整形外科医が骨インプラントをカスタマイズするのを支援する 3D プリントは、どのようにして精密医療を促進するのでしょうか?

2011年、張静氏は「3Dプリント建築の父」であるコシュネヴィス教授の指導の下、南カリフォルニア大学で博士号を取得しました。当時、3Dプリントの流行は高まっていましたが、建築や派手な装飾品に重点が置かれていました。張静さんはよく「デスクトップレベルの3Dプリント機器は巨大な市場を持つだろうが、需要が硬直しているという問題は解決していない。誰に売ればいいのか」と考えていました。

張静さんが学生だった頃、整形外科医の友人が彼女にこう尋ねた。「現在、整形外科手術では医療用義肢が一般的に使用されていますが、病院のインプラントは標準モデルであり、医師は手術中に特に適切なインプラントを見つけることができません。3Dプリント技術は、患者がパーソナライズされたカスタマイズされた製品を提供するのに役立ちますか？」

これにより、張静は、このような臨床ニーズを満たす新しい 3D プリント技術をどのように生み出すかを検討し始めました。市販されている整形外科用製品は付加価値が高く、小ロットでのカスタマイズも可能です。

張静氏は16件の関節手術を視察した後、記者に次のように語った。「手術中、人工関節が適していないため、人工関節をしっかりと固定するために、医師は必然的に健康な骨をさらに多く切除することになり、患者の回復が遅くなり、費用がかさみ、手術にかかる時間も長くなります。また、症例の違いにより、多くの患者が適切な人工関節を見つけられないこともあり、以前の手術の追跡調査でも、関節置換術の弊害が改めて明らかになります。」

そこで張静は、清華大学、ハーバード大学、マサチューセッツ工科大学、南カリフォルニア大学の友人らと、米国ボストンに本社を置くZSFabを設立した。独自に開発したアルゴリズムを通じて、CT/MRIファイルから骨モデルを抽出し、患者の状態に基づいて対応する手術ガイドを生成し、バイオニック原理に基づいて患者の生物学的特性に合った義肢を生成・製造している。

一般的な医療用3Dプリントインプラントの技術はすでに市場に数多く存在します。ZS Fabの構造設計法はインプラントの構造を変え、骨癒合のストレスシールドを軽減することができます。現在の製品には、椎間固定装置、大腿骨ステム、寛骨臼カップ、人工椎骨などの医療製品があります。

3D プリント技術は現在、外部の世界では主に製造業として分類されていますが、張静氏は、ZSFab のサービスは最終的には、外科的診断、手術計画から手術中のインプラント補綴物の使用まで、医師にワンストップのサービスを提供できるプラットフォームとして定義されるべきだと考えています。

プラットフォームの鍵はコンピューティングにあると張静氏は明らかにした。「CT から画像化までのプロセスを実現するために、学ぶべきオープンソースコードはすでにたくさんあります。そして、画像化から手術計画までには多大な労力がかかります。さらに、手術計画から患者の生体力学的特性に合ったインプラントまで、多くのコンピューティングが必要です。」

クロスオーバーハブの創設者である陳潔氏は、2017年にZSFabに投資しました。過去1年間、エンジェルラウンドのリード投資家として、陳潔氏はプロジェクトが大きく変化したと感じました。同社の運営の焦点は、初期のテクノロジー指向からテクノロジーと医療へと移行しました。「ソフトウェアアーキテクチャが構築され、ソフトウェアを販売することで収益を上げることができます。また、以前はプラスチックモデルしかありませんでしたが、現在はチタン合金モデルが作られ、動物実験が開始されようとしています。」

陳潔さんと張静さんは同級生です。彼らがこのプロジェクトに投資した大きな理由は、チーム全体が博士号やその他の高度な学位を持つ人々で構成されていたことです。彼らはそれぞれ異なる分野で優れており、一緒に組み合わせると「完璧」でした。しかし、プレAラウンドの資金調達中、張静氏は投資家から3つの質問を頻繁に受けました。市場はどれくらい大きいのか？どうすれば市場に参入できるのでしょうか?技術的な障壁はどれくらい高いのでしょうか?

「国内の成長率は国際成長率の2～3倍です。整形外科市場における3D技術製品の需要成長率も明らかで、この市場は今後ますます拡大するでしょう」と張静氏はTitanium Mediaに語った。

ZS Fabは、著名な整形外科専門病院と協力して市場に参入し、CFDAの承認を取得した後、段階的に二級、三級都市の大規模な病院に拡大していきます。「三次病院には高級顧客が多くいます。彼らに手術計画を提供する際に、3Dプリントの性能が従来の方法よりはるかに優れていることをすぐに証明できれば、三次病院は実に良い市場になります。しかし、二級都市、三級都市の直接的な経済価値と重要性はさらに大きくなります。」

張静氏は一連のデータに言及した。2016年から2017年にかけて、中国での人工関節置換手術の件数は45万件から56万件に増加し、約26％増加した。増加の主な理由は、二級都市の急速な成長であった。巨大な市場需要に加えて、これは第2層、第3層の医師に対する要求も高まることを意味します。

医療分野における3Dプリントの今後の応用動向について、張静氏は率直に次のように語った。「生体臓器の3Dプリントなど、一部のプロジェクトは現在、より科学研究志向が強く、研究開発と製品の市場投入のサイクルは非常に長い。新興企業の生き残りが要因であり、現段階では当社は骨インプラントに関連するいくつかの製品に注力します。まずは比較的成熟した現在の技術に取り組み、技術的にリードする仕事もできます。」そして、5～6 年で達成できることに向けてさらに一歩前進し、10 年後に何をするかということに焦点を当てます。 ”

出典: チタニウムメディア

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