Modeling and Evaluation of Low-cost 3D-printed Video Laryngoscope with Borescope

Abstract

To model a low-cost three-dimensional (3D) printed veterinary use video laryngoscope (VLVET) with a commercial borescope and evaluate the VLVET in Beagle dogs. The VLVET consisted of a Miller-type laryngoscope and a detachable camera holder that could be attached to various locations along the blade and was printed using a black polylactic acid filament through a 3D printer. Each dog was anesthetized using intravenous medetomidine (15 μg kg-1) and alfaxalone (1.5 mg kg-1) in sternal recumbency. The camera was located 2, 4, 6, 8 and 10 cm from the blade tip positioned on the larynx (distanceLARYNX-CAM treatment), and the scores of laryngeal visualization and intubation were evaluated on screen and by the naked eye simultaneously. At 10 cm distanceLARYNX-CAM, laryngeal visualization was scored at 10, 8, 6, 4 and 2 cm distances between upper and lower incisors (distanceINTER-INCISOR treatment). The scores were analyzed using a Kruskal–Wallis test. Six Beagles (11.6 ± 1.1 kg and 3.0 ± 1.0 years) were enrolled in this test, and their maximum inter-incisor distance and the length of the oral cavity were 10.2 ± 0.5 and 12.1 ± 0.7 cm, respectively. The distanceLARYNX-CAM could be adjusted within 5–10 seconds; then the VLVET could be reused immediately without further reinforcement. At all distanceLARYNX-CAM, whole glottis and intubation were observed on screen and by the naked eye, except for naked eye view at 2 cm distanceLARYNX-CAM (all p < 0.005). On both views, the visualization scores were higher at ≥ 6 cm distanceINTER-INCISOR than 2 cm distanceINTER-INCISOR (all p < 0.005), and glottis was observed at ≥ 4 distanceINTER-INCISOR except for one laryngoscopy on naked eye view. During laryngoscopy and intubation, VLVET enabled both video and direct laryngoscope to be used simultaneously, at various distanceLARYNX-CAM in Beagles with ≥ 6 cm distanceINTER-INCISOR.

본 연구의 목적은 시판되는 borescope를 장착할 수 있는 3D프린팅 을 이용한 비디오 후두경 (VLVET)을 제작하고, 이를 비글견에서 평가하기 위함이다. VLVET 은 검정색 polylactic acid로 3D프린터를 통해 인쇄된 Miller 형 후두경 본체와 블레이드 위 다양한 위치에 카메라를 부착할 수 있는 분리 가능한 카메라 홀더부로 구성되어있다. 각각의 비글견들은 복와위에서 정맥주사를 통해 medetomidine (15 μg kg-1) 과 alfaxalone (1.5 mg kg-1) 로 마취되었다. 카메라의 위치는 후두에 닿는 블레이드 끝으로부터 2, 4, 6, 8, 10 cm 거리 (distanceLARYNX-CAM) 에 장착하여 각 거리별로 맨눈 시야와 화면을 통한 시야로 후두 가시화 점수와 삽관 가시화 정도를 평가했다. 10 cm distanceLARYNX-CAM 에 카메라를 위치시킨 뒤, 입을 벌려 위아래 앞니 사이의 거리 (distanceINTER-INCISOR) 를 10, 8, 6, 4, 2 cm 로 2 cm 간격으로 줄이며 각각의 거리에서 후두 가시화 점수를 측정하였다. 각 점수는 Kruskal-wallis test를 통해 통계적으로 분석되었다. 평균 체중 11.6 ± 1.1 kg, 평균 나이 3.0 ± 1.0 년 령의 6 마리 비글을 이용하여 실험을 진행하였다. 블레이드 위에서의 카메라의 위치는5-10초 이내에 조정 가능했고, 위치 이동 후에는 다른 고정 장치 없이 즉시 VLVET¬를 사용할 수 있었다. 2 cm 를 제외한 모든 distanceLARYNX-CAM 에서 맨눈과 화면 모두를 통해 성문 전체와 삽관이 되는 것을 확인할 수 있었다. 맨눈과 화면 시야 모두에서 distanceINTER-INCISOR 가 6 cm 이상일때 2 cm 에 비해 더 높은 가시화 점수를 보였으며 4 cm 이상에서는 한 마리를 제외하고는 모두 맨눈으로 성문을 확인할 수 있었다. 비글에서 후두 검사와 삽관을 진행하는 과정에서, VLVET은 다양한 distanceLARYNX-CAM 에서와 6 cm 이상의distanceINTER-INCISOR에서 비디오 후두경과 직접 후두경의 기능을 동시에 수행할 수 있었다.