3D建模重塑气道支架与支撑：提升精度与患者预后
我们曾撰文述及3D建模打印在医疗应用中日益增长的角色及其改善生活的影响。但这项技术在赋能救生手术方面蕴藏更大希望。
过往博客覆盖了MIT生物机电研究组开发的动力假肢——下肢须建模理解内部结构及控制肢体的个别组织肌肉强度。基础肢体虽为标准构造，但连接和传感器结构须为每位客户建模制造。
我们也讨论过大规模定制将延伸至手术室：外科医生植入定制冠静脉支架和关节置换体，患者受影响动脉和关节将被3D建模以确定精确配置和尺寸。
这些应用展示了3D建模打印如何改进现有疗法。虽多改变生活，但有一新应用仅因3D建模打印而变得可行——气道/气管支架和夹板，可挽救生命的器械。
现状痛点
当前气道(气管支气管树)支架相对粗糙：Y型管配某种固定机制。更似汽车零件而非医疗器械。因结构简单、仅约略贴合，支架在气道内移位降低疗效。更糟者：支架被粘液堵塞或在固定机制周围形成新组织。
形状尺寸虽可定制，但需测量患者数据再传给制造商。流程耗数周交付新支架，仍不完美贴合。且总有患者等不及的情况。
3D制造进阶应用
Beth Israel Deaconess医疗中心George Chang医生见证3D建模打印开发定制支架解决贴合问题的潜力。获资助组建多元团队攻关。首个挑战：无3D打印机能处理支架所需医用级硅胶。解决方案：3D打印模具再用合适材料制支架。基于此认知，团队编写程序：输入患者气管3D扫描，输出所需模具。新支架不仅完美贴合、功能远超商业支架，生成时间仅需数天。
Chang医生工作衍生出有趣副产品：患者模具成为肺科医师学习支气管镜检查的极真实训练装置。比现用训练模型便宜得多，却捕捉真实气管支气管树所有细节。
进阶突破：婴儿气管支气管软骨发育不全(TBM)救星
Chang医生工作虽开创性，本质上替代旧式支架。但对患气管支气管软骨发育不全(TBM)的婴儿，现有疗法仅复杂手术和持续通气监护。即使手术，存活率也不高。幸存者三岁左右可自愈。
TBM是因内脏压迫脆弱气管支气管树导致气道塌陷。支架虽显而易见方案，但两大挑战：
- 婴儿气道尺寸小，贴合难题使支架不切实际
- 任何补救必须随婴儿生长
密歇根大学Ann Arbor分校Scott Hollister博士、Glenn Green博士、Robert Morrison医师团队构想随患者生长的3D打印夹板(环绕气管)。更进一步，团队要创造生物可吸收夹板——数年内吸收进儿童体内，免除后续取出手术。
方案始于患者气道CT影像构建的3D模型。由此生成用于试配的儿童气管支气管树3D打印模型及夹板本体。夹板用聚己内酯生物聚合物打印——可生物降解且廉价。夹板缝合在儿童气管外，支撑气管直至其变强。
结果惊人。首例手术2012年2月实施于仅剩窒息这一选择的幼童。夹板植入瞬间恢复正常呼吸。21天后脱离呼吸机回家，无呼吸困难迹象。考虑到美国每2200名新生儿中就有1例TBM，挽救生命数量将巨大。
展望未来，可期待更多基于3D建模打印的生物可吸收支架/夹板解决方案应对各类病症，为数千患者带来新希望。
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