スタンフォードB型大動脈解離の診断と治療における3Dプリント技術の応用の進歩

著者: 趙静斌、張小鵬、蘇成陽、周東所属: 蘭州大学第二病院

大動脈解離（AD）とは、さまざまな原因で大動脈の内膜が破裂し、破裂部から内膜と中膜の間に血液が入り込み、裂け目を通して血液が広がり偽腔を形成する病気の一種です。進行が早く、死亡率も高く、治療が難しく複雑な危険な心血管疾患でもあります。海外の関連統計によると、大動脈解離の発生率は0.001％～0.0029％と高く、主に中高年に多く見られ、女性よりも男性の発生率が高く、年々増加傾向にあります。
1970年、米国スタンフォード大学のDailyP.Oらは、大動脈解離をスタンフォードA型とスタンフォードB型に分類することを提唱した。中国の学者孫立中は、孫分類法を用いてスタンフォードB型大動脈解離をさらにBC（複雑）型とBS（単純）型に分類しました。 1994年にDakeMDらがB型大動脈解離の治療に胸部血管内大動脈修復術（TEVAR）の使用を初めて報告して以来、TEVARはB型大動脈解離の治療における主な外科的治療法となっている。

BC型大動脈解離で近位固定領域の長さが不十分な患者の場合、左鎖骨下動脈（LSA）を再建するための現在の手術法には、主に以下のものがあります： ⑴ハイブリッド手術、⑵チムニーテクニック、⑶ブランチステントテクニック、⑷サンドイッチテクニック、⑸インサイチュ窓開窓法とインビトロ窓開窓法を含む窓開窓法。 3D（3D）印刷技術は、ラピッドプロトタイピング（RP）とも呼ばれ、CT（CT）やMRI（MRI）スキャンから取得したデータ、またはコンピュータ支援設計によって設計されたデジタルモデルファイルに基づいて、さまざまな材料を層ごとに印刷してオブジェクトを製造する技術です。3D印刷の一般的な手順には、画像の取得、データ設計、材料の選択、細胞の選択、バイオプリンティング、およびアプリケーションが含まれます。スタンフォードB型大動脈解離の診断と治療における3Dプリント技術の応用について以下にレビューします。

精密医療とその利点<br /> 精密医療は近年発展してきた新しい医療概念と医療モデルです。現代の医療資源の共有を背景としたデジタル時代において、個別化治療の目標を達成するためには、患者を中心に据え、適切な時期に正確でタイムリーな治療計画を策定する必要があります。患者は低侵襲かつ精密な現代医療技術を求めており、これが今後の医療技術開発の使命にもなっています。 3Dプリント技術は、パーソナライズ、ターゲット化、リモート化の3つを備えており、これも精密医療の具体的な現れの1つです。精密医療は、精密、パーソナライズ、カスタマイズの利点を備えているため、具体的な精密医療を実現するには、多分野の統合、情報の統合、新技術の開発と応用を実現し、信頼できる医療投資を利用できる必要があります。

3Dプリント技術には一定の限界がある：⑴ 3Dプリント技術の基礎はイメージングのレベルであり、イメージングパラメータを設定することで微細構造のプリント精度が向上する。⑵ コンピュータ後処理技術に従事する臨床医は、豊富な基礎解剖学的知識を必要とするだけでなく、病気を包括的に理解し、コンピュータソフトウェアの操作に習熟する必要がある。⑶ 3Dプリントは原材料に対する要求が高く、心血管モデルに使用できる原材料は現在限られているため、材料科学の研究開発も同様に重要である。⑷ 3Dプリントはコストが高いため、患者の経済的負担が増加する。⑸ 現在、3Dプリントされた心筋や大血管壁の詳細はまだ貧弱で、初期段階にある。

スタンフォードB型大動脈解離の診断と治療における3Dプリント技術の応用
3Dプリンティングは、デジタル、階層化、積み重ね、直接、迅速な製造という独自の利点により、医療分野で広く使用されており、特に心血管疾患の精密医療に新たな希望をもたらしています。

SchmaussDらは、手術前に3Dプリント技術を使用し、その独自の利点を示しました。印刷された3Dモデルは、微細な解剖学的構造と病変部位を明確に観察できるだけでなく、手術前に手術をシミュレートできるため、特定の手術の実施に大きな助けとなります。 B型大動脈解離の診断と治療では、患者の術前CT血管造影（CTA）または磁気共鳴血管造影（MRA）DICOM形式の画像データを使用して比例3Dモデルを印刷します。3D印刷技術の発達は、体外窓術の術前測定に直感的で具体的な3Dモデルを提供するだけでなく、画面上に再構成された3次元画像よりも優れています。CTAやMRAなどの画像データを通じて、医師は患者のさまざまなスキャンレベルで病変を理解し、3次元再構成画像に基づいて長年蓄積してきた解剖学的知識を総合的に適用できます。

空間的な想像力は、3次元の「3次元モデル」が構築されています3D印刷モデル、大動脈解剖の真と偽の空洞、真および偽の空洞のサイズ、解剖の破裂の位置とサイズ、および大動脈のさまざまな枝の間の位置的関係は、より正確な処理の前に、より正確な手術を行うことができます。手術中に、3D印刷モデルを使用して、テバル大動脈で覆われたステントのモデルの選択、ステント開窓の位置、および手術前のステント放出位置をより直感的に導くこともできます。 3Dプリントは、外科医に病変のリアルな表現を提供するだけでなく、手術方法の選択や術中ガイダンスの面でもメリットをもたらします。手術効率の向上だけでなく、治療効果の最大化と患者への害の最小化にも一定のプラスの意義があります。

現在、中国のいくつかのセンターでは、近位の固定不良領域を伴うB型大動脈解離における左鎖骨下動脈の閉鎖の問題を解決するために、体外窓開窓を支援するために3Dプリント技術を使用した事例が報告されています。この手術の難しさは、開窓位置の選択にあります。体外開窓をCTAのデータのみに基づいて実行すると、不正確な測定が発生し、位置決めに一連の問題が発生し、手術が失敗します。不正確な位置決めの問題を解決するために、これまでの体外開窓手術では、開窓口が左鎖骨下動脈開口部の直径よりもはるかに大きいことが多く、手術中および手術後に内部漏出などの一連の問題が発生しました。これは、TEVAR左鎖骨下体外開窓技術の実装に対する最大の障害でもあります。

3Dプリントモデルの助けを借りて、開窓技術をより完璧に実施することができ、特に体外開窓技術は、ハイブリッド手術による頸部の開放切開、術後の脂肪の液化や切開感染の可能性、外観に影響を与える大きな術後傷跡など、B型大動脈解離の血管内治療の適応を大幅に拡大するとともに、手術時間と麻酔時間を短縮し、高齢患者が手術に耐えられるようにします。また、治療を提供する際に患者の低侵襲性と美観面のニーズを考慮し、直感、立体、視覚、触覚面での3Dプリントモデルの優位性を浮き彫りにし、精密医療の目標を達成します。しかし、いくつかの研究では、3Dプリントモデルは、各血管の直径の術前CTA測定結果と比較して標準偏差が1mm以上異なることが判明しており、3Dモデル印刷の精度をさらに向上させる必要があることが示されています。

3D モデルの印刷には時間がかかるため、その使用は特定のケースに限定され、緊急手術を受ける患者には適していません。比例印刷された 3D モデルは、臨床医の診断および治療プロセスにおいてますます重要な役割を果たしています。臨床医と患者の家族とのコミュニケーションを促進し、手術前に、より具体的で個別化された手術計画の策定を導きます。体外で手術プロセスをシミュレートし、医師の手術時間と放射線量を減らし、エンドリークの発生率と A 型解離への逆裂傷のリスクを最小限に抑えることができるため、手術の成功率が向上し、精密治療のニーズをよりよく満たすことができます。

医学生教育と若手医師のトレーニングにおける 3D プリント技術の応用
3D プリント技術は、医学生の教育や若手医師のトレーニングにおいてますます重要な役割を果たしています。 3Dプリント技術の応用により、従来の解剖学学習環境の汚染、解剖学的構造の変異、具体的な結果の表示が不明瞭などの問題が克服され、解剖学的構造を非常によく復元でき、必要に応じてさまざまなバリエーションを印刷することもできます。英国アルスター大学の Joerg Wulf 氏らは、SkyScan 1172 マイクロ CT スキャナーを使用して人間の小骨サンプル (槌骨、砧骨、アブミ骨) の顕微鏡画像を作成し、3D 印刷技術を使用して臨床解剖学教育用の 20 倍に拡大された小骨解剖モデルを作成しました。これにより、学生が複雑な解剖学をより直感的に理解できるようになり、非常に良い結果が得られました。 McmenaminPGらは、3Dプリント技術を使用してさまざまな解剖学的構造の教育リソースを確立し、過去の死体解剖のさまざまな欠点と、3Dプリント解剖モデルの技術的な利点、つまり、パーソナライズされた解剖学的複製、ニーズに応じたサイズの選択、および普遍的な使用を指摘し、一部の文化的および倫理的問題を回避し、教育リソースの共有をうまく実現しました。

同時に、3Dプリントモデルは、さまざまな臨床手術や外科手術技術のトレーニングツールとして使用でき、医学の臨床教育やトレーニングに役割を果たします。 Bagariaa Vらは、3Dプリントモデルは若い医師が複雑な手術を学ぶための重要なツールとなり、さまざまな種類のモデルが学生に病気の解剖と分類をよりよく理解する機会を提供できると指摘しました。第二軍医大学の袁良熙らは、3Dプリントされた大動脈病理モデルと3Dプリントされた血管内グラフトを使用して、大動脈血管内手術をシミュレートしました。彼らは、血管外科を学ぶ研修医を実験グループと対照グループに分け、教育研究を行いました。実験グループは3Dプリント支援教育グループであり、対照グループは従来の方法で教育されました。3Dプリント支援教育グループの学生は、従来の教育グループよりも、血管系の解剖学的構造、大動脈疾患の特徴、血管内手術の器具とプロセスに対する理解が優れており、学習に対する自発性と自信も高かったことがわかりました。3Dプリントされた解剖モデルの直感性に基づいて、医学教育では、学生の学習意欲を十分に動員することができ、医学生と医師の間で良い考え方を養い、教育の質を向上させるのに役立ちます。ただし、3Dプリントモデルは通常壊れやすく、大規模なクラスでの実践的な演習には適していません。 3D プリントモデルは、臨床教育とトレーニングのための新しいモデルを提供すると言えます。

著者: 趙静斌、張小鵬、蘇成陽、周東所属: 蘭州大学第二病院出典: 365 Medical Network

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