醫(yī)學(xué)生采用3D打印技術(shù)開發(fā)CPAP面罩，來幫助早產(chǎn)兒減少并發(fā)癥

2022年11月3日，南極熊獲悉，加利福尼亞西部健康科學(xué)大學(xué)(WesternU)的一年級醫(yī)學(xué)生們，為那些不足37周的早產(chǎn)新生兒開發(fā)了一種無創(chuàng)呼吸CPAP（持續(xù)氣道正壓）面罩。目前該團隊已采用3D打印技術(shù)開發(fā)出了原型，皆在盡可能的減少新生兒并發(fā)癥。

△CPAP面罩示意圖

什么是CPAP
Continuous Positive Airway Pressure即用面罩將持續(xù)的正壓氣流送入氣道，用此種方式給氧的機器稱CPAP呼吸機。

這種面罩通過緊貼嬰兒鼻子的小面罩輸送，公認為患有呼吸窘迫和相關(guān)疾病的早產(chǎn)新生兒，可提供呼吸支持并且侵入性最小的治療方式之一。CPAP治療通常用于那些自己呼吸良好，不需要像呼吸機那樣進行更多有創(chuàng)機械通氣的嬰兒。可以概括的說，CPAP可將恒定的氣壓輸送到嬰兒的鼻子內(nèi)，這有助于他們肺部的氣囊保持打開并有助于預(yù)防呼吸暫停。

該大學(xué)表示，雖然3D打印CPAP面罩已經(jīng)是兒科醫(yī)學(xué)的一個新興領(lǐng)域，但目前用于評估3D打印CPAP面罩，可以整合到早產(chǎn)新生兒護理中的臨床經(jīng)驗是有限的。

梅奧診所的研究人員今年早些時候表示，傳統(tǒng)的CPAP面罩會導(dǎo)致“脆弱人群”中的“不合適的相關(guān)并發(fā)癥和不良后果”。該團隊還一直在研究創(chuàng)建更精確3D打印新生兒面部模型的技術(shù)和方法，根據(jù)2022年8月發(fā)表的一篇研究論文，該模型可有效降低表面壓力和面罩帶壓力。

△西部健康科學(xué)大學(xué)醫(yī)學(xué)專業(yè)的一年級學(xué)生們，正在3D掃描嬰兒人體模型

打印更適合嬰兒的個性化面罩
CPAP治療與選擇性表面活性劑給藥，是目前在有新生兒呼吸窘迫風險的早產(chǎn)新生兒中開始的首選策略。然而，對于那些體重極低的早產(chǎn)兒，會存在因采用傳統(tǒng)CPAP面罩而引起的常見鼻尖并發(fā)癥。

作為該大學(xué)項目的一部分，學(xué)生們首先對嬰兒人體模型進行3D掃描和制作3D模型，然后使用這些模型對CPAP面罩原型進行3D打印。接下來，從學(xué)生掃描中渲染出一個3D數(shù)字模型，該模型將用于開發(fā)數(shù)字設(shè)計原型。設(shè)計完成后，CPAP的原型將使用UV固化的柔性樹脂進行打印，良好的緊貼感可以最大限度地減少空氣泄漏。

該項目由西部大學(xué)卓越教學(xué)與學(xué)習中心(CETL)的教育3D可視化專家Gary Wisser領(lǐng)導(dǎo)，同時該項目吸引了該大學(xué)iSquad創(chuàng)新中心的學(xué)生們參與。該中心集醫(yī)療設(shè)備構(gòu)思、生物技術(shù)和信息學(xué)科的學(xué)生團體。Wisser將指導(dǎo)他們?nèi)绾螔呙鑻雰喝梭w模型的微小面部特征，用于生成準確的3D渲染。

據(jù)參與該項目的學(xué)生之一、西大太平洋骨科醫(yī)學(xué)院(COMP)醫(yī)學(xué)專業(yè)一年級學(xué)生Natasha Holden說：“由于新生兒的皮膚和面部需要直接與CPAP面罩接觸，這對于一些體重極低的嬰兒來說，長時間佩戴不當?shù)谋钦挚赡軙?dǎo)致刺激和困難。”Holden強調(diào)，醫(yī)生和研究人員希望借助3D掃描和3D打印技術(shù)，能夠幫助改善兒童的選擇，尤其是對于年幼的嬰兒。

△西部健康科學(xué)大學(xué)的醫(yī)學(xué)生們

提供更加個性化的選擇方案
同學(xué)Jane Park評論說，她希望證明3D打印可以為新生兒提供個性化的解決方案，這主要歸功于該技術(shù)的可行性、成本效益和可擴展性。

整骨醫(yī)學(xué)(DO)學(xué)生班博士Park表示：“傳統(tǒng)的CPAP面罩采用標準的尺寸，難以達到合規(guī)性，但隨著醫(yī)學(xué)變得更加個性化，3D打印可以成為醫(yī)學(xué)的未來。”