CCTV テスト: 頭蓋骨修復材料としての 3D プリント PEEK とチタン合金の比較

CCTV テスト: 頭蓋骨修復材料としての 3D プリント PEEK とチタン合金の比較
この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-9-26 11:36 に最後に編集されました。

2017年9月20日に放送された「科学のアプローチ」番組「新材料」では、西安交通大学第一付属病院脳神経外科の王茂徳教授が患者の老唐さんの頭蓋骨修復手術を行い、ポリエーテルエーテルケトン頭蓋骨修復材料の優れた特性を詳しく紹介しました。患者は60歳を超える唐さん。2年前、脳出血の救命中に頭蓋内圧を下げるために頭蓋骨の一部を切除した。現在は順調に回復しているものの、頭蓋骨の欠損は唐さんの生活と心理に依然として一定の影響を及ぼしている。そこで、王茂徳教授は唐さんの失われた頭蓋骨を補うことを決意した。

外科チームは、唐さんが脳出血の病歴があり、将来的に頭部の検査を避けることは難しいことを考慮した。修復に金属チタン板を使用した場合、MRI検査中に高周波の影響が生じ、局所的な発熱や周囲の組織の火傷を引き起こす可能性がある。研究チームは西安交通大学の材料科学工学部の教員と協力し、圧力、衝撃、高温に耐える新しいタイプの材料「ポリエーテルエーテルケトン」を発見した。ポリエーテルエーテルケトン素材で作られた頭蓋骨修復は、顔や頬骨弓を含む患者の本来の曲率を完全に回復し、完璧なフィット感を実現します。

チタンメッシュとPEEK素材の違いをよりよく理解するために、記者と西安康托医療の胡立仁氏は一連の実験を行った。外部衝撃試験では、チタンメッシュは金属球の衝撃を受けて明らかにへこみましたが、ポリエーテルエーテルケトン素材の骨プレートはまったく変形しませんでした。


圧縮テストでは、記者はハンマーでPEEK骨プレートを激しく叩きました。骨プレートのパッドの石板が半分に割れたにもかかわらず、PEEK骨プレートは依然として岩のように頑丈で、記者の友人たちは驚きました。

その後の引張試験では、ポリエーテルエーテルケトン材料が再び優れた生体力学的特性を示しました。引張試験機の最大引張力5000ニュートンでも、長さと厚さはまったく変化しませんでした。対照的に、チタンメッシュは100ニュートンの引張力で明らかなパターン変形が見られました。



ポリエーテルエーテルケトンの特性をより深く理解するために、王茂徳教授と胡立仁教授は西安交通大学材料科学工学学院の宋月賢先生を訪ねました。宋月賢先生は、ポリエーテルエーテルケトンは引張強度が高く、生体適合性に優れた特殊なポリマー材料であると述べました。

王茂徳教授のマウステストと専門機関のテストにより、ポリエーテルエーテルケトン材料は順調に検査に合格しました。この材料は頭蓋骨の修復に使用でき、老唐の現在の問題を解決し、彼の将来の生活と治療に影響を与えることはありません。治療チームはすぐに準備を始めることを決定しました。
胡立仁氏は、老唐氏の頭蓋骨が失われたのと全く同じ頭部素材を得るために、ポリエーテルエーテルケトン素材と3Dプリント技術を使って骨板を製作した。この骨板はフィット感と滑らかさに優れ、突起や窪みが全くなく、3Dプリントの曲率は反対側と完全に対称となっている。

前日に、頭部充填材を病院に送り、消毒と洗浄を行いました。PEEK骨プレートは高温に耐えられるため、特別な洗浄は必要ありません。最後に、PEEK 骨プレートは滅菌キャビネットに送られ、翌日の手術を待ちました。

最終的に、唐氏は手術を無事に終えました。フォローアップ検査中に、MRIスキャンでポリエーテルエーテルケトン骨プレートが金属アーチファクトを完全に克服していることが明らかになりました。MRI画像は非常に鮮明で、構造も非常に明確でした。医師と患者の両方が非常に満足しました。

出典:CCTV、カントゥオメディカル

手術、輸送、生物学、医療、外科

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