[分析] デジタル3Dプリント技術のOSAHS治療への応用

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-7-5 10:41 に最後に編集されました。

デジタル技術と医療の融合によるデジタル医療は、近年急速に発展しています。デジタル3Dプリント技術は近年急速に発展し、徐々に第3次科学技術革命の柱となる技術となり、軍事、精密機器製造、バイオメディカルなどの分野で広く使用され、人々の生活を徐々に変えています。 2016年上半期の3Dプリントプロジェクト投資に関するデータによると、バイオメディカルへの投資が大幅に増加し、関連技術は医療業界で幅広い応用の見通しを持っています。
1. デジタル3Dプリント技術の理論的基礎
3D プリントは、高度な付加製造技術であり、ラピッドプロトタイピング技術の一種です。デジタルモデルファイルを基礎として、粉末金属やプラスチックなどの接着可能な材料を使用して、層ごとに印刷することでオブジェクトを構築します。その動作原理は、基本的に普通のプリンターと同じです。プリンターには液体や粉末などの「印刷材料」が充填されており、コンピューターに接続した後、コンピューターの制御によって「印刷材料」が層ごとに積み重ねられ、最終的にコンピューター上の設計図が物理的なオブジェクトに変換されます。 3D 印刷技術には、熱溶解積層法 (FDM)、ステレオリソグラフィー (SLA)、レーザー溶融法 (SLM) という 3 つの主な動作原理があります。

2. 医療におけるデジタル 3D 印刷技術の応用デジタル医療の分野では、3D 印刷技術は多くの利点と明るい応用の見通しを示しています。主に、医療モデルの印刷、手術ガイドの作成、医療用チタン合金インプラントを使用した顎顔面欠損の修復、新しい修復材料の印刷、生物組織工学との組み合わせによる臓器や組織の欠損の修復に使用されます。その価値は、正確な治療の実現、医師と患者のコミュニケーションの効率化、若手医師の育成と育成の実現にあります。義肢、皮膚、模型フレーム（特に歯科模型）、歯列矯正器具などを直接印刷することで、継続的で詳細な臨床研究作業が可能になります。

まず、3D プリント技術を使用した金属製人工インプラントの製造は広く使用されていますが、人工インプラントの設計の最適化と製造についてはさらなる研究が必要です。第二に、生物学的に活性な組織や臓器を生成します。現在、3Dプリント技術を使用して製造された柔らかい半透明の心臓は、患部をはっきりと見ることができ、患部の相対的な位置を1：1の比率で再現できます。シリコンのような素材で作られており、伸縮性があり、切断可能です。

3Dプリント技術を使用して作られた硬質心臓モデルは、心臓の房室構造を持ち、心臓の複雑な形状と内部空洞を完全に表示でき、教育や展示に使用できます。 3Dプリント技術で作られた柔らかく透明な肝臓は、がん部位や血管が鮮明に見え、病変部位の相対位置を1:1で再現しています。シリコンのような素材で作られており、伸縮性があり、切断も可能です。 3Dプリント技術で作られた柔らかく透明な腎臓には、腎杯と腎結石がはっきりと見えます。シリコンのような素材で作られており、伸縮性があり、切断可能です。デジタル 3D プリント技術は、口腔科学の分野でも広く利用されており、たとえば、医師の要件に応じてさまざまな複雑なパーソナライズされた修復物を製造したり、パーソナライズされた義歯を印刷したりできます。
2012年、Figliuzziらは3Dプリントインプラントを使用した即時インプラント手術を完了しました。顎顔面外科における初期の応用は主に試作と模型手術であり、そこから個別の修復物が設計され、製造されました。 1:1 の精密モデルにより、医師は手術前に病変を視覚的に確認し、正確な手術計画を立て、個別の修復物の設計と製造を支援することができるため、手術がシンプルで簡単になり、手術時間が短縮され、患者の外観と機能をより理想的なレベルに回復できます。 2011 年 6 月、3D プリント技術を使用して行われた世界初の個別化全下顎移植手術により、患者の話す能力と食べる能力が回復しました。デジタル 3D プリント技術は医療に大きな影響を与えるでしょう。
3. OSAHS の治療におけるデジタル 3D 印刷技術の応用<br /> デジタル 3D プリント技術は、OSAHS 治療手術のさまざまな段階で広く使用されています。欧米の先進国では、OSAHSの治療におけるデジタル3Dプリント技術の役割が学界で広く認識されており、臨床治療において良好な成果を上げています。我が国では、3D プリント技術が最初に適用され、目覚ましい成果を上げています。状態を評価する際、医師はデジタル 3D プリント技術で得られたモデルを使用して、顎顔面領域の軟部組織と硬部の変形を理解し、閉塞の位置を正確に特定します。デジタル 3D 印刷技術は、手術プロセス全体をシミュレートし、医師が手術の難易度を予測し、手術計画を調整し、手術の予測を行うのに役立ちます。手術中、デジタル 3D 印刷技術は重要なガイドの可能性を秘めています。 3D テクノロジーを使用して作成されたガイドとテンプレートは、骨切りの位置を確認し、最終的に正確な手術を実現するのに役立ちます。

現在、デジタル 3D プリント技術は、OSAHS の外科的治療において主に以下の側面に反映されています。
（１）術前の３D気道状態の評価
（２）手術プロセスをシミュレートし、手術設計計画を最適化する。
（３）個人に合わせた気晴らしを作る
（4）手術中の骨切りガイドを印刷し、カスタマイズされたチタン固定プレートを作成し、手術の精度を向上させ、手術時間を節約する。
（５）術後の気道改善と顔面形状の変化を予測する。
OSAHS 患者の一種は、顎関節強直を伴う小顎症を患っています。このタイプの患者は口を開けて歯型を取ったり、模型手術を行ったりすることができないため、手術のシミュレーションと設計が特に困難です。デジタル 3D 印刷技術はこれらの問題を簡単に解決できます。 3D プリント技術は顎の模型を作ったり手術をシミュレーションしたりするために使用できます。コンピュータソフトウェアを使用して手術計画を設計およびシミュレーションし、骨の移動と咬合の調整を実行できます。 3D プリントと組み合わせた手術ガイドの作成により、コンピューターシミュレーションによる手術を実際の手術に正確に転送でき、手術の効率と精度が向上します。

デジタル 3D 印刷技術は、OSAHS の治療に広く使用されています。その特性により、OSAHS の治療への応用の鍵は、医師とエンジニアの緊密な協力にあります。医師は、デジタル 3D 印刷技術の利点を最大限に引き出すためにエンジニアの支援を必要とし、エンジニアは医師が設計した手術計画を完全に理解します。デジタル技術の利点を最大限に引き出すことは非常に重要です。設計段階では、医師は患者の CT または MRI データに基づいて手術を計画する必要があり、同時にエンジニアと効果的にコミュニケーションを取る必要があります。

その後、エンジニアは手術計画に基づいてデジタル技術を使用して医師のアイデアを完成させ、手術プロセスをシミュレートし、3Dプリント技術を使用して医療モデルを印刷しました。その後の臨床応用段階では、医師が完成品を評価し、手術中に設計コンセプトを完成させるという目標を達成するために調整を提案します。 OSAHS におけるデジタル 3D 印刷技術の応用の鍵は、医学と工学の融合にあります。デジタル 3D 印刷技術の特性に対する深い理解、適切な適応症の選択、そして優れた医学と工学の融合は、デジタル技術が OSAHS の治療において最大の効果を発揮するための前提条件です。科学技術の進歩と急速な発展の現状において、デジタル 3D プリント技術は大きな活力を持ち、OSAHS の治療や医療分野全体において幅広い応用の見通しを持っています。

著者: Su Zhongping、Yu Bo、第四軍医大学口腔医学部頭蓋顎顔面外傷形成外科出典: Chinese Journal of Practical Stomatology 詳しい読み物:
【分析】口腔・顎顔面治療における3Dプリント技術の応用の進歩

[分析] デジタル3Dプリント技術のOSAHS治療への応用

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