临床中心医生测试3D打印微型呼吸机

发布时间：2022年11月29日通过James K.Gilman，NIH临床中心医学博士

在NIH临床中心，我们很荣幸被视为世界知名的研究医院，通过开拓性临床研究为改善人类健康带来希望。但你可能不知道的是，我们的医生一直在与公共和私营部门合作，开发创新技术，帮助提高健康成果。

我很高兴能为大家带来一个故事，这是我们国立卫生研究院医生与全球战略合作伙伴合作创造潜在救生技术的完美例子。这个故事开始于新冠肺炎大流行期间，全球缺乏呼吸机来帮助患者呼吸。医院迫切需要廉价、易用、快速批量生产的复苏设备，这些设备可以快速分发到急需的地区。

通过战略合作伙伴关系，我们的临床中心医生了解并加入了一个由工程师、医生、呼吸治疗师和患者倡导者组成的国际团队，利用他们的工程技能来创建一个功能齐全、价格合理且直观的呼吸机。经过几次迭代和台架测试，他们设计了一个用户友好的呼吸机。

然后，在3D打印技术的帮助下，他们改进了最初的设计，做了一些令人难以置信的事情：该团队创造了迄今为止最小的单患者呼吸机。该设备直径只有2.4厘米（约1英寸），长度为7.4厘米（约3英寸）。

医院里典型的呼吸机显然要大得多，并且有一个风箱系统。它充满氧气，然后强迫氧气进入肺部，然后患者被动呼气。这些系统有多个运动部件、阀门、软管和电子或机械控制装置，以管理进入肺部的氧气流的各个方面。

但我们的迷你型3D-printed呼吸机是一次性的，没有活动部件。它基于流体学原理，通过在强制吸气和辅助呼气之间自动振荡，随着气道压力的变化为患者通气。它只需要持续供应加压氧气。

这种3D绘制的微型呼吸机的可能性很大。通风机可以很容易地用于紧急运输，可能用于治疗战场伤亡或应对灾难和地震等大规模伤亡事件。

虽然提炼一个概念很重要，但关键是将其转化为实际应用，我们的医生在临床前和临床研究中做得很好。NIH的William Pritchard、Andrew Mannes、Brad Wood、John Karanian、Ivane Bakhutashvili、Matthew Starost、David Eckstein和医学院学生Sheridan Reed研究并已经在患有急性肺损伤的猪身上测试了呼吸机，这是包括新型冠状病毒肺炎（COVID-19）在内的许多呼吸道威胁的常见严重后果。

在这项研究中，医生测试了三种型号的设备，分别用于轻度、中度和重度肺损伤。呼吸器为中度和轻度肺损伤提供了足够的支持，医生们回忆起最初看到一头190磅重的猪用这种微型呼吸器进行通风是多么令人惊讶。

医生们认为，这种3D-彩色微型呼吸机自始至终都是一个潜在的“游戏规则改变者”，因为它可以拯救生命，体积小，使用简单，可以轻松廉价地打印和存储，并且不需要额外的维护。他们最近在杂志上发表了临床前试验结果科学转化医学[1].

NIH团队正准备在未来几个月在临床中心开展首次人体试验。也许，在不久的将来，一种旨在帮助人们呼吸的设备可以放在你的手机和钥匙旁边的口袋里。

参考:

[1]在线式微型3D加压循环呼吸机维持诱导性急性肺损伤猪的呼吸稳态Pritchard WF、Karanian JW、Jung C、Bakhutashvili I、Reed SL、Starost MF、Froelke BR、Barnes TR、Stevenson D、Mendoza A、Eckstein DJ、Wood BJ、Walsh BK、Mannes AJ。《科学与运输医学》，2022年10月12日；14（666）：eabm8351。

链接:

临床中心（国家卫生研究院）

安德鲁·曼内斯（临床中心）

布拉德福德伍德（临床中心）

大卫·艾克斯坦（临床中心）

注释：劳伦斯·塔巴克博士（Dr.Lawrence Tabak）履行国家卫生研究院院长的职责，要求国家卫生研究所研究所和中心（IC）的负责人偶尔在博客上发表客座帖子，以突出他们支持和开展的一些有趣的科学。这是NIH IC系列客座帖子中的第21篇，将一直持续到新的NIH常务董事到位。