世界で2例目！ 83歳の女性患者が、パーソナライズされた3Dプリント多孔質タンタルを使用して膝関節全置換術を完了

2018年4月20日、南極熊は重慶西南病院関節外科センターから、昨日正午、楊劉教授のチームが再び医学の頂点に達し、 83歳の女性患者に対して世界で2番目となるパーソナライズされた3Dプリント多孔質タンタル全膝関節再置換手術を成功させたことを知りました。手術は2時間かかり、患者は脛骨側に電子ビーム3Dプリント多孔質タンタルを埋入した世界初の患者となり、また大腿骨側にレーザー3Dプリント多孔質タンタルを用いた全膝関節再置換手術を受けた世界初の患者となった。

△人工関節・スペーサー挿入術前シミュレーション<br /> 電子ビーム3DP多孔質タンタルの臨床応用により、楊劉教授のチームは、中国科学技術部の第一弾の重点研究開発計画「パーソナライズされた多孔質タンタルの付加製造と臨床応用」において着実な前進を遂げることができました。 Antarctic Bearによると、電子ビームタンタルインプラントは、西安Sailongが独自に開発したSailong S200装置を使用して印刷されたという。

△粉末床電子ビーム選択溶解装置（Sailong-S200 SEBMシステム） <br /> 患者は83歳の女性で、左膝関節置換術を受けてから10年以上が経ち、4年間痛みに悩まされ、2年間痛みが悪化し、機能障害を伴っていました。身体検査の結果、左膝の可動域は0～70°で、左下肢は約1.5cm短縮していました。レントゲンでは、人工関節が完全に緩んで陥没しており、大きな骨溶解とAORIタイプIIIの骨欠損がありました。患者は完全に歩行できませんでした。最初の患者と比較して、この患者は脛骨欠損と大腿骨欠損がより重度でした。市販の膝関節再置換パッドは彼女の要件を完全に満たすことができませんでした。私たちは「ITI（画像「3Dインプラント」医師・技術者・医工連携プラットフォームは、精密な3D CTスキャンと3D再構成技術を使用して、手術前に患者の骨形態をコンピュータ上で確立し、正常側と比較し、人工骨インプラントをシミュレーションします。共同手術実験室が実施した数百件の3Dプリントシミュレーション臨床経験に基づいて、患者の術前骨欠損状態と医工連携の協議計画に従って、患者の骨モデルとパッドを3Dプリントで再構築します。パッドデータはそれぞれ電子ビームとレーザー多孔質タンタル印刷研究開発ユニットに送信され、重度の骨欠損を修復するための専用の3Dプリント多孔質タンタルパッドが患者に合わせてカスタマイズされます。

△術前レントゲン

△脛骨レーザーパーソナライズ3Dプリント多孔質タンタル金属パッド

△ 大腿部電子ビームパーソナライズ3Dプリント多孔質タンタル金属パッド

楊劉教授は次のように述べた。「これは、電子ビーム3DP多孔質タンタルのTKA再手術における世界初の臨床応用の成功であり、我が国の国家重点研究開発プロジェクト『パーソナライズされた多孔質タンタル付加製造と臨床応用（プロジェクト番号：2016YFB1101400）』における画期的な進歩です。これは我が国が膝関節再手術における3Dパーソナライズされた多孔質タンタルパッド印刷の応用において成功の道を切り開き、電子ビームとレーザーの両方の製造方法を習得した世界一の国であることを示しています。我々の次の課題は、道を広げ、改善し、測定技術と印刷技術を継続的に改善し、パーソナライズされた3D印刷された多孔質純タンタルパッドが患者の骨欠損界面にさらに正確に適合し、手術時間を短縮し、複雑な手術を簡素化することです。」

△脛骨と大腿骨にパーソナライズされた3Dプリント多孔質タンタル金属パッドを移植した後

△人工家族肖像画

△術後Cアーム透視写真
なぜ国は「パーソナライズされた多孔質タンタルの付加製造と臨床応用」を重要な研究開発計画にしているのでしょうか?タンタル金属は生体適合性や骨成長効果が優れているため、人体に埋め込まれる金属材料としてより適しています。しかし、世界の学術界が報告している人間の関節用の金属インプラントは主にチタン合金で作られています。これは、タンタル金属の融点が非常に高く（3000℃以上）、現在市販されている金属3Dプリンターの限界を超えているため、タンタル金属3Dプリントが不可能だからです。しかし、西安サイロン社はこの技術的困難を克服し、タンタル金属の3Dプリント多孔質インプラントを製造し、重慶西南病院関節外科センターのヤン・リウ教授のチームと共同で今回の臨床インプラント手術を完了した。

△手術後、患者様は無事に病棟へ戻りました<br /> 以前、海外の有名な金属3Dプリント雑誌METAL AMも、西安賽龍が独自に開発した電子ビーム金属3Dプリンター「賽龍-S200」が、高密度（99.08±0.04）かつ高多孔度（多孔度＞70％）のタンタル製品や、Ti-6Al-4V、TiAl合金を生産したというニュースを報じた。西安サイロンは、多孔質金属材料国家重点実験室が開発した技術を商品化するために2013年に設立されました。同社が独自に開発したSEBMシステムは、動作電力3kW、予熱温度は最高1350℃で、融点が3000℃を超えるタンタル金属の印刷に成功しています。

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