獣医外科における付加製造

ドイツ、カナダ、イギリスの専門家らは最近、カナダの家庭のペット犬の治療に共同で参加する国際医療協力プロジェクトを完了したが、その中で金属3Dプリントが重要な役割を果たした。手術はカナダで行われ、医師らは、犬の頭部から腫瘍を摘出した際に失われた上顎骨組織を補うため、ドイツの会社ボクセルメッドが設計しレニショー社が製造したインプラントを使用した。

犬が10歳を超えると、腫瘍を発症する確率は50％以上に増加します。多くの場合、腫瘍を抑制するために化学療法が使用され、その後腫瘍を除去するために手術が行われますが、通常は永続的な外傷を引き起こすことはありません。

しかし、場合によっては、腫瘍の位置が複雑なため、手術が非常に困難になり、術後の犬の生活の質に重大な影響を与えることがあります。
人間の外科手術の分野では、医療界は大きな進歩を遂げており、外科医は手術の結果を改善し、患者の回復時間を短縮するためにカスタマイズされたインプラントをますます多く使用しています。これまで、病院では極めて複雑な症例にのみ患者固有のインプラント（PSI）を使用していましたが、現在では技術の進歩により、PSI は標準的な医療行為の一部となっています。
PSI を製造する最も効率的な方法の 1 つは、医療専用の CAD ツールを使用してカスタム設計を作成し、積層造形 (AM) 技術を使用して製造を完了することです。

課題患者は7歳のバーニーズ・マウンテン・ドッグで、左上顎に腫瘍がありました。診断後、医師はまず腫瘍を完全に除去してから顔面修復を行う以外に、より良い治療法はないと考えました。腫瘍の位置が複雑だったため、医師は手術後に犬の顔の骨格を支えるために、カスタム3Dプリントされたチタン合金インプラントを選択しました。インプラントは非常に複雑な自由形状と特徴を持つ可能性があるため、これが最良の治療オプションであると考えられました。

これまで、PSI は主に人間の症例で使用されてきましたが、世界的なエンジニアリングおよび医療技術企業の Renishaw と 3D 設計の専門企業 Voxelmed は、この症例を利用して獣医外科における付加製造の利点を強調したいと考えています。

解決策<br /> この手術は、カナダのオタワにあるアルタ・ビスタ動物病院の獣医師ジュリアス・リプタック氏によって、ドイツのボクセルメッド社が設計し、レニショー社が積層造形技術を使用して製造したチタン製顎顔面インプラントを使用して行われた。

プロジェクトに携わった専門家は、まず医療におけるデジタル画像および通信 (DICOM) の国際標準規格を使用して、病気の犬の複数のスキャンされた診断画像を分析および統合し、腫瘍部位のデジタル 3D モデルを生成しました。次に、専門家はリプタック博士の指導のもと、この模型を使用してカスタムインプラントを設計しました。

設計プロセス中、リップタック博士は予定のインプラントの図面を繰り返し検討し、病変部位の 3D スキャンや犬の頭蓋骨のモデルと比較しました。綿密な設計プロセスにより、インプラントはリップタック博士のインプラント仕様をすべて満たし、製造と術中の配置が大幅に簡素化されました。

これにより、リップタック医師は事前に手術を計画し、関連する準備を簡素化し、犬が麻酔下にある時間を短縮することができます。

このインプラントは、カナダのオンタリオ州ロンドンにある Additive Design in Healthcare Solutions Center (ADEISS) によって製造されました。

このバーニーズ・マウンテン・ドッグの治療に使用されたインプラント
ADEISS は、カナダのウェスタンオンタリオ大学、ロンドン医療ネットワーク、および Renishaw の共同プロジェクトです。当センターは、付加製造による医療機器および医療器具の研究、開発、商業化に注力しており、また、他の企業が付加製造による医療技術を開発し、世界の医療の変革を推進するのを支援しています。

「手術中、腫瘍は周囲の組織とともに切除されます」と、獣医師であり、3Dデザイナーで、VoxelmedのCEOでもあるキャロリン・ファーガソン氏は語る。

ジャン・クラーセン氏は次のように説明しています。「腫瘍は上顎骨ではなく皮膚にありました。それでも上顎切除術を行って、45 mm x 50 mm の腫瘍と 30 mm の外側組織を除去しなければなりませんでした。その後、インプラントを所定の位置に置き、外科用ネジで固定し、手術部位とインプラントを覆うために顔面軸方向の皮弁を準備しました。鼻の構造は硬組織の損失によって変形しなかったため、バーニーズ・マウンテン・ドッグは正常な顔の形を保っていました。」

インプラントはわずか2週間で設計され、製造されました。この特定のケースでは、犬の腫瘍は成長し続けました。したがって、インプラントの製造に時間がかかりすぎると、当初設計されたインプラントが、すでに肥大している領域に適合しなくなる可能性があります。
結果

付加製造技術がなければ、腫瘍を取り除いた後に犬の上顎を再建することはほぼ不可能だったでしょう。なぜなら、腫瘍部位の形状は非常に複雑であり、インプラントは犬の既存の骨構造に似た形状と機能を持たなければならないからです。付加製造されたインプラントを使用して口腔と鼻腔の本来の形状と機能を維持することで、自然に成長した頭蓋骨と上顎と同じように、手術後の犬の生活の質を高く保つことができ、呼吸や食事が楽になります。
——クラッセン

「私の知る限り、このタイプの手術にインプラントが使用されるのはこれが初めてです。このケース以前は、ほとんどの獣医師がこの医療技術の存在すら知りませんでした。現在、ドイツでは同様の傷の修復手術が計画されており、さまざまな動物がこのタイプの手術からどのような恩恵を受けることができるかについての研究が進行中です。」

7歳のバーニーズ・マウンテン・ドッグは手術の翌日に退院した。彼は短期間鎮痛剤と抗生物質を服用したが、手術後は鼻から正常に呼吸できるようになり、最終的には完全に回復した。付加製造技術の進歩がなければ、この愛すべき家族の一員は、これほど長く幸せに生き延びることはできなかったかもしれません。

出典: インターナショナル・インダストリアル・オートメーション