分析 | 心不全における3Dプリント技術の応用方向

出典：浙江省湖州市
JACC HF ジャーナルに掲載された「3D プリンティングと心不全」と題されたレビュー記事では、心不全における 3D プリンティング技術の応用における現在の進歩について紹介しています。 3D プリント技術は産業界では 30 年以上使用されていますが、医療分野では 5 ～ 10 年ほどしか使用されていません。これは主に周術期の患者の特殊な身体モデルに使用され、MR、CT、心エコーなどの画像技術を通じて心臓を3次元的に再構築し、対応する要件に従って複雑な3Dプリントを完成させます。

MR、CT、心エコー検査、回転血管造影のデータはソフトウェア（Mimics、Seg3D、Vitrea、Terarecon など）で処理されます。これらのデータは、血液プールと組織の境界が明確で、解像度が高く、モーションアーティファクトがないのが最適です。構築された 3D コンピュータモデルファイルには、STL、3MF、VRML、PLY、OBJ、AMF が含まれますが、複数のマテリアルと色には VRML、3MF、AMF ファイルが必要です。 FDM 印刷では、ポリ乳酸や ABS などの比較的安価な熱可塑性プラスチックを選択できますが、PolyJet やステレオリソグラフィーではより繊細になります (複数の材料と色)。 Mojo や Makerbot Relicator 2X などのデスクトッププリンターも FDM モードで印刷できますが、J750 や ProX SLS 500 は産業用プリンターです。印刷には最大 24 時間かかる場合があります。
著者はまた、3D プリントチェーン全体のコストとプリンターの価格についても言及し、Mimics ブランドの製品ライセンスのコストが年間 15,000 ドルかかることを例に挙げました。

心不全における3Dプリントの応用
TAVR
Maragiannis らは、CT データに基づいて TAVR 前の大動脈弁狭窄のマルチマテリアル 3D プリントモデルを確立し、弁狭窄の程度は心エコー検査と一致しました。 TAVR では外科的弁置換術よりも弁周囲漏出が発生する可能性が高く、これが長期死亡率に影響を与える理由の 1 つでもあります。 Ripley らによって確立された 3D モデルは、16 人の患者の大動脈輪の CT 測定値と完全に一致し、9 人の患者のうち 6 人の弁周囲漏出が正確に特定されました。

3D モデルでは大動脈輪の張力テストも実行できるため、弁周囲漏出のリスクが高い患者を事前に予測するのに役立ちます。

右心不全<br /> 複雑な先天性心疾患（心内膜逆位症、三尖弁閉鎖症、肺動脈閉鎖症）を患う患者は、心臓と肝臓の複合移植手術の前に 3D モデルを印刷し、外科医が解剖学的異常をよりよく理解するのに役立ちました。

左心室補助装置（VAD）の植え込み
VAD の移植には胸部のサイズなどの要素が関係します。3D プリントは流出路の設計、長さ、角度、配置に非常に役立ちます。

上の写真は、重度のエプスタイン奇形患者の MR に基づいて構築された 3D モデルです。三尖弁の位置と右心室の大きさの 3 次元ビューは、VAD 移植の入口と出口のチャネルを計画するのに非常に役立ちます。
VAD は、3D デジタルモデルに基づいて患者のサイズに合わせてカスタマイズできます (下図を参照)。

バイオプリンティング
3D プリント技術は、組織工学や再生医療にも活用できます。細胞は生体適合性材料で作られた3Dプリントフレーム上に広げられ、新しい環境でも活力と特殊な細胞機能を維持し続けることができる。 Wang らは、同期して収縮できる機能的な心筋組織を生成するために 3D バイオプリンティング方式を使用したと報告しました。変性弁膜疾患の分野では、Duan らは 3D バイオプリンティング技術を使用して、大動脈根部の平滑筋細胞と弁尖の間質細胞を in vitro で直接埋め込むことができる、実用的なアルギン酸/ゲル大動脈弁導管を作製しました。特殊な冠動脈ブリッジや心筋梗塞の修復パッチもバイオプリンティングによって実現できます。

今後の方向性<br /> 「精密医療」と「個別化医療」の時代には、高品質の医療サービスが求められています。明らかに、3Dプリント技術は、複雑な慢性心不全やバイオプリント細胞パッチにおいて独自の利点を提供します。現在進行中の多数の多施設共同研究により、心不全患者の臨床転帰が改善される見込みであり、心臓血管専門医、外科医、および画像診断チームは、より多くのコミュニケーションを図り、3D プリント用のより明確な解剖学的情報を提供する必要があります。

出典：浙江省湖州市

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