思春期の脊柱側弯症は無視できない、3Dプリントの矯正器具が保存的治療に役立つ

今日は、10代の若者によく見られる脊柱側弯症について、少しお話したいと思います。
では、脊柱側弯症とは何でしょうか?

脊柱側弯症（側弯症とも呼ばれる）は、脊椎の冠状面、矢状面、軸方向の位置の異常を含む、脊椎の三次元的な変形です。正常な人の背骨は後ろから見ると一直線になっており、胴体の両側は対称になっているはずです。自然に立った状態で正面から見たときに肩の高さが異なっていたり、後ろから見たときに背中が左右に不均一であったりする場合は、脊柱側弯症が疑われます。
脊柱側弯症の発症率は実は非常に高く、特に10～14歳の青少年の間では女子が大多数を占めています。
上の 2 つの写真は、より重度の脊柱側弯症を示しており、湾曲が視覚的に確認できます。
脊柱側弯症の初期段階では、患者自身も異常を感じず、生活にも影響がないため放置されがちです。そのため、異常が発見されたときには、すでにかなり重篤になっていることがよくあります。

今日の物語の主人公は、ダンスを習っている少女、シャオウェンです。ビデオを見てみましょう。

小文さんの両親は脊柱側弯症の治療のために南小峰脊椎整形外科スタジオを見つけました。

スタジオの整形外科専門医は治療にGBWブレースを勧めました。

しかし、装具技術者は、装具の設計から製造プロセス、材料の選択に至るまで常に正しい装具位置を満たす方法や、装具の変形に対する抵抗力など、装具プロセスで要求される精度の問題に常に悩まされてきました。
従来のブレース製造モデル変換は複雑で精度が低い

従来のブレース製作では、複数のモデル変換、胴体成形、石膏ポジティブ鋳造、石膏モデルの修正と調整、プレファブリケーションボードの熱可塑性成形、ボード胚の切断が必要であり、また、モデル変換のたびに誤差が増加する可能性があります。
分かりました、私には複雑に聞こえます。写真を見てみましょう…
複雑な伝統的なブレース製造工程
従来のブレース製造における2つの大きな問題
石膏の大きな膨張係数は精度に影響します。例えば、石膏を流し込むとき、比較的大きな膨張係数があります。石膏の硬化および乾燥プロセス中に、モデル全体の寸法が 10% 増加すると予想されます。ブレース技術者が石膏モデルを再形成する前にデータの復元を行わないと、再形成プロセス全体が不正確なモデルに基づいて実行される可能性があります。

冷却プロセス中にボードが反発する:さらに、プレハブボードの材料特性により、この材料は熱可塑性成形から冷却および成形までのプロセス中に一定の反発を起こすことが決定されます。さらに、真空成形プロセスでは、吸引力、真空容量、およびモデルの乾燥に対する要件が非常に高くなります。たとえば、ブレース技術者は石膏モデルに 3 cm の圧力深さを事前設定しますが、モデルの膨張やボードの反発などの複数の要因により、完成したブレースでは事前設定された圧力の半分しか達成できない場合があります。

従来のブレース製作工程は実に非常に面倒で、ちょっとしたミスがブレースの精度に影響することもあるようです。ブレースをより正確にする方法はありますか?結局のところ、小さな間違いが子供の将来に影響を与えます。
3Dプリントは問題を解決する
3DスキャンシステムとCADコンピュータ支援設計システムにより、正確な人体データに基づいて装具矯正計画を直接設計することができ、側弯症矯正に必要な正しい矯正位置と最適な矯正力を正確に把握することができます。
スタジオは慎重に検討した結果、最終的に3D プリント技術を導入してブレースを製作しました。
このような整形外科用装具はどのように作られるのでしょうか?
まず、整形外科スタジオは設計された装具データを 3D Systems Quickpart チームに送信します。 3D プリントの前に、データがテストされ、いくつかのパラメータが調整され、その後 SLS プロセスを通じて印刷されます。

3D プリント技術の加工特性により、完成した脊柱側弯症装具が設計データと完全に一致することがより確実になり、装具技術者を悩ませてきた成形精度の問題が完全に解決されます。

合理化された完全デジタルワークフロー
南小峰脊椎整形スタジオは、ブレース内力検査システムを使用して、3Dプリントブレースと従来のプレートブレースを比較し、3Dプリントブレースの方がフィット感が高いことを発見しました。各力を加える部分の力の方向、力の高さ、力の強さという3つの重要な指標は、ブレース設計の理想的な状態に完全に達しています。

しかし、プレハブパネルの材料反発や変形の問題は未だ解決できていない。ブレースが身体を変えるように、身体もブレースを変えます。
一般的に、側弯症矯正装具の使用期間は約 1 年です。装具は 1 日 22 時間装着され、1 日に何度も着脱されます。そのため、装具は使用中に 3000 ～ 5000 回開閉されます。開閉のたびに装具は大きく変形します。

同時に、装具を使用して側弯症を矯正する場合、人体は発達過程にあるため、装具に対して強い抵抗力が形成され、装具が変形します。また、比較的筋力の弱い若い女性の多くが側弯症用装具を着用しており、日常生活で装具を何度も着脱するため、装着の利便性は重要な要件となっています。
装具が大きな変形に対して弾性回復を完了できると同時に、装着の利便性と力に対する高い強度を確保するには、装具の職人技と材料の選択において十分な考慮が必要です。
従来の熱可塑性真空成形プロセスで使用されるプレハブプレートは均一な厚さを備えていますが、加工中の材料の引っ張り、シール、真空吸着、およびプレートの各バッチの配合のわずかな違いやプレハブ中の材料の均質性の違いにより、ブレースの強度の一貫性は、そのライフサイクル全体にわたって保証されません。

3D プリントにより、ブレースの構造設計を実現し、ブレースに安定した空間構造を提供し、ブレースの耐荷重能力を向上させることができます。

3Dプリント材料比率分析
南小峰脊椎整形スタジオと3D Systems Quickpartsチームは、印刷材料の配合を300回近く改訂した後、ついに強度が高く、開閉しやすく、変形しにくい印刷材料を完成させました。
3D Systems の SLS プリンター用DuraForm EX Natural 素材は、優れた靭性と強度を備えています。早速、自分で折ってテストしてみましょう。
写真のように曲がってしまった場合でも、数分で元の形に戻ります。
スタジオでは、材料の疲労耐性、加熱時に変形するかどうか、衝撃を受けたときにひび割れが生じるかどうか、ブレースの適切な厚さ、強度と弾力性が要件を満たしているかどうか、また十分に軽量であるかどうかもテストしました。最終テスト結果は非常に理想的で、子供が 1 年間着用しても十分耐えられるものでした。

良い装具は効果を保証するだけでなく、生活への影響を最小限に抑えるものでなければなりません。
暑い夏にベスト、ショートパンツ、ビーチサンダルで外を歩くと、耐えられないほどの暑さを感じます。脊柱側弯症の患者が暑い夏に装具を着けるとどんな感じになるかは想像がつくでしょう。
夏季に装具を装着することは患者にとって最も困難なハードルとなり、装具装着に対する意欲に大きく影響を及ぼしています。
ブレースに穴を開けると、通気性と放熱性の問題を効果的に解決できますが、従来のパネルに穴を開けると、すでに不安定な構造強度がさらに脆弱になります。
3D プリントされたブレースによって実現される局所的な応力と、フレームによって支えられるブレースの安定した形状により、ブレースの全体的な強度性能に影響を与えることなく、応力がかかっていない部分を開いて広い範囲に通気孔を追加することが可能になります。

中空設計により、装具の重量を30％以上効果的に軽減し、患者の日常的な負担を効果的に軽減します。

通気性のある装具は、矯正プロセス中に脊椎患者が克服するのが最も難しい部分である装着感を完全に変えます。夏の着心地の悪さの問題はこうやって解決します〜
ようやく印刷が完了し、医師は小文にそれを装着するように指示した。
シャオウェン氏は、従来の歯列矯正器具と比べて、3Dプリント歯列矯正器具は体のあらゆる部分にフィットし、通気性と快適性に優れ、夏でも息苦しさを感じず、冬でも夜寝るときに快適だと語った。

もちろん効果も抜群です。昨年6月1日には側弯度が30度だったが、12月8日に再測定したところ側弯度は15度まで下がり、矯正効果は良好だった。
3D プリント技術が脊柱側弯症矯正の発展にもたらした進歩に、私は大変満足しています。3D プリントが、脊柱矯正の分野だけでなく、他の医療分野でも、より多くの困っている人々の助けになることを願っています。
下のビデオをクリックすると、Nan Xiaofeng Spinal Orthopedics Studio の装具専門家が 3D プリントされた装具を使用する理由を専門家の視点から学ぶことができます。

脊柱側弯症は、10代の若者や子供によく見られる病気です。早期発見と早期治療が鍵となります。軽度の脊柱側弯症は観察されますが、重度の場合には外科的治療が必要です。したがって、お子様に軽い症状が見られる場合は、保護者の皆様にはできるだけ早く医師の診察を受けていただくようお願いいたします。
3D Systems Quickparts チームからのヒントQuickparts は主に、3D プリントされた金属およびプラスチック部品に基づいたカスタマイズされた大量試作サービスを提供しています。 Quickparts ソリューションは、特殊調達部品を使用した製品の開発および製造方法を変革し、購入者が世界中のどこでも部品生産の見積りを即座に受け取れるようにします。
QuickParts®は、金型や端末部品の製造サービス、3種類の精密鋳造技術も提供しており、中国をアジア太平洋地域全体で最大の3Dプリント加工サービス拠点にすることを目指しています。
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3D Systems は、3D プリンター、印刷材料、クラウドベースのオンデマンドカスタムパーツ、デジタル設計ツールなど、包括的な 3D 製品とサービスを提供しています。同社のエコシステムは、製品設計から工場現場まで、高度なアプリケーションをカバーしています。 3D Systems の精密医療ソリューションには、シミュレーション、仮想手術計画、医療機器や歯科機器、カスタムメイドの手術器具の印刷が含まれます。 3D プリンティングの創始者であり、将来の 3D ソリューションの開発者である 3D Systems は、30 年にわたり、専門家や企業が設計を最適化し、ワークフローを変革し、革新的な製品を市場に投入し、新しいビジネスモデルを推進できるよう支援してきました。

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