上海交通大学医学部付属第九人民病院教授郝永強氏「個別化医療と3Dプリンティング」

2018年10月26日、上海市人民政府の指導、上海市経済情報化委員会の支援、上海付加製造協会の主催により、第3回SAMA国際フォーラムおよび2018年世界3Dプリント年次会議が上海で盛大に開幕しました。この会議には、中国、米国、英国、フランス、ドイツ、オランダ、ベルギー、ニュージーランド、カナダ、日本、韓国、スウェーデン、エジプト、トルコ、ウクライナ、スイス、イスラエルなど、世界30か国以上から約100人の世界トップクラスの専門家と約1,000人の代表者が参加しました。 10月27日には3Dプリント医療応用フォーラムも同時開催され、国内外の医療分野の専門家による素晴らしい発表が行われました。
上海交通大学医学部付属第九人民病院のハオ・ヨンチアン教授は、「個別化医療と3Dプリンティング」と題する講演を行った。

現在、医療分野では、過去 30 年間にわたって標準化が重視され、過度に重視されてきたという現象が起きています。標準化自体に問題はありませんが、過度な標準化は一部の患者にとって逆効果となる可能性があります。

標準化された腫瘍化学療法の場合、最終的に恩恵を受けるのは患者の3分の1だけで、3分の2は効果がなく、効果が低下します。このジレンマから抜け出すにはどうすればよいのでしょうか。これは、医療モデルが完全に標準化されることを要求する医療モデルに問題があるためです。現在、私たちはそれを反省しています。4Pモデルと5Pモデルから、標準化は非常に重要です。2つの主要な医療モデルの変革は、集団治療から個別治療への移行です。これは非常に大きな変化です。

パーソナライズ医療とは何でしょうか? 簡単に言えば、それは各個人に合わせて作られる医療です。パーソナライズ医療は素晴らしいように聞こえますが、実現するのは困難です。それをサポートするには、高度なテクノロジーが必要です。数多くの先端技術がようやく医療に応用され、医療の発展が促進されました。個別化医療については、等方性製造と減法製造の両方で大きな進歩を遂げてきました。現在は、積層造形が個別化医療に使えるかどうかを検討しています。問題を解決したいなら、新しい方法を見つける必要があります。積層造形は個別化医療にとって良い方法です。そのため、当院では1980年代から3Dプリントを医療分野に応用してきました。

このアプリケーションの初期には、骨盤腫瘍の切除と人工器官の設計を支援するために 3D プリントとラピッドプロトタイピングを使用しました。当社の設計では、同等の材料を使用し、スタンピングとカッティングを統合しました。当時、大きな進歩を遂げ、対応する技術システムを確立しました。ただし、当時、内部で印刷するという決定は、パーソナライズされた人工器官の設計を支援するためだけのものでした。生産と製造では、依然として同等の材料または減法製造が使用されていました。時間と品質の面で、まだ改善の余地がたくさんあります。

金属 3D プリントの登場により、補助設計から製造に直接進む機会が生まれました。もちろん、これにはハードウェアとソフトウェアが必要です。ソフトウェアはコア人材ですが、現在不足しています。ソフトウェア設計エンジニア、材料エンジニア、イメージングエンジニア、および関連企業との協力、このようなチームは非常に重要です。多孔性のスクリーニングを含む多くのコア作業が必要です。異なる多孔性には、異なる生物学的強度と機械的強度があります。私たちは良好な多孔性をスクリーニングし、400 ミクロンがより理想的であることがわかりました。私たちはこの基礎を臨床診療で使用しました。

最初のケースは、400ミクロンで印刷された金属プロテーゼでした。このケースでは、印刷モデル、手術中の骨切りガイド、金属印刷の3Dプリントを3回使用しました。これは、腫瘍を正確に除去し、3Dプリントされたパーソナライズされたプロテーゼを正確に取り付けるのに役立ち、患者の転帰を大幅に改善する3Dプリントガイドです。以前は、骨盤腫瘍の患者は2〜3か月間ベッドで横たわらなければなりませんでした。この患者は2週間でベッドから起き上がることができ、10か月で完全に元の生活に戻り、車を運転できるようになりました。術後4年近く経過した追跡調査で、多孔質金属表面にはすでに骨との親和性が高いことが早期に判明し、減算製造法や等材料製造法では実現できなかったことが実現しました。金属は整形外科手術によって肉を成長させ、一体化した状態に達することができ、体内での金属プロテーゼの生存周期が大幅に改善されました。これは術後3年経過した追跡調査ですが、現時点ではすべて順調に進んでいるようです。これは、医療用途における当社の印刷にとって前進です。当社はこれまで補助的な役割を担っていましたが、今では主役となり、in vitro から in vivo までこれを使用しています。

当院では、印刷モデルからガイド、インプラントに至るまで、腫瘍の切除と再建を確実に行える技術システムを確立しました。腫瘍、変形、修復にこの成熟したモデルを使用することで、コスト、時間、品質が大幅に改善され、臨床効果も大幅に向上しました。この技術システムは、交通大学システムを含む当院の健全な発展を保証します。

骨盤腫瘍は私たちが研究した最初の、そして最大の腫瘍でした。2015年に世界初の登録された多施設臨床試験を実施し、現在100件以上の症例があります。これは、今年と来年にまとめることができる、3Dプリントされた骨盤プロテーゼを使用した世界最大の臨床事例でもあります。巨大な腫瘍に対しても、モデルからガイド、義肢に至るまで、同じ三位一体の技術が使われました。手術前には取り付けのシミュレーションも行いました。患者の腫瘍は正確に除去され、正確に取り付けられました。手術後4か月で機能は基本的に回復し、手術後1年半で両手で地面を触ることができるようになりました。もう4年以上経ちました。彼女は私に写真を送ってくれて、とても満足していました。このような悪性腫瘍にもかかわらず、この家族は母親の愛を失っていませんでした。転移性腫瘍も含めて、全地区で実施しています。これも特殊なケースですが、骨盤から股関節まで全体が侵されており、患者さんは早い段階で歩行が可能になりました。肩の腫瘍も解剖学的に特殊な部位です。私たちは2014年に最初の腫瘍の治療に3Dプリントされた義肢を使用しました。義肢の表面を多孔質にするなど、義肢にいくつかの改良を加えるなど、これまで多くのことを行ってきました。一部の腫瘍に対しては、ガイドプレートとプロテーゼの 3 つの技術を組み合わせたトリニティテクノロジーを使用します。治癒は非常に良好で、骨の機能の一部がより良く回復しました。足首関節グループのように標準化が利用できない、または不完全なカテゴリもあります。最初のケースは 35 年間使用されてきましたが、修正なしで非常に良好な状態を保っています。これは70年前の腫瘍で、悪性度の低い腫瘍です。私たちはこの技術を使って腫瘍を再建します。手首の関節は個人に合わせて調整する必要があり、そうでない場合は他の技術で治療するか切断するしかありません。私たちはそのような義肢を設計し、装着後の回復は非常に良好です。

小人症のような特別なカテゴリーもあります。この男性は36歳で、身長は1メートル未満です。2つの関節が骨折しています。彼は国家模型労働者です。私たちは3Dプリントモデルを使用して義肢を取り付けます。私は郡立病院で2回の手術を受けました。状況が非常に悪かったため、手術は数回に分けて行うしかありませんでした。1か月で再び歩けるようになりました。

骨移植によりリウマチ性人工関節が完全にずれてしまった62歳の患者の場合、3Dプリント技術を使用して修復することは困難です。私たちは設計を行い、人工関節を印刷しました。手術は比較的簡単で、取り外した後の取り付けも非常に簡単でした。

これは強直性脊椎炎です。最初の手術後、彼はとても喜んでおり、順調に回復しました。2 回目は、反対側の手術をお願いしました。反対側の手術が終わると、彼は歩けるようになりました。回復は非常に早かったです。

このようなケースでは、腫瘍が骨折を引き起こしているのに、当院の外傷医がそれに気づかず、通常の固定法を使用したため、腫瘍が急速に成長してしまいました。当院の修正範囲は非常に広範でした。当院では、このような個別の義肢と手術計画を設計し、ガイドプレートを使用して腫瘍の範囲を正確に切除し、義肢を装着し、手足の長さを完全に等しくしました。

これは胸骨柄転移腫瘍の 3D プリントモデルです。

手術の精度を達成するには、医師の経験に加えて、いくつかの補助技術も必要です。ナビゲーション技術も重要な技術です。腫瘍の切除と、3Dプリントされたパーソナライズされた人工プロテーゼの正確な設置は、コンピューターナビゲーションの下で行われます。

3D プリント技術は、デジタル化、パーソナライゼーション、精度という医療の新たな方向性を切り開きました。インターネットと組み合わせることで、この技術はこれまでのどの技術よりも普及しやすくなります。当センターでデザインし、文化を伝えれば、新疆や内モンゴルでも印刷できます。コア技術は当センターのものですが、現地で印刷することができます。

しかし、個別化医療はまったく新しい医療モデルであることを強調する必要があります。従来の医療モデルでは、標準化された製品の使用のみが求められ、研究開発への参加は必要ありません。しかし、患者の選択から設計、放射線科医、材料科学者、さらには機器科学者との連携、そしてその使用に至るまで、個別化医療はこれまでの標準化された使用モデルを覆し、学際的な連携を必要としています。また、国家衛生計画出産委員会医療管理センターと専門委員会を設立し、企業監督から製品監督まで医師を監督し、個別化医療の健全な発展を確保します。国家衛生・計画生育委員会から食品医薬品局、そして関係するすべての団体の協力があって初めて、私たちはより迅速に行動できるのです。

出典: SAMA 国際フォーラム

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