton Medical в Швейцарии, Smiths Group в Великобритании, Drägerwerk и Siemens в Германии, Philips в Нидерландах, Getinge в Швеции, Air Liquide во Франции, Dima в Италия, Аварасала в Индии, Aeonmed в Китае, Triton в России и Буревестник в Украине. 

Как может помочь 3D печать? 3D-печать может помочь только в производстве вентиляторов для интенсивной терапии, войдя в традиционную цепочку поставок, чтобы предоставить альтернативу временно недоступным деталям, собираемым традиционными производителями. Тем не менее, одним из способов, с помощью которого 3D-печать может оказать немедленную помощь, является быстрая разработка и производство специальных сплиттеров, которые позволят подключить несколько пациентов к одному вентилятору.

 

Недорогие вентиляторы

В то время как 3D-печать могла помочь только в производстве вентиляторов для интенсивной терапии, вступив в традиционную цепочку поставок, появилось несколько открытых и недорогих проектов, направленных на производство механических вентиляторов для неотложной интенсивной терапии путем адаптации мешка Ambu в механически активируемое устройство. , К ним относятся проекты, представленные MIT и Leitat, а также ряд коллективных инициатив с открытым исходным кодом. Хотя эти устройства могут эффективно помочь спасать жизни в чрезвычайных ситуациях, они могут считаться продуктами «каменного века» с точки зрения медицинских технологий. Если другого решения не существует — и это вполне может иметь место в некоторых ситуациях, которые могут возникнуть в ближайшем будущем — они могут означать разницу между жизнью и смертью. Тем не менее, они должны рассматриваться в качестве последнего средства.

No Comments

Post A Comment

Подпишитесь на рассылку новостей
Аддитивного Производства, чтобы быть
профессионалом в современных
промышленных технологиях

Вы успешно подписались на рассылку.

There was an error while trying to send your request. Please try again.

СМАРТПРИНТ - Прямое Цифровое Производство will use the information you provide on this form to be in touch with you and to provide updates and marketing.