Aikesailong: 3D プリント技術を使用して、医師が手術の盲点をなくし、患者の手術をパーソナライズ手術の時代へと導く

2018年が過ぎました。今年は医療機器にとって異例の年でした。年末には多くの人が政策の不確実性について懸念していました。 2018年以降、4+7集中医薬品調達が実施され、オンライン調達が全国に広がり、価格引き下げとコスト抑制が基調となっていることは間違いありません。しかし、もっと注目に値するもう一つの傾向は、イノベーションを奨励するために国が講じている措置である。

趙暁文氏は「未来医療トップ100」BIN/NGSフロンティアフォーラムで講演した。価格低下が波による砂のふるい分けのようなものだとすれば、頭を出そうが出まいが、結局はやってくるものだ。医療機器のイノベーションは、国内の医療機器開発にとって長年の懸案事項となっています。政府はまた、医療機器の革新を奨励し、できるだけ早く輸入代替を実現するためのさまざまな措置を導入した。

医療機器のイノベーションにおいて、3Dプリンティングは国産医療機器の発展に弾みをつけたと言えるでしょう。高性能医療機器の研究開発は、「第13次5カ年計画」における10の重点分野の一つであり、パーソナライズ医療機器の研究開発は高性能医療機器の研究開発の最前線に位置することになる。 3D プリンティングはまさに、パーソナライズされた医療機器の飛躍的進歩を実現できる技術です。

3D プリント医療アプリケーションに特化した国内数少ない企業のひとつである Aikocell は、バイオメディカル、人体組織および臓器再生工学に重点を置き、パーソナライズされた精密外科ソリューションを提供しています。 Aicocell の 3D プリントは、医師の手術にどのように役立つのでしょうか。3D プリントは、パーソナライズされた医療機器の開発とどのように組み合わせることができるのでしょうか。Artery Network は、「未来の医療企業トップ 100」フォーラムで、Aicocell の会長兼研究者である Zhao Xiaowen 氏にインタビューしました。

多分野にわたるバックグラウンドにより、医師は術前シミュレーション、術中ナビゲーション、術後リハビリテーションを行えます。<br /> Ecocellon が最初に設立されたとき、プロの投資家が参加する前に、すべての初期投資は自社の資金で行われました。 3Dプリント業界への参入は容易ではありません。3Dプリント段階での製品化を実現するには、技術的な制限、材料の制限、データのボトルネックを突破する必要があります。しかし、アイコサイロンは依然として3Dプリント整形外科用消耗品に重点を置くことを選択しています。なぜなら、整形外科手術では、手術前、手術中、手術後のいずれにおいても、3Dプリントの応用が大きな進歩となるからです。

現在、AikoSeron には、モデル、ナビゲーションボード、パーソナライズされたインプラント、生物学的スキャフォールドの 4 つの主要製品ラインがあります。 3D プリント医療用付加製造は、特に外科手術や骨格系に関連する分野で臨床診療に広く使用できます。そのため、アイコセイロンの製品は整形外科以外にも、頭蓋顎顔面領域のインプラント材料も臨床応用のシナリオに含まれており、生物学的スキャフォールドと組み合わせることで、再生医療、医薬品開発、新テーマの研究開発などの分野で幅広く活用することができます。

3Dプリントモデルは主に手術前に使用されます。MRデータに基づいてパーソナライズされた手術モデルの3Dプリントを実現し、3Dモデルを迅速に再構築し、1：1のシミュレーション骨モデルを高精度で印刷できます。

医師にとっては、患者の状態について患者とよりよくコミュニケーションをとり、手術前のシミュレーションや訓練を実施できるようになります。股関節置換手術を例にとると、医師はモデル上で、真の寛骨臼の検出、寛骨臼の回転中心の位置特定、寛骨臼の測定と研磨、大腿骨頸部の骨切り、大腿骨峡部髄腔の測定、大腿骨の骨切りなどの重要な手術を直接実行できます。

これまで、整形外科医は経験を駆使して2次元レベルでしか「処理」できませんでしたが、現在ではアイコセロンは24時間以内にデータを再構築し、3Dモデルを作成し、3Dモデルやその他の製品を印刷することができます。

手術中、Aicoselon は介入手術用のナビゲーションボードソリューションも提供しています。脊椎に使用される椎弓根スクリュー固定を例にとると、Aicoselon は患者のデータに基づいて 1:1 脊椎モデルを復元し、脊椎とナビゲーションボードの接触面をより密接にフィットさせるナビゲーションボードを設計できるため、手術エラーが減り、手術コストが全体的に下がります。

股関節置換手術で 3D プリントされた手術ガイドを使用すると、医師は手術中に寛骨臼の位置、やすりのサイズ、深さ、角度、寛骨臼ネジの位置、角度、長さを迅速に決定できるため、正確な手術計画を実行し、手術による損傷を減らし、手術時間を短縮し、複雑な人工股関節置換術の成功率を向上させ、困難な人工股関節置換術の失敗率を減らすことができます。

ナビゲーションボードの使用は、手術の精度を向上させるだけでなく、整形外科手術の難易度を軽減し、複雑な手術や草の根レベルの応用に大きな可能性を秘めています。

パーソナライズされたインプラントに関しては、患者のデータに基づいて「パーソナルカスタマイズ」が実現されます。

これらを現実のものにするためのプロセスには、まず多分野にわたる背景とチームのサポートが必要です。特に医療分野では、安全性と有効性は越えることのできない最低ラインです。

趙暁文氏はArtery.comに次のように語った。「パーソナライズされた付加製造を真に実現するには、臨床医学、スポーツ力学、生物学、解剖学、材料科学など、多分野にわたる研究が必要です。私たちのチームは設立当初からこれらすべての分野をカバーしていました。研究者だけでも20人近くいます。このような起業家精神にあふれたチームは真似できません。このことが、私たちの製品と技術が国内外で一定の主導的地位を維持できる理由でもあります。」

3Dプリンティング2.0時代は活性組織へと進む
中国では医療分野で3Dプリントの成功例が数多くあり、湘雅病院ではMR技術と3Dプリント技術を組み合わせた人工関節置換手術も実施している。医療に応用すると、医療および健康産業における 3D プリントの発展傾向は、無生物から単純な生命機能、活動組織、複雑な組織や臓器、そして最終的には完全な生体のプリントの実現まで、5 つの段階があると言えます。各段階は前の段階から次の段階へとスムーズに移行しますが、実際には各段階で大きな技術的進歩が必要です。

「骨壊死は必ずしも関節や脊椎で起こるわけではありません。外傷や腫瘍による先天性疾患が原因となり、骨格系に損傷を与えることもあります。壊死後、骨格系は大きな損傷を受けます。本来の機械加工では、このような複雑な構造を作り出すことはできません。骨の病変や欠陥部分を単純に固定して接続し、機械的強度の要件を満たすだけで、インプラントと組織の相互作用、つまり親和性と生体適合性、特に硬組織界面の問題は反映されません。」趙暁文氏は、「そのため、この積層造形は複雑なインプラントを構築するというこの使命を達成でき、積層造形によって点と面ごとに完成させることができるため、真に完璧な形態修復と機能再建を実現できます。」と述べました。

趙暁文氏は「未来医療トップ100」会議で、医療用積層造形の性質と作業プロセスを詳しく説明しました。「インプラントが人体に埋め込まれた後、異物はまず表面に大量の接着タンパク質を集めて信号経路を刺激します。この信号経路が適切であれば、適切な炎症反応を引き起こします。異物が大量の炎症反応を引き起こすと、細菌膜が形成され、組織と融合できなくなります。その結果、臨床使用で10年の寿命が期待される製品が3〜5年しか持たず、緩みや破損などが発生する可能性があります。炎症により骨吸収も引き起こされる可能性があります。そのため、インプラントが埋め込まれた後の表面インターフェースの統合により、自身の組織の再生を刺激することができます。」

そして、Ecocellon は、組織レベルで建設を完了するために積層造形を利用したいと考えています。 3D プリントモデルには、解剖学、材料科学、数学の知識が必要です。組織レベルでの分析には、細胞と細胞の間、および細胞と組織の間の相互作用が含まれます。定量化を行った後でのみ、組織を標的に合わせて修復および再構築することができます。

「組織レベルで分析した後、3Dプリントで組織の完璧な形態修復と再構築ができるパーソナライズインプラントを設計しました。特に、中国ではほとんど空白となっている頭蓋顎顔面領域のパーソナライズインプラントの修復に力を入れています。米国口腔顎顔面外科学会が発表したデータによると、米国では頭蓋顎顔面手術が2000万件行われています。中国にはこの点に関する権威あるデータがありません。」趙暁文氏は、パーソナライズ頭蓋顎顔面修復の分野には依然として大きな未開拓の需要があると指摘した。

現在、エコセロンは、骨梁バイオニック微細構造の分析と構築技術に基づいて、付加製造インプラントに関する多数の実験研究を実施し、複雑な計算シミュレーションを使用して、組織の統合と栄養素の送達との間の定量的な関係を研究しています。趙暁文氏は次のように語った。「私たちはさまざまな組織を修復・分析し、組織レベルで定量化し、最終的に損傷部分のバイオニック設計を行いました。移植中、形態的修復に加えて、インターフェースでは毛細血管ネットワークが形成され、新しい組織細胞が再生され、組織間の究極の融合が達成されました。24か月後の追跡調査では、成長が良好であることが示されました。」

AicoSeronは独自の学際的な研究開発チームを擁しているだけでなく、国内外のトップ大学と共同で初期研究も行っています。医療用添加剤製造と活性材料の分野では、AicoSeronは世界の最前線に立っています。

国際市場と同時に始まった3Dプリント技術の助けを借りて、アイコセロンはパーソナライズされた医療機器の研究開発で画期的な進歩を遂げました。デジタル設計モデルを仮想から現実に変換する技術として、3Dプリント技術が実現されることが期待されています。アイコセロンは2005年に設立されました。10年以上の開発を経て、アイコセロンが3Dプリントの産業化を実現していることがわかります。

趙暁文氏は動脈網に対して次のように展望を述べた。「3Dプリンティングにはまだ改善の余地が大いにあるが、医療における多くの問題や問題点を解決でき、今後の発展の余地は大きい。」

出典: 楊雪、Artery Network

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