中国における3Dプリント脊椎インプラントの研究開発と応用の現状

この投稿は、Little Soft Bear によって 2016-11-21 10:07 に最後に編集されました。

さまざまな業界で 3D プリントが継続的かつ徹底的に応用される中、Antarctic Bear は、医療生物学の分野で 3D プリント技術の推進が特に急速に進んでいることを観察しました。整形外科用インプラントには、脊椎インプラント、関節インプラント、外傷インプラントの 3 つの主なカテゴリがあります。世界市場では、脊椎インプラントの市場規模は関節インプラントに次いで 2 番目に大きいです。次に、3Dプリント脊椎インプラントの国内研究開発について見てみましょう。

脊椎再建手術で通常使用される人工椎骨インプラントは、工場での大量生産に依存しており、製造の時間と場所に制限があるだけでなく、標準化された製品であるため、使用時に手術の難易度とリスクが高まります。そのため、医療業界では、パーソナライズされた脊椎インプラントの設計と製造方法を研究し、検討し始めました。選択的レーザー溶融法と電子ビーム溶融法に代表される金属3Dプリント技術は、金型を必要としないデジタル製造技術であり、小ロットのカスタマイズ製品製造の利点とインプラントのバイオニック気孔構造を実現できる能力により、脊椎インプラントの製造分野に徐々に参入しています。

国際的に見ると、近年米国 FDA が承認した 3D プリントインプラントの大部分は脊椎インプラントです。たとえば、2016 年には、Tesera™ SC 3D プリント多孔質チタン頸椎椎間固定装置、4WEB の 3D プリント脊椎インプラント、および K2M の 2 つの 3D プリント脊椎インプラントが FDA に承認されました。中国では、北京大学第三病院整形外科と北京愛康易成が共同開発した金属製3Dプリント人工椎骨が中国CFDAの承認を受けており、これにより3Dプリント脊椎インプラントが中国市場に参入する好機が開かれた。良いニュースはすでに届いています。今後、さらに多くの 3D プリント脊椎インプラントが市場に投入されるでしょうか? 3Dサイエンスバレーは、国内の医療機関が申請した3Dプリント脊椎インプラントの特許から、多くの国内医療機関が3Dプリント脊椎インプラントの設計と製造について研究を行っていることを知りました。今回の記事では、3Dサイエンスバレーは深セン第二人民病院が認可した個別化脊椎インプラントの特許について言及し、中国におけるこの分野の研究成果をバレーの仲間と共有します。

利点は、パーソナライズされたバイオニックな毛穴構造にあります

長い間、人工椎骨、チタンメッシュ、自家骨、同種骨、骨セメントと前部プレートおよび（または）後部椎弓根システムの組み合わせが脊椎再建の主な方法となってきました。しかし、患者に合わせた人工椎骨が不足しているため、外科医は手術中に患部を測定し、患者に合わせた人工椎骨を設計する必要があります。このアプローチは、手術の難しさとリスクを間違いなく高めます。

医療界では、外科医が脊椎再建手術を迅速かつ安全かつ正確に行うことができるパーソナライズされた脊椎インプラントの必要性が高まっています。医療用画像処理やコンピューター支援設計などのデジタル手段によってパーソナライズされ、金属 3D 印刷技術によって直接製造されるパーソナライズされた脊椎インプラントの利点が徐々に認識されつつあります。

この需要に基づき、深セン第二人民病院はCT三次元再構成、コンピュータ支援設計製造技術（CAD/CAM）、3Dプリントなどのデジタル技術を使用して、手術前に患者の脊椎を三次元で再構成し、病状を十分に把握し、コンピュータ支援技術を使用して情報を出力し、患者の病気に適した材料を選択し、3Dプリント技術を使用して患者に適した個別の椎骨を迅速に印刷します。

まず患者のデータを取得することが最優先です。具体的な方法は、まずCT断層撮影を使用し、画像の各層を選択的に編集して処理し、冗長なデータを削除して平滑化します。次に、3D設計ソフトウェアを使用して、病変椎骨に隣接する解剖学的構造を含む個別の脊椎インプラント3次元モデルを設計します。完了後、3Dプリントに使用できる.STL形式のファイルを出力します。インプラントの製造に使用される 3D 印刷技術は選択的レーザー溶融技術であり、印刷材料は弾性率が低く、強度が高く、生体適合性に優れたチタン合金粉末材料です。

高度にカスタマイズできるという利点に加えて、上記の方法で設計および製造された脊椎インプラントには、プリンターが椎体を多孔質の「ハニカム」構造に成形するという利点もあります。これらのハニカムの細孔は人間の骨のバイオニック構造であり、細孔のサイズは制御可能です。深セン第二人民病院は、設計および印刷中にサイズを100umに制御しました。このようなバイオニック孔構造は、椎体内の細胞の自由な成長を保証し、骨移植の融合を促進します。また、骨形成タンパク質を内部に配置するキャリアとしても機能し、骨細胞の増殖と分化を誘発するために使用できます。骨細胞の成長を促進することは、患者の回復に有益です。

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してください。Antarctic Bear 3D Printing Networkに注目してください。

Antarctic Bear は、3D プリントのプロフェッショナルメディアプラットフォームです。クリックしてウェブサイト http://www.nanjixiong.com/ にアクセスしてください。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
北京大学第三病院整形外科部長の劉忠軍氏：3Dプリントは患者に朗報をもたらす
K2M、米国で初めて 3D プリントチタン脊椎ソリューションの発売を発表

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