劉中軍の3Dプリント人工椎骨が「中国の背骨」を支える

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-4-1 09:52 に最後に編集されました。

北京大学第三病院整形外科部長の劉忠軍氏は、今年で医師生活35年目を迎えます。 35 年間の努力と勤勉さにより、彼は脊椎腫瘍治療の分野で国際的に有名な専門家になっただけでなく、我が国における整形外科用 3D プリントインプラントの臨床研究開発と応用の先駆者でもあります。同氏が率いる研究チームは3Dプリント技術を応用し、医療分野で多くの「世界初」を達成した。中でも、世界初の金属3Dプリント人工椎骨は海外の同業者から賞賛されている。

中国に戻ったとき、飛行機の乗客は半分にも満たなかった。

私は医学のバックグラウンドを持たない家庭に生まれました。北京の西直門の近くで小学校と中学校を卒業しました。1977年に卒業したとき、大学入試が再開されました。私はとても静かで、数学が好きで、実務能力が強かったので、先生は私に北京医学院（現在の北京大学医学部）への入学を勧めました。卒業後、私は北京大学第三病院に配属されました。当時、北京大学第三病院の整形外科はすでに有名で、国内で初めて手術で頚椎症を治療した病院でした。私はこの科が好きでしたが、新設された脳神経外科にはもっと若い大学生が必要でした。病院の慣例に従って、研修医時代には胸部外科、整形外科、泌尿器科、麻酔科などをローテーションしました。その結果、整形外科は私を再び呼び戻し、最終的に整形外科医になりました。

1988年に私はアメリカに留学しました。翌年の9月に中国に帰国したとき、中国では海外留学が流行っていて、海外に留学した後、帰国したくないという人が多かったのです。その年、アメリカは、その期間中にグリーンカードを申請した人には制限なくグリーンカードが与えられるという特別政策も導入しました。当時、アメリカのクラスメイトは皆、私に残るよう勧めてくれましたが、私はアメリカでは非常に難しい整形外科医として働き続けたいと思っていました。私は医学を勉強しましたが、この職業を辞めるのは大きな無駄になるでしょう。それに、当時アメリカにはすでに優秀な医師がたくさんいて、私のような人を必要としていなかったのです。しかし中国ではそうではありませんでした。その年の9月、私が定刻通りに中国に戻ったとき、飛行機に乗っていたのは乗客の半分以下でした。

今振り返ってみると、私が下した選択は正しかったと今でも思っています。そのクラスでは、クラスメイトの半分が海外へ行きました。国内に残った人たちは医療関係の仕事をしています。海外へ行った人たちのほとんどはキャリアを変えました。キャリアを築くという野心を持って海外へ行きましたが、結局は生き残るために戦うことしかできませんでした。その後、私はアメリカ、イギリス、カナダで頻繁に勉強し、研修しました。当時、中国の設備、技術、学術レベルは非常に低く、このギャップを目の当たりにしたことが私のモチベーションになりました。

この子は頸椎に悪性腫瘍がある

2014年5月、ある患者がやってきた。身長1.8メートルの学生で、クラスメイトとサッカーをしている時に頭をぶつける動作をした。その時は違和感はなかったが、翌朝、首が痛くなり始めた。家族は首が凝っているだけだと思い、あまり真剣に受け止めなかった。その結果、1か月以上経っても「首が凝る」ことは治らず、全身が麻痺し始めた。その後、故郷の山東省の病院で検査を受けたところ、軸骨折であることが判明した。軸骨折とは、第2頸椎の峡部に発生する骨折を指します。人間の頸椎は 7 つのセグメントで構成されており、そのうち上部の 2 つの頸椎は特殊な形状をしているだけでなく、頸椎の可動範囲の 50% を占めています。上部頚椎に相当する頚髄には、心拍と呼吸の中枢があり、生命中枢とも呼ばれています。この中枢が損傷すると、人の呼吸や心拍にすぐに問題が生じ、すぐに死に至ります。

現在、このタイプの骨折は、高速道路での交通事故、急ブレーキ時の首の過度な伸展、高所からのダイビングでの事故などの外傷で主に見られ、高レベルの脊髄損傷を引き起こし、重要な中枢に影響を与えて急死を引き起こすこともあります。この子の負傷は非常に特殊な部位で、容態は深刻でした。ここで画像検査を受けたところ、軸椎に腫瘍がある可能性が強く示されました。その後、穿刺生検で「ユーイング肉腫」であることが確認されました。これは悪性度が高く、転移が早い腫瘍です。治療の鍵は外科的切除です。

しかし、腫瘍の位置は脊髄、神経、重要な血管に近く、非常に危険であったため、手術は非常に困難でした。過去には、チタン合金メッシュケージに骨を充填して元の椎体を置き換えるという国際的に一般的な方法がありましたが、手術後、チタン合金メッシュケージに隣接する椎体が潰れやすく、椎間高を維持するのが難しく、患者に大きな苦痛をもたらしました。私たちは彼の椎骨に対して前方アプローチと後方アプローチの2つの手術を行うことに決めました。まず、椎骨の周りの神経、頸動脈、その他の重要な構造をゆっくりと剥がし、最終的に癌部位に到達しました。悪性腫瘍によって侵食された椎骨を完全に除去し、3Dプリント技術で作られた人工椎骨を第1椎骨と第3椎骨の間に置き、チタン合金のネジで固定しました。手術は無事に完了しました。

私たちがあえてこの試みをしたのは、4年間3Dプリント脊椎インプラントの研究と探求を続け、世界トップの脊椎手術ジャーナルに関連記事が掲載されていたからです。この手術は、脊椎腫瘍治療後の安定性を再建するための脊椎手術インプラントとして3Dプリント人工カスタマイズ軸椎を応用した世界初の手術となるはずです。手術から1か月以上経って、子供は北京大学第三病院の門を自力で歩き出しました。

3Dプリント技術は私たちを「世界初」にします

整形外科における 3D プリント技術の応用は、私がずっと夢見てきたことです。 3Dプリントの概念は19世紀に形成され、関連技術は20世紀に徐々に現実のものとなりました。それが真に応用され、推進されたのは21世紀になってからでした。医療分野全体において、整形外科の専門的特性は3D技術の特性と非常に一致しているため、3Dプリントは整形外科の分野でより早く応用され、より速く推進されてきました。脊椎腫瘍の手術では、まず腫瘍を切除する必要があります。人間の背骨の形状は非常に不規則であり、従来の製造方法では、移植後に部分的なフィット感しか得られず、硬さが大幅に低下します。インプラント手術後、ゆるみが生じることがあります。脊椎や神経と密接な関係のある部位では、わずかなゆるみでも患者に大きな痛みを引き起こす可能性があるため、手術が完了しても、今後の回復に多くの問題が生じます。

3Dプリント技術といえば、誰もがプラスチックを素材として思い浮かべます。しかし、医療、特に整形外科用インプラントの分野では、3Dプリント技術で使用される素材は人体との適合性が高いチタン合金です。このように、3D技術を使用して、患者の解剖学的構造と非常に一致するチタン合金インプラントを印刷することができます。もう一つの利点は、人間の骨には気孔があり、骨細胞の成長のためのスペースを提供していることです。3Dプリントされた人工インプラントは、骨組織と同様の気孔を持つように作ることができるため、骨細胞の成長が可能になり、実際の骨と人工インプラントの融合が促進され、強度の点で大きな利点があります。

2010年から2013年にかけて、私たちは脊椎手術用の3Dプリントインプラントに関する研究を10件以上実施し、羊を使った動物実験では有望な結果が示されました。 2012年に人工寛骨臼、頸椎椎体間固定装置、人工頸椎が正式に臨床観察に入りました。 2012年12月、北京大学第三病院で、頸椎症を患う54歳の女性患者が、世界で初めて3Dプリントされた頸椎インプラントを移植された。

彼女が受けた手術は、上部頸椎1個と下部頸椎3個を連続的に切除するものでした。3D技術がなかった昔、このような広範囲の頸椎切除再建手術は世界でも珍しく、この手術を行える病院と医師は世界でもほんの一握りでした。3D技術の助けを借りて、私たちは世界最高の手術を行うことができました。

「フォロワー」から「リーダー」へ

2014年には、前述の軸椎腫瘍の少年に対して、3Dプリント技術を用いた世界初の環軸椎悪性腫瘍治療の症例を完成させました。 2016年、私たちは世界初となる3Dプリントによるカスタマイズされた5セグメント19センチの脊椎インプラント手術を完了しました。患者の姓は袁さんで、退院後7か月で経過観察のために来院しました。彼はすでに毎日子供を幼稚園に送り迎えし、車を運転し、自転車に乗り、家事もできるようになったと話してくれました。

2010年から2011年にかけて、当社は股関節置換術用寛骨臼カップ、椎間固定装置、頸椎椎間板切除術後の人工椎骨など、初期の3Dプリント製品を設計・開発しました。そのうち、寛骨臼カップは2015年に国家食品医薬品局（CFDA）に登録製品として承認されました。これまでに、中国では数千件の症例で使用されています。2016年には、3Dプリント椎間固定装置がCFDAの臨床使用承認を受けました。

人々は常に医療費が高いと感じています。重要な理由の1つは、過去数十年間、医療業界の発展と進歩が主に外国の技術の導入に依存してきたことです。高級医療機器や器具は外国製品が主流です。これらの高級製品のコストは、大多数の患者にとって手の届かないものです。整形外科手術を例に挙げると、費用の70〜80％以上が医療消耗品に費やされています。国産品は安価ではあるものの、現在伝統的な技術で生産されている製品は比較的低品質であり、患者は受け入れたがらない。

革新的な医療製品がこの状況を変えました。独自の知的財産権を持つ国産製品は、価格優位性と技術優位性の両方を持つことができます。当社が独自に開発した3Dプリント股関節寛骨臼を例に挙げてみましょう。輸入品の寛骨臼は3万元ですが、国産の3Dプリント寛骨臼はわずか1万元です。国産寛骨臼が市場に投入されて以来、2,500件以上の症例に使用され、非常に満足のいく結果が得られています。さらに、国産の革新的な製品が市場に参入すると、外国製品はプレッシャーを感じ、積極的に価格を下げることが多く、それが中国の患者に利益をもたらします。

3Dプリント技術の臨床応用研究をマスターすることで、新たな世界医療技術競争において戦略的主導権を獲得し、わが国の医療が世界の医療技術の新たな発展方向を追うだけでなく、世界の医療技術をリードする方向に転換し、まるで「カーブで追い抜く」ような驚きの展開を迎えることができるでしょう。

私は外科医ですが、手術に執着しているわけではありません。

私はメス外科医としてスタートしましたが、手術に執着しているわけではありません。いつか外科医がメスを完全に手放し、腫瘍を取り除くためにこの無力で侵襲的な方法を使わなくなることを夢見ています。現在の医療水準から判断すると、手術は効果的ではあるものの、それに伴う外傷、出血、精神的苦痛は患者にとって大きすぎるのです。

ところで、私は全国人民代表大会でも言及しましたが、病気をより良く治療し、命を救うために、自己血輸血を推進すべきです。なぜなら、脊椎手術では輸血が必要になることが多いからです。同時に、私は若い同僚たちにも思い出させておきたいことがあります。外科手術の技術やテクニックの向上に満足しすぎないでください。脊椎腫瘍の低侵襲性および非侵襲性治療の追求にもっと力を注ぐべきです。メスを手放すことは、外科医にとって最高の境地かもしれません。医師として、あなたは思いやりの心を持つべきです。脊髄腫瘍の患者の苦痛と絶望の表情を見ると、彼らがそこに座って死を待つのを我慢することはできません。「医者は患者を神様のように扱うべきだとよく言われますが、実際、患者も医者を神様のように扱っています。患者の病気を治すことができれば、患者は本当にあなたを救世主とみなすでしょう。医師として、命を救い、傷ついた人を癒す責任を負い、患者の信頼と期待に応えなければなりません！」

出典: 3D Printing Online 詳しい情報:
北京大学第三病院整形外科部長の劉中軍氏：3Dプリントは患者に朗報をもたらす 2つのセッションの代表である劉中軍氏：医療用3Dプリントは追随から主導へと変わるべきである

劉中軍の3Dプリント人工椎骨が「中国の背骨」を支える

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