3D プリントされた手術ガイドとインプラントは、整形外科の修復にどのように役立つのでしょうか?

整形外科用医療機器の積層造形は、3D プリント技術の成長にとって重要な原動力です。医療機器研究機関である Avicenne Medical は、整形外科用途により、2016 年から 2021 年にかけて積層造形技術が年間約 20% 成長すると予測しています。積層造形/3Dプリント技術は、特に関節置換手術ガイドや整形外科インプラント製造の分野で、整形外科医療機器の製造技術に発展しました。この技術は、製品の大量カスタマイズ生産を実現するための技術的ソリューションを提供するだけでなく、整形外科インプラント手術の品質向上にも積極的な役割を果たしています。

手術の精度を向上する<br /> インプラントが人体に埋め込まれた後の品質や患者の運動能力がどのように回復するかは、製品自体の設計や製造レベルだけでなく、手術の精度にも関係します。 3D プリントされた手術ガイドは各手術に合わせてカスタム設計されており、カスタマイズされた手術ガイドを使用して関節置換手術を行うと、経験と手持ちのツールだけに頼るよりも正確になります。

カッティングガイドスミスアンドネフューの 3D プリント手術ガイドは、四分の一膝関節置換手術で使用されます。このガイドを使用すると、膝整形手術の手順が簡素化されます。

手術ガイドは、ロボット支援システムに匹敵するレベルの精度を関節置換手術にもたらすことができますが、コストは大幅に削減されます。さらに、手術ガイドの使用により、手術手順が削減され、手術時間が短縮され、手術コストも削減されます。例えば、3D Science Valley の市場調査によると、スミス・アンド・ネフュー社が製造する VISIONAIRE 手術ガイドを使用すると、インプラント交換手術を 21 ステップ短縮できます。

BodyCAD ガイドBodycad 3D プリントで製造されたカスタマイズされたインプラント交換手術ガイドパーソナライズされた手術器具である手術ガイドの製造における 3D プリント技術の主な役割は、カスタマイズされた (または大量カスタマイズされた) 生産を実現することです。

積層造形法による整形外科製品の臨床的進歩

付加製造技術は、パーソナライズされたインプラントの製造と製品の最適化に新たな機会をもたらします。製品最適化の機会は主に、積層造形技術を通じてより複雑な機能統合構造を製造する能力に反映されます。

例えば、従来の多孔質構造製造技術ではインプラントを加工した後にスプレーしていましたが、積層造形技術では多孔質表面を持つインプラントを直接製造できるため、一体化した表面多孔質構造を持つインプラントの製造が可能になります。付加製造されたインプラントは、コーティングが剥がれるリスクを排除します。また、付加製造されたインプラントの多孔質構造は、骨の統合を促進し、インプラントの寿命を延ばすのに役立ちます。参考資料: カスタマイズされた生産を実現することに加えて、3D プリント技術はインプラント製造にどのような利点をもたらすのでしょうか?

もう一つの典型的な機能統合インプラントは脊椎インプラントです。積層造形用に設計された脊椎インプラントは、従来の製造技術を使用して複数の部品から作られたインプラントよりも構造的完全性が高い一体型製品です。

複雑な構造を持つこれらの付加製造インプラントは、すでに研究開発段階を終え、臨床応用されています。たとえば、10 万個を超える 3D プリント寛骨臼カップが人体に埋め込まれており、10 年の臨床歴があります。

3Dプリントを生産にどう組み込むか

医療機器を製造する場合、製造方法の選択は常に用途と製品の再設計能力によって決まります。医療機器メーカーが製品の設計を最適化し、再設計された製品を従来の製造技術では実現できない場合は、積層造形技術を検討できます。基本的に、積層造形技術は次のような場合にコスト効率が高くなります。

従来の方法では実現できない複雑なデザイン
特定の疾患や患者の個別のニーズを満たす
機能的に統合されたデザイン

脊椎インプラントの製造は、積層造形技術と典型的に交差します。脊椎インプラント製品ラインでは、多くの手術で多様なインプラント設計を使用する必要があります。積層造形技術により、異なる設計の複数の脊椎インプラントを 1 つの製造プロセスで同時に製造できるため、従来の製造技術で必要な複雑な手順や金型が不要になり、従来の製造設備への投資を節約できます。このようなアプリケーションは、小規模なインプラント製造業者が市場に参入し、競争する機会を提供します。

機能統合インプラントの製造における積層造形技術の価値は、製品部品の数を減らし、製品全体の製造時間を短縮できることです。

3D プリント技術は当初、製品設計のプロトタイプ作成に使用されていましたが、積層造形は現在、医療機器の製造技術へと発展しています。医療機器企業が積層造形技術を使用して最適化された設計の製品を生産するのが早ければ早いほど、市場で競争上の優位性を獲得しやすくなります。

もちろん、積層造形された整形外科用インプラントは、他の方法で製造されたインプラント製品と同様に、厳格な臨床試験プロセスを経る必要があり、標準化された製品の洗浄と消毒が必要です。つまり、製品を市場に投入する前に、企業は研究開発に多大な時間と資金を投資する必要があります。

さらに好ましい状況は、医療監督機関も付加製造製品の監督と承認プロセスを改善していることです。現在、市場には FDA 承認の付加製造医療製品が 100 種類以上あることが分かっています。

科学研究も積層造形整形外科医療機器技術の発展を支えており、これらの要因により市場での積層造形整形外科製品の応用が加速されるでしょう。

出典: 3Dサイエンスバレー

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