Diese 3D-gedruckten Geräte reparieren beschädigte Airways in Kinder Lunge

Es ist ein medizinischer Durchbruch, durch ein Stück Technik, das meisten Menschen mit Kunststoff-Spielzeug zu machen. Mit einem 3D Drucker, eine Gruppe von Forschern nur diese lebensrettende Gerät auf drei sehr kranke Säuglinge getestet.

Forscher an der University of Michigan haben 3D-gedruckten ein Gerät für Säuglinge Airways vor dem Kollaps zu halten. Entwickelt, um eine seltene pädiatrische Krankheit zu behandeln, die Atemwege Schienen sind individuell bedruckten um jeden Patienten passen, und sie zusammen mit wachsenden Atemwege des Kindes erweitern und schließlich in den Körper resorbiert.

Eine seltene, aber tödlichen Krankheit

Diese 3D-gedruckten Medizinprodukt ist eine Behandlung dringend erforderlich für eine Krankheit, die meisten Menschen noch nie gehört haben. Tracheobronchomalacia wirkt sich nur auf ein Kind in jedem 2000, aber kann für seine seltenen Patienten lebensbedrohlich sein. Die Krankheit schwächt die Wände der Luftröhre und der Bronchii der verzweigten Passagen, die Luft, und aus den Lungen tragen. Bei einem betroffenen Kind versucht zu atmen, kann die Atemwege kollabieren.

Kinder mit Tracheobronchomalacia verbringen viel Zeit im Krankenhaus in den ersten paar Jahren des Lebens, und solche mit wirklich schweren Fällen können auf Intensivstationen für mehrere Monate hintereinander stecken, sediert und angeschlossen an ein künstliches Atemgerät.

Bisher ist die beste Lösung für diese Kinder eine Schiene, die um die Außenseite des Atemwegs umschließt. Chirurgen Naht es im Ort, so dass es als eine äußere Tragkonstruktion für die Atemwege Wände fungieren kann. "Die Atemwege ist es wie ein Zelt auf einem Rahmen aufgehängt", sagte Robert J. Morrison, Research Fellow und Resident Arzt für HNO-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie an der University of Michigan.

Die Schienen verfügbar sind jetzt teuer, neigen sie dazu, "Wandern", oder verschieben und sie müssen ersetzt werden, da der Patient wächst. Morrison und seine Kollegen wandte sich an 3D Druck für eine Lösung. Sie entwickelten ein Atemweg-Schiene, die an einer Seite offen ist, so dass es breiter öffnen kann, um Platz für Erweiterungen wie Atemwege des Kindes wächst. "Die Analogie dafür wäre wie das Öffnen einer Haarspange oder so etwas wie das", erklärte Associate Professor of Pediatric Otolaryngology Glenn Green.

Das Polymermaterial von den Schienen soll schrittweise abzubauen und passieren den Körper nach ca. 3,5 Jahren, weil die meisten Tracheobronchomalacia Patienten stärker Airways auf eigene Faust von über drei Jahren entwickeln; die Herausforderung für Ärzte und Pflegepersonal ist es, die Kinder am Leben zu halten, die lange. "Wenn die Kinder gut im Alter von 3 Jahren tun würden wir ihnen auch für den Rest ihres Lebens erwarten. Wenn die Atemwege genug strukturelle Integrität zu diesem Zeitpunkt hat und ist groß genug, im Alter von 3 Wir erwarten würden, dass sie keine Probleme für den Rest ihres Lebens haben würde", sagte Green.

Vom Prototyping für die Patientenversorgung

Dieser seltene Kindheit Krankheit, sagen Forscher, ist ein gutes Beispiel wie Medizin 3D-Druck nutzen kann. Die Technologie, die ursprünglich für die Herstellung von Prototypen der Entwürfe, könnte auch selten medizinische Geräte wie dieses, drucken, für die meisten Unternehmen kleine kommerzielle Nachfrage sehen. "Fälle wie Tracheobronchomalacia, die nicht groß genug Markt für Investitionen in die Herstellung einer Medizintechnikfirma gewesen sein mag, kann man jetzt tun," sagte Scott Hollister, Professor für biomedizinische Technik und Maschinenbau und Chirurgie.

"Maschinen, die auf Kosten Hunderte von Tausenden von Dollar – früher jetzt Sie sie auf Amazon für $500-$1000 sehen," sagte er. Die Materialien für jede Schiene kostet etwa $10.

Nach Hollister dauert es etwa drei Tage, um ein Atemweg-Schiene für einen neuen Patienten zu schaffen. Ärzte verwenden CT-Scans, um ein digitales 3D-Modell der Atemwege des Patienten erstellen, und dann laden sie das Modell in ein Computerprogramm, das misst 10 Variablen in den Atemwegen – wie Länge, Durchmesser und Wandstärke – und erzeugt dann eine digitale Version der ein Atemweg-Schiene, benutzerdefinierte entworfen, um die Atemwege des Patienten passen.

Ärzte-Check das digitale Modell der Atemwege Schiene um sicherzustellen, es passt das digitale Modell der Atemwege, und sie führen Sie eine Simulation um zu sehen, wie die Schiene als die Atemwege erweitern wird, wächst. Wenn alles in Ordnung, schaffen sie physische Kopien der beiden Elemente auf einem 3D Drucker. Chirurgen können ein physikalisches 3D Modell der Atemwege des Patienten und die Schiene, die Operation zu üben, bevor auf die echten Patienten, und es Ärzte, die eine chance mehr sicher sein gibt, dass alles passt, Teil eines Prozesses Entwurfskontrolle nennen.

Die Tatsache, dass jede Schiene ein eigenes Projekt ist können es herausfordernd, um 3D-gedruckten medizinische Geräte dieser Art zu regulieren. Es ist schwierig, ein Gerät zu Regeln, deren Struktur anders, ist jedes Mal, wenn es gemacht wird, da Vorschriften sollen zu standardisieren. Das Forscherteam der University of Michigan schlägt Entwurfskontrolle als ein möglicher Ausgangspunkt.

Erste Patienten sind dabei fein

Knapp drei Jahre nach Erhalt der ersten 3D-gedruckten Atemwege Schiene, das Team der erste Patient hat eine offene, gesunde Atemwege und zwei weitere Kinder, die Schienen im Rahmen der Studie erhielten scheinen auch die Krankheit erfolgreich entwachsen sind. Als die Ärzte den ersten Patienten Airway ansah, die Schiene erschien werden im Prozess der Resorption durch den Körper des Patienten und die Atemwege war stark und normalerweise eigenständig arbeiten.

Die 3D-gedruckten Schienen noch nicht für eine klinische Studie noch zugelassen, aber die FDA genehmigt eine besondere Notfälle-Befreiung für die drei Patienten in der Studie, weil ihre Bedingungen so verzweifelt waren. In der Tat Forscher im Gespräch mit Kollegen über ihre Idee vor einigen Jahren begonnen hatte, und ein Mitglied des Teams in Erinnerung, "bekam ich einen Anruf von einer der Menschen, ich sagte dies zu und er sagte:" wissen zu können Sie eine Testversion starten, aber wir haben hier jemand, die es jetzt braucht. Er wird sterben. ""

Für alle drei Kinder war die Studie ein letzter Ausweg.

Nun, Forscher arbeiten mit der FDA zur Planung einer klinischen Studie mit 30 Patienten mit schweren, aber weniger dringende Fälle, aber sie haben keine Termine festgelegt.