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CoVID-19和三维打印医学作用

3D医学打印音量6条号 :11高山市2020)点上此文章

截止2020年3月12日,世界卫生组织在写作时将corona病毒2019(COVID-19)分类为一种流行病,影响到全球几乎每个国家和领土一号..在此期间,全球保健体系因医院床位和医疗设备严重短缺而面临严重压力COVID-19病人由严重急性呼吸系统综合症2病毒引起的疾病一号风险急性呼吸困难综合症(ARDS)和分片需要高水平呼吸支持生存2..此外,个人防护设备用品也大为紧张,保护保健工作者,帮助治疗这一流行病期间重病患者写作时全欧和美国医院级医疗供应链发生主动中断,纽约州和华盛顿州尤其如此。

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图1

3D重敏呼吸综合症2型打印模型

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本编辑的目的是突出公司、医院和研究人员最近(截至2020年4月1日)使用三维打印COVID-19大流行期间的举措和协作,支持可拯救生命的本地三维打印工作3D打印社区可调整国际医疗注意力重心,利用集中大规模制造设施并局部分布制作经验证测试CAD文件此外,还有多种医学工程类以及其他社会与集团可以联合解决公共需求,其中许多需求在本编辑中概述。

本文讨论模型主要是开源需求写作时可用,本编辑中引用的CAD文件资源旨在讨论逐步收集即印模型和连接相关资源以协助支持紧急医疗响应实例集合可见NIH3D打印交换

我们必须承认,在写作时,许多根据本编辑描述的CAD文档制造的设备的临床有效性尚未测试,其中许多设备未被相关管理机构批准用于前沿临床使用本文作者无法保证所展示设备临床有效性,并会敦促用户斟酌考虑这些资源,只有在没有经医学审核的替代物时才考虑这些资源。

医院呼吸支持器

COVID-19最近在意大利的影响导致区域关键设备短缺,包括CPAP/PEEP呼吸支持非入侵通风口罩和头罩关键词是sporturi阀门 关键构件 等呼吸支持设备3证明难复制或替代喷气阀设计受版权和专利覆盖约束,但某些紧急事件导致生死决策可能证明完全使用有理,而不管知识产权如何,在适当的临床环境里完全使用有理。关键需求导致三维打印社区 本地意大利创业Isinnova成功开发方法 制造这些阀门支持本地供求4..增强本地通风机供应的其他方法包括用三维打印通风机分解器对多位病人使用单孔机幸运的是,美国药管局不反对建立和使用某些设备,如T连接器,满足向药管局提供指令中描述的规格,供多位病人搭乘机械通风时使用,因为需要入侵机通风机的病人数超过可用通风机的供应量,而常用医疗标准已改变为危机护理以维护生命FDA的“不反对”策略在宣布COVID-19紧急事件持续期间适用

多本地三维打印社区成员使用这些模型仍然有限,需要公司和医院密切合作,确保适当的制造方式和适当的临床使用反向工程三维可打印模型Isinnova开关在写作时不广可获取,作者坚持这样一种立场,即只有在原始厂商不提供这类设备时才应充分评价和使用这类资源。工程师Isinnova当前工作的重点是开发现有产品用于呼吸支持的创造性适应方法,例如,通过对无渗透式喷气机改换浮膜[5..最近,GrabCAD用户Filip Kober开发并提供不可调适的喷气阀设计6..开关设计实现特定水平启发氧2定速率补充氧供应2)模型漏洞可能无意中改变FiO2水平要求使用打印技术确保密件

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图2

开源不可调和Venturi阀门设计FiO233%,补充氧流率为10升/分钟剖面视图(以上)显示设备内部结构小氧端口(光蓝)和大空摄取量(左侧)

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自动通风机流控呼吸支持系统安全阀门、自发呼吸阀门和软膜显示开源设计挑战,并产生一些大有希望的结果,包括伊利诺斯州快速Vent设计向现有制造商采购通风机和通风机零件显然是可行时首选选择,但这些关键设备在许多领域供应不足。欧美目前应用的一个解决方案是创建三维打印分解器和可调流控制阀门,如no2covid-one阀门,以便能够调适单机供多位需要氧的病人使用[7..新创新创解决新开源设计工作如蒙特利尔医院基础代码维生挑战8COVID-19健康危机出现

个人防护设备

隔离措施使非公众产生紧张和恐惧感其不幸后果是不必要的恐慌购买,使那些需要这些产品者,如保健工作者,数量有限。全球三维打印界成员设计了多套可再使用个人防护设备加可插入滤波器,主要是使用廉价桌面丝片扩展打印机制造的写作时需要PPE项目据我们所知包括防滑屏蔽、外科面罩、N95面罩、N90面罩、有电空气净化引擎盖和控制空气净化搜索引擎盖

PPE多位设计正在开发中,本地制造这些设备衍生物的效能应在当地仔细评价此外,这些个人防护设备打算复用,因此本地制造工作应认真考虑与可用消毒技术兼容性,所有个人防护设备条件应持续监控

为确保最适配性,这些遮罩个性化化可通过以下方式实现:多尺寸打印、实验弹性材料或表面扫描预期用户面部并展开额外CAD以切合个人面部九九..个人化方法可能限制制造吞吐量,而功能改善则可能证明这种对吞吐量的影响有理

总体说来,3D打印PE开发局部3D打印实验室可能最难解决的因素多模型需要数小时才能打印到传统桌面打印机上多三维打印实验室可与多打印机并行使用,但吞吐量可能仍限于几十件每个打印机口罩,3D打印资源因此应明智分配

面罩

本节指个人防护设备用于保护穿戴者不受气载粒子和液态污染物对脸部的影响3D打印解决方案林业局、NIH3D打印交换所和美国退伍军人协会正在这方面协同工作,包括开发N95掩码原型目前正在测试同时,个人用户、研究人员、医生和商业实体都提出并测试多面罩设计,成功度不等。在所有情况下,终端用户必须清楚地理解,目前只有原型可用,本地测试程序从常规N95适配测试中可能修改对评估个人防护设备质量至关重要。

Coople3DNanoHack掩码10显示社区生成设计局限性和需要在当地测试和可用技术库的基础上改进设计掩膜可用单片打印,并准备随后通过强制热空气加热55-60摄氏度(131-140摄氏度)后人工组装成最后三维配置理发机或浸入热水3)关键是所有接缝必须人工密封以确保密合掩码包括简单空接端口,可插入两个可复用滤波,并装上螺旋封套以保持滤波设计有几个缺陷由于平面设计,大多数桌面打印机可同时打印一个掩码限制吞吐量实际上,我们初始测试显示难以折叠用传统PLA丝带生成的面罩,沿接缝有重大漏洞难以消解蒙版若成功密封,可能为部分用户提供有限空气流,并可能需要加插第二个呼吸端口,通过镜像蒙面带半端可实现由于多重限制,正由原创设计师修改掩码

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图3

Copper3DNanoHack掩模显示中间级掩模补全左转3D打印模型

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HEPA掩码由Thingiverse用户Kvatthro设计11可使用大多数桌面打印机制造PLA编程建议是因为热暴露后有可能为单个用户安装掩膜,这对于确保田间条件中最佳密封空气十分重要。掩码用雄性变异并允许空格交换HEPA滤波插入口面掩码前端4)类似设计由中国公司Ceriality提出12以不同配置滤波屏蔽器插入层叠叠织物或滤波5)Ceality gogles要求单独采购透明塑料插件,这些插件可以从重用家用物品中获取。和所有口罩一样,执行时需要明智测试密封充分性并实验裁剪和材料

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图4

HEPA掩码设计加框插入HEPA滤波

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图5

现实面罩和gogle设计

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Lowell Makes掩码是可替换前滤波设计变换式,无支持或粘合效果打印13..6)面罩内装泡沫板添加泡沫板等元素重用个人防护设备如Lowell Makes掩码可提高用户的舒适度,但这可能影响消毒方法的选择,必须仔细考虑。

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图6

Lowell制造掩码设计,过滤器由内屏网格保持

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最后,附加创意设计,如Thingiverse用户izfirz14显示在布铺平台打印PLA面罩的可行性设计允许用专用滤波插入复用

面屏

个人防护设备上的其他变异包括防护面罩,例如Prusa设计的那些面罩15..简单设备特征为可重用打印头饰,可依附单源透明塑料板创建面屏保护用户眼睛和口口(图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二图二7)面屏设计完全绕过三维打印也出现

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图7

早期可复用 Prusa研究3D打印头带允许插入软盾图片修改自15万事通

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环境解决方案

CoVID-19要求谨慎防范限制人与人通过直接接触对象或表面如门柄扩散简单干预限制传播可能产生深远后果门柄传输问题可能在公共和医疗中心引起问题,医疗中心通常有大批门设计供病人隐私或病房控制使用,特别是在流行病隔离期间。细心定期表面清洗部分解决了这一问题,但最近在Cealise开发出一系列手柄以允许替代机制打开门而不直接皮肤对地接触准备打印门柄配件163D打印平台大都可制作8)

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图8

准备用Macleise打印门柄模型手柄操作方式是在离门最近的手柄表面安放袖子并下压操作符

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印刷设备消毒

当前CDC保健设施消毒消毒指南定义三大类消除病原体:清洗、消毒和消毒17..净化定义为清除可见土壤和有机物消毒定义视低或高水平而异,并分别指在最优条件下除去多或所有微生物消毒定义保证完全消除设备上所有微生物生物

基础类比可复用吸管既定运维参数18号高层次消毒可能是处理可复用三维打印个人防护设备时最合适的方式推荐消毒物剂范围从集中酒精到四联安化合物不等,精确物剂选择可能视使用材料和打印技术而异。优先/可用消毒模式初步测试可在升级制造前与本地医院政策协商并审议消毒材料可用性个人用户可以谨慎地确保与家用常用氯基或过氧化氢化合物兼容性在所有情况下,都应遵循与当地医院指南的磋商,以了解可复用设备消毒和消毒的频率、性质和可接受性。

需要消毒装置应参考印刷材料制造商规范3D打印鼻梁在美国扩展测试时不仅必须安全并提供适当的样本,还必须适当消毒并打包供测试和最终临床使用现有有限物理撞击方法,如过氧化气等离子或电离辐射,可能是首选消毒方法,因为自动化等替代方法可能会变形印刷部件。

建议和结论

三维打印专家与本地医院供应链通信并有可能与国家战略储存者通信集中式局部应对危机需要开放形式有组织的通信在美国和加拿大,本地和州/省供应链专家应传递储存物、转口物或反序物的最佳信息

医疗设备高度安全调控敬业者以前所未有的方式响应时,三维打印社区必须并行工作以确保紧急部件安全或至少比在大流行病期间不使用这些部件的替代方法安全即便COVID-19危机愈演愈烈,3D打印实验室标准安全质量度量仍应继续下去大型学术医疗中心在大学三维打印资源与医院间结为伙伴,适当的安全协议应始终接受审查

安全实施无规范部件至关重要,风险/效益比随医疗用品无法提供而快速变化强力敦促公司和管理机构快速高效地与三维打印界合作医院系统只使用医学或研究/生物医学工程人员提供的内部三维打印,人们担心三维打印材料的责任问题,没有安全性和质量措施,这些系统如果尚未解决,应立即解决。

知识产权问题仍然令人关切,特别是对于潜在的逆向工程医疗部件而言,这些部件在大流行病期间无法及时购买。鉴于撰写时情况的严重性,希望监管者、法律专家和决策者能快速达成协议或批免,利用成熟和需要学术行业伙伴关系的善意拯救人命。

医学三维打印概念启动的目标是改善病人教育、诊断和治疗19号..我们希望,这一大流行病将通过卫生专业人员和工程师协作互动启发全球创造力、学习和创新三维打印将给当前困难时期的发病率和死亡率带来积极影响未来3D可打印医学模型资源有可能扩充多集中模型库,并配有新的开源模型、意向使用描述、汇编指令和目标素材/打印器描述3D医学打印用户会发现此讨论有助于解决COVID-19挑战并使用这一变换技术对病人生活产生积极影响

引用

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作者信息

作者和附属关系

  1. 添加制造中心,皇家墨尔本理工学院工程学院58CardiganSt,Carlton墨尔本

    兰斯蒂诺

  2. Victorian综合癌症中心物理科学系Peter MacCallum癌症中心B1/305级GrattanSt

    兰斯蒂诺

  3. Cincinnati儿童医院医疗中心心科分馆,3333Burnet大街CLP 2003,CincinnatiOH,45229-3039,USA

    瑞安摩尔

  4. 机械材料工程系工程学院辛辛那提大学OH45219美国

    SamAntoline

  5. 辛辛那提大学医学院放射科,234古德曼街,OH市辛那提市,45267美国

    普拉山特拉维

  6. Montefiore医疗中心放射科 Albert Estein医学院,111东210街Bronx

    妮可觉醒

  7. Buffalo大学Jacops医学生物医学学院生物医学研究中心8052临床翻译研究中心875Ellicott街,Buffalo

    契普里安爱优塔市

  8. 解剖建模实验室放射科神经放射学科马约诊所SW,Rochester,MN55905,USA

    强纳森M莫里斯

  9. USF卫生Morsani医学院放射科TampaFL33606

    夏日J德克

  10. 渥太华大学医学院放射科501Smyth路,渥太华On,K1H8L6,Canada

    AdnanSheikh & Leonid切佩列夫

  11. 辛辛那提大学放射学系Cincinnati医学中心

    弗兰克J里比基

作者类
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  5. 妮可觉醒
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  6. 契普里安爱优塔市
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  7. 强纳森M莫里斯
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  8. 夏日J德克
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  9. 阿德南谢赫
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  10. 弗兰克J里比基
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  11. 列昂尼德L切佩列夫
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RTFJRLC写手稿所有作者都为手稿提供文本JMM提供Fig一号.LC生成Figs2,3,4,5,6并8.NW为Fig提供3.作者阅读并批准最终手稿

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Tino R.MoreR.AntolineS.et al.CoVID-19和三维打印医学作用3D打印医疗611(2020年)https://doi.org/10.1186/s41205-020-00064-7

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  • 发布:

  • 多尔市:https://doi.org/10.1186/s41205-020-00064-7

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ISSN:2365-6271

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