頸椎運動機能を再構築する3Dプリント技術が金属材料に「マッサージ」を与える

最近、西安交通大学の科学技術成果発表会で、西安交通大学が主催し、陝西科学技術賞一等賞を受賞した「脊髄機能再建のための3Dプリント技術の臨床応用と関連研究成果」と「マイクロナノスケールの典型的な金属材料の機械的特性と固有メカニズム」という2つのプロジェクトのチームメンバーが、プロジェクトの関連状況を紹介した。

脊髄機能再建における3Dプリント技術の臨床応用と関連研究成果について、「このプロジェクトは、金属3Dプリント技術を組み合わせて、パーソナライズされたドームトップチタンケージ人工頸椎を開発しています。亜全椎体切除後に可動式人工椎体-椎間板複合体を移植し、椎体運動ユニットの機能を再建するという革新的な概念を提案しています。可動式人工頸椎プロテーゼと人工環椎関節を開発しました」と、プロジェクトのチームメンバーであり、西安交通大学医学部第二付属病院の主治医である蔡玄氏は述べました。

従来のチタンケージは崩壊率が高く、合併症も多いため、「私たちは3Dプリントされたパーソナライズされたドームトップチタンケージを開発しました。これはより精密で、崩壊率を下げ、手術の結果を改善します」と蔡玄氏は紹介した。200件以上の臨床応用の後、追跡データによりチタンケージの崩壊などの合併症の発生率が約90％から10％に低下したことが確認され、これは従来のチタンケージの崩壊率よりも大幅に低いと紹介した。

可動式人工頚椎の利点について、「従来の固定手術と比較して、可動式人工頚椎は頚椎の側屈と回転可動域をうまく維持し、隣接節へのストレスを軽減し、頚椎の長期的な生体力学的安定性を維持できます。これは、頚椎亜全摘出、減圧、固定後の可動域喪失という世界的な問題を解決するための新しいアプローチを提供します。」と蔡玄氏は述べた。2016年に世界初の可動式人工環軸関節置換術を実施したと蔡氏は述べた。「手術後、患者の痛みの症状は緩和され、神経機能は回復し、頚椎の回転運動は十分に維持されました。これは一般的な従来の手術と比較した最大の利点です。」

マイクロナノスケールの典型的な金属材料の機械的性質と内部メカニズムに関するプロジェクトチームのメンバーである劉博宇氏は、社会の発展における機能デバイスの小型化に対する強い需要がマイクロナノテクノロジーの急速な発展を牽引していると紹介しました。高性能で長寿命のデバイスに対する設計上の需要は、マイクロナノスケールの材料構造と性能に関する理論的知識体系をできるだけ早く体系的に確立することを求めています。これらのマイクロナノ材料の固有の欠陥を修復することは、金属材料を「マッサージ」するようなものです。「しかし、マイクロスケールやナノスケールの材料の機械的特性や内部メカニズムを記述する成熟した理論体系は存在しない。」

「一方では、マイクロナノスケールの一般的な金属材料の機械的特性と、その潜在的な物理的メカニズムを体系的に研究しました。他方では、その塑性変形メカニズムに基づいて、ターゲットを絞った強化戦略を提案しました」と劉博宇氏は述べた。「これらのマイクロナノ材料の固有の欠陥は、低力で複数回の負荷をかけることで修復できることが分かりました。修復後、金属材料は非常に高いレベルに到達できます。携帯電話やコンピューターの大規模集積部品の部品はマイクロナノスケールです。研究を通じて、マイクロナノスケールのこれらの欠陥は修復可能であることがわかりました。」

出典：中国粉末冶金ビジネスネットワーク

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