Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar

Bibliographic Details
Main Author: Alves, Marcio Allan de Souza
Publication Date: 2024
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Download full: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34575
Summary: While tracheal intubation consists of placing a tube in the trachea for ventilation, laryngoscopy is the procedure for visualizing the larynx by direct or indirect means. Intubation is not always successful and failures to achieve adequate airway patency occur between 0.13 and 6% of cases, compromising ventilation and oxygenation, which can result in serious complications such as broncho aspiration, injuries in the upper airways, cerebral hypoxia, and death. To reduce these failures, video-assisted indirect laryngoscopy or videolaryngoscopy can be used, with some authors recommending it as the first choice in all intubations and not just in cases of difficult airways. What makes implementing this recommendation difficult in developing countries is the high cost of the device. Therefore, the objective of this study was to develop a low-cost video laryngoscope (VL) in additive manufacturing. The VL with a rigid Macintosh-type blade was modeled in the CAD-3D program SolidWorks® and subsequently printed in PLA (polylactic acid). Load and fatigue tests were carried out with the MTS 810/793 testing machine. As main results in terms of ergonomics, the wire attachment was built-in to facilitate gripping and a marker was placed to facilitate camera positioning. Load and fatigue tests showed compliance with the requirements of the ISO 7673:2020 standard. The first requirement determines that when subjected to a traction force of 65 N, the lighting center must not move more than 10 mm (the average movement was only 3.95 mm). Second, when subjected to a traction force of 150 N, the laryngoscope blade should not break (a traction force of up to 348 N was applied and the piece resisted without breaking). Tests were then carried out on mannequins comparing the additive manufacturing videolaryngoscope with the traditional Macintosh-type laryngoscope, intubation rates were 100% successful and all occurred on the first attempt, with an average intubation time of 22.3 seconds and maximizing the distance between the operator’s face and the patient’s airway. It was found that the Macintosh-type PLA videolaryngoscope has the potential to become a low-cost and safe tool in the emergency intubation arsenal.
id UTFPR-12_148613122f8fcc58d1ccdcb723ca1b98
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/34575
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalarThe development of video laryngoscope via additive manufacturing for use in a pre-hospital environmentTraquéia - IntubaçãoLaringoscopiaTolerância a falha (Engenharia)LaringoscópiosEngenharia de protótiposTrachea - IntubationLaryngoscopyFault tolerance (Engineering)LaryngoscopesPrototypes, EngineeringCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::INSTRUMENTACAO ODONTOLOGICA E MEDICO-HOSPITALAREngenharia BiomédicaWhile tracheal intubation consists of placing a tube in the trachea for ventilation, laryngoscopy is the procedure for visualizing the larynx by direct or indirect means. Intubation is not always successful and failures to achieve adequate airway patency occur between 0.13 and 6% of cases, compromising ventilation and oxygenation, which can result in serious complications such as broncho aspiration, injuries in the upper airways, cerebral hypoxia, and death. To reduce these failures, video-assisted indirect laryngoscopy or videolaryngoscopy can be used, with some authors recommending it as the first choice in all intubations and not just in cases of difficult airways. What makes implementing this recommendation difficult in developing countries is the high cost of the device. Therefore, the objective of this study was to develop a low-cost video laryngoscope (VL) in additive manufacturing. The VL with a rigid Macintosh-type blade was modeled in the CAD-3D program SolidWorks® and subsequently printed in PLA (polylactic acid). Load and fatigue tests were carried out with the MTS 810/793 testing machine. As main results in terms of ergonomics, the wire attachment was built-in to facilitate gripping and a marker was placed to facilitate camera positioning. Load and fatigue tests showed compliance with the requirements of the ISO 7673:2020 standard. The first requirement determines that when subjected to a traction force of 65 N, the lighting center must not move more than 10 mm (the average movement was only 3.95 mm). Second, when subjected to a traction force of 150 N, the laryngoscope blade should not break (a traction force of up to 348 N was applied and the piece resisted without breaking). Tests were then carried out on mannequins comparing the additive manufacturing videolaryngoscope with the traditional Macintosh-type laryngoscope, intubation rates were 100% successful and all occurred on the first attempt, with an average intubation time of 22.3 seconds and maximizing the distance between the operator’s face and the patient’s airway. It was found that the Macintosh-type PLA videolaryngoscope has the potential to become a low-cost and safe tool in the emergency intubation arsenal.Enquanto a intubação traqueal consiste na colocação de um tubo na traqueia para ventilação, a laringoscopia é o procedimento de visualização da laringe por meios diretos ou indiretos. Nem sempre a intubação é bem-sucedida e as falhas em alcançar a patência adequada das vias aéreas ocorrem entre 0,13 e 6% dos casos, trazendo comprometimento da ventilação e da oxigenação, o que pode resultar em complicações graves como a broncoaspiração, lesões nas vias aéreas superiores, hipoxia cerebral e morte. Para reduzir estas falhas pode-se utilizar a laringoscopia indireta videoassistida ou videolaringoscopia, sendo que alguns autores a preconizam como a primeira escolha em todas as intubações e não apenas nos casos de vias aéreas difíceis. O que dificulta a implementação dessa recomendação em países em desenvolvimento é o alto custo do dispositivo. Assim, o objetivo deste estudo foi o de desenvolver um vídeo laringoscópio (VL) de baixo custo em manufatura aditiva. O VL com lâmina rígida do tipo Macintosh foi modelado no programa CAD-3D SolidWorks® e posteriormente impresso em PLA (ácido poliláctico). Foram realizados testes de carga e fadiga com a máquina de ensaios MTS 810/793. Como principais resultados em relação a ergonomia, a fixação do fio foi embutida para facilitar a pega e foi colocado um marcador para facilitar o posicionamento da câmera. Os testes de carga e fadiga mostraram o atendimento dos requisitos previstos da norma ISO 7673:2020. primeiro quesito determina que sendo submetido a uma força de tração de 65 N, o centro de iluminação não deve se mover mais de 10 mm (a movimentação média foi de apenas 3,95mm). O segundo, quando submetido a uma força de tração de 150 N, a lâmina do laringoscópio não deve se quebrar (foi aplicada uma força de tração até 348N e a peça resistiu sem quebrar). Na sequência foram realizados testes em manequins comparando o videolaringoscópio em manufatura aditiva com o laringoscópio tradicional tipo Macintosh. Nestes, as taxas de intubações foram 100% bem-sucedidas e ocorreram todas na primeira tentativa, com um tempo médio de intubação 22,3 segundos e maximizando a distância entre a face do operador e a via aérea do paciente. Verificou-se que o videolaringoscópio tipo Macintosh em PLA apresenta potencial para tornar-se uma ferramenta de baixo custo e segura no arsenal da intubação de emergência.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia BiomédicaUTFPRUlbricht, Leandrahttps://orcid.org/0000-0002-9514-2938http://lattes.cnpq.br/4280173811936614Foggiatto, José Aguiomarhttps://orcid.org/0000-0001-5393-3654http://lattes.cnpq.br/8013863352635494Stadnik, Adriana Maria Wanhttps://orcid.org/0000-0003-3388-3017http://lattes.cnpq.br/4428392576037901Lozovey, João Carlos do Amaralhttps://orcid.org/0000-0002-3548-0820http://lattes.cnpq.br/0141416226838208Ulbricht, Leandrahttps://orcid.org/0000-0002-9514-2938http://lattes.cnpq.br/4280173811936614Alves, Marcio Allan de Souza2024-08-23T21:47:04Z2024-08-23T21:47:04Z2024-04-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfALVES, Marcio Allan de Souza. Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34575porhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2024-08-24T06:09:42Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/34575Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.bropendoar:2024-08-24T06:09:42Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar
The development of video laryngoscope via additive manufacturing for use in a pre-hospital environment
title Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar
spellingShingle Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar
Alves, Marcio Allan de Souza
Traquéia - Intubação
Laringoscopia
Tolerância a falha (Engenharia)
Laringoscópios
Engenharia de protótipos
Trachea - Intubation
Laryngoscopy
Fault tolerance (Engineering)
Laryngoscopes
Prototypes, Engineering
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::INSTRUMENTACAO ODONTOLOGICA E MEDICO-HOSPITALAR
Engenharia Biomédica
title_short Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar
title_full Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar
title_fullStr Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar
title_full_unstemmed Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar
title_sort Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar
author Alves, Marcio Allan de Souza
author_facet Alves, Marcio Allan de Souza
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Ulbricht, Leandra
https://orcid.org/0000-0002-9514-2938
http://lattes.cnpq.br/4280173811936614
Foggiatto, José Aguiomar
https://orcid.org/0000-0001-5393-3654
http://lattes.cnpq.br/8013863352635494
Stadnik, Adriana Maria Wan
https://orcid.org/0000-0003-3388-3017
http://lattes.cnpq.br/4428392576037901
Lozovey, João Carlos do Amaral
https://orcid.org/0000-0002-3548-0820
http://lattes.cnpq.br/0141416226838208
Ulbricht, Leandra
https://orcid.org/0000-0002-9514-2938
http://lattes.cnpq.br/4280173811936614
dc.contributor.author.fl_str_mv Alves, Marcio Allan de Souza
dc.subject.por.fl_str_mv Traquéia - Intubação
Laringoscopia
Tolerância a falha (Engenharia)
Laringoscópios
Engenharia de protótipos
Trachea - Intubation
Laryngoscopy
Fault tolerance (Engineering)
Laryngoscopes
Prototypes, Engineering
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::INSTRUMENTACAO ODONTOLOGICA E MEDICO-HOSPITALAR
Engenharia Biomédica
topic Traquéia - Intubação
Laringoscopia
Tolerância a falha (Engenharia)
Laringoscópios
Engenharia de protótipos
Trachea - Intubation
Laryngoscopy
Fault tolerance (Engineering)
Laryngoscopes
Prototypes, Engineering
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::INSTRUMENTACAO ODONTOLOGICA E MEDICO-HOSPITALAR
Engenharia Biomédica
description While tracheal intubation consists of placing a tube in the trachea for ventilation, laryngoscopy is the procedure for visualizing the larynx by direct or indirect means. Intubation is not always successful and failures to achieve adequate airway patency occur between 0.13 and 6% of cases, compromising ventilation and oxygenation, which can result in serious complications such as broncho aspiration, injuries in the upper airways, cerebral hypoxia, and death. To reduce these failures, video-assisted indirect laryngoscopy or videolaryngoscopy can be used, with some authors recommending it as the first choice in all intubations and not just in cases of difficult airways. What makes implementing this recommendation difficult in developing countries is the high cost of the device. Therefore, the objective of this study was to develop a low-cost video laryngoscope (VL) in additive manufacturing. The VL with a rigid Macintosh-type blade was modeled in the CAD-3D program SolidWorks® and subsequently printed in PLA (polylactic acid). Load and fatigue tests were carried out with the MTS 810/793 testing machine. As main results in terms of ergonomics, the wire attachment was built-in to facilitate gripping and a marker was placed to facilitate camera positioning. Load and fatigue tests showed compliance with the requirements of the ISO 7673:2020 standard. The first requirement determines that when subjected to a traction force of 65 N, the lighting center must not move more than 10 mm (the average movement was only 3.95 mm). Second, when subjected to a traction force of 150 N, the laryngoscope blade should not break (a traction force of up to 348 N was applied and the piece resisted without breaking). Tests were then carried out on mannequins comparing the additive manufacturing videolaryngoscope with the traditional Macintosh-type laryngoscope, intubation rates were 100% successful and all occurred on the first attempt, with an average intubation time of 22.3 seconds and maximizing the distance between the operator’s face and the patient’s airway. It was found that the Macintosh-type PLA videolaryngoscope has the potential to become a low-cost and safe tool in the emergency intubation arsenal.
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024-08-23T21:47:04Z
2024-08-23T21:47:04Z
2024-04-01
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv ALVES, Marcio Allan de Souza. Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34575
identifier_str_mv ALVES, Marcio Allan de Souza. Desenvolvimento de videolaringoscópio em manufatura aditiva para utilização em ambiente pré hospitalar. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34575
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br
_version_ 1834836301091700736