金属3Dプリント技術による大腿骨ステム人工器官の移植後の緩みの改善

人工股関節全置換術または半人工股関節インプラントは、高齢者の大腿骨頸部骨折などの疾患の治療に重要な方法であり、臨床治療で広く使用されています。しかし、治療件数が増えるにつれて、治療失敗件数も徐々に増加しており、その中でも大腿骨ステム人工関節の緩みや沈み込みが治療失敗につながる原因の一つとなっています。アンタークティック・ベアは以前、中国で3Dプリントによる全股関節置換術や半股関節インプラント手術の成功例をいくつか報告した。

そのため、大腿骨ステムプロテーゼの緩みのリスクをいかに低減し、インプラントの寿命を延ばすかが、大腿骨ステムプロテーゼの設計・製造において解決すべき課題となっている。アイルランド国立大学のバイオメカニクス研究センターと英国の3T社は、金属3Dプリントの利点に基づいて大腿骨ステム人工器官の設計を最適化し、人工器官の固定効果の向上の観点から股関節インプラントの寿命と成功率を向上させました。

表面孔＋一体型プロテーゼ

アイルランド国立大学の生体力学研究センターは、大腿骨ステム人工器官の不十分な一次固定と、外科的移植後の人体における不十分な二次固定が、大腿骨ステム人工器官の緩みや故障の原因の 1 つであることを発見しました。人工器官の一次固定と人工器官移植後の二次固定が良好であれば、股関節インプラントの寿命が延び、インプラントの故障により患者が経験する痛みが軽減されます。

人工歯の主な固定は、人工歯の表面コーティングによって生じる摩擦に依存することが多く、場合によっては摩擦が不十分なためにインプラントが緩んだり、故障したりすることがあります。アイルランド国立大学のバイオメカニクス研究センターは、大腿骨ステム人工器官の表面構造を最適化することでこの問題を改善したいと考えており、人工器官と表面構造を製造する方法として金属3Dプリント技術を選択しました。

この研究は、アイルランド国立大学のバイオメカニクス研究センターと 3T の協力により行われ、金属 3D プリント技術が義肢の設計と製造にもたらす独自の利点を共同で研究しました。両者は、股関節ステムプロテーゼの設計を何度も繰り返し、骨とインプラントのインターフェースと Ti6Al4V チタン合金材料の付加製造の一貫性を最適化しました。反復設計を経た大腿骨ステム人工骨頭は、表面に多数の微細孔構造を有し、人工骨頭内部にも相互に連結した孔構造を有しています。

3T は、EOS の DMLS 金属 3D プリント装置を使用して、大腿骨ステム人工器官の製造を完了しました。注目すべきは、大腿骨ステムプロテーゼの微細多孔表面構造は、プロテーゼを加工した後にコーティングによって実現されるのではなく、金属3Dプリンターでプロテーゼと同時に製造される一体構造であることです。この構造により、インプラントの固定が容易になるだけでなく、全体的な製造コストも削減されます。

アイルランド国立大学のバイオメカニクス研究センターは、3Dプリント義肢の表面構造と、一般的な多孔質タンタルおよびプラズマ溶射技術で製造された表面構造の摩擦テストを実施しました。テスト結果によると、常圧下では、3Dプリント義肢の表面構造は、他の2つの技術で実現された表面構造よりも高い横方向の動きの抵抗を示し、多孔質タンタル表面よりも最大74％、プラズマ溶射コーティングよりも最大246％高くなりました。これは、金属3Dプリント技術を使用して作られた義肢が、より優れた初期固定効果を提供できることを意味します。プロテーゼ内部の相互接続された気孔構造は、体内の骨細胞の成長とインプラントプロテーゼの二次固定に役立ちます。

市場調査によると、インプラントの複雑な気孔構造の製造における利点を生かして、金属 3D プリント技術は股関節インプラント製造分野に応用され、商業化されています。中国で CFDA に承認された最初の 3D プリントインプラントは、股関節インプラントの寛骨臼カップです。 3Dプリントインプラントに興味のある方は、2017年中国国際整形外科インプラントおよび生体材料会議・展示会と2017年中国国際整形外科技術・成果展示会に注目して、インプラント業界の最新動向、インプラント材料、製造技術と応用、その他の上流および下流の業界情報を十分に理解し、3Dプリントインプラント市場をさらに理解することができます。

2017年中国国際整形外科インプラントおよび生体材料会議および展示会

BoneTec-China 2017「2017年中国国際整形外科インプラントおよび生体材料展示会」は、整形外科生体材料の産業チェーン全体を基盤とし、整形外科生体材料の分野での調達、互恵協力、学習、コミュニケーションのための産業展示会を創設し、中国の整形外科インプラントおよび整形外科生体材料の分野で、ソースからターミナルまでの産業チェーン全体のワンストップ調達プラットフォームに発展することを約束します。 BoneTec-China は、世界中から出展者と来場者を招待し、資格のある展示会バイヤーに一連の優れたバイヤーサービスを提供して、各出展者とバイヤーに海外市場を拡大し、世界の業界の最先端の成果について学ぶ絶好の機会を提供します。 BoneTec-China 2016 は、バイヤーの購買チャネルを拡大するとともに、バイヤーが上流および下流の業界と会い、市場情報を収集し、業界、学界、研究、医学の間で綿密な交流を行うためのワンストップ整形外科用バイオマテリアル取引プラットフォームも構築します。 BoneTec-China 2017 の出展者には、整形外科用生体材料の基本原材料、生体材料の加工と準備、整形外科用 3D 印刷、表面処理、契約製造、整形外科用インプラントなど、整形外科用生体材料産業チェーン全体が含まれます。来場者は、整形外科用生体材料の上流および下流企業、整形外科研究開発機関および大学、臨床医、病院代表者、報道機関などから集まりました。現在、BoneTec-China「中国国際整形外科インプラントおよび生体材料展示会」は、毎年中国本土、香港、台湾、米国、英国、オーストラリア、日本、ドイツなどの国や地域から出展者を集めています。これは中国で影響力のある整形外科生体材料展示会であるだけでなく、業界関係者もその高い専門性と影響力を高く評価しています。同時期に開催されたいくつかのサミットフォーラムでも、展示会の技術的内容が充実しました。

展示会開催日:
2017年4月21日～22日の上海営業時間（入場無料）：
午前9時30分～午後5時30分

2017年中国国際整形外科技術・成果展
ORTHO-CHINA は整形外科産業チェーン全体を基盤とし、産業チェーンの上流と下流における補完的リソースの協力と取引プラットフォーム、業界専門情報の配信プラットフォーム、業界の学術と技術の交換プラットフォームの構築に取り組んでいます。 ORTHO-CHINA は、整形外科分野のさまざまな発展段階にあるさまざまな部門に最適なパートナーを見つけるために、世界中から出展者と専門家の来場者を招待します。

展示会開催日:
2017年4月21日～22日の上海営業時間（入場無料）：
午前9時30分～午後5時30分

参考文献:
オステオアンカーテクノロジー
医療用インプラントの改良に向けた付加製造ソリューション
人工股関節置換術後の人工関節の緩みの原因分析と人工関節設計の考え方

出典: 3Dサイエンスバレー

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