医療用3Dプリント：大きな可能性、しかし多くの障害

ResearchandMarketsが最近発表したレポート「世界の3Dプリント材料市場の分析と予測（2016年～2022年）」によると、世界の3Dプリント材料市場は2022年に15億2000万米ドルに達し、歯科・医療業界が重要な原動力となる見込みです。

そしてつい最近、3D プリンティングと医療分野の組み合わせが新たな一歩を踏み出しました。

上海交通大学医学部付属仁済病院南キャンパス泌尿器科は、世界で初めて3Dプリント技術を尿路疾患の治療に応用することに成功し、先週の医療ニュースで注目を集めた。

世界初の3Dプリント尿路疾患を例にとると、手術はもともと仙骨神経刺激装置の埋め込み手術であり、これは新しい低侵襲治療法である。つまり、小さなプログラム可能な装置を臀部に埋め込み、遠隔の外部装置で制御して、尿失禁や便失禁の患者の症状を治療する。この装置にはパルス発生器、電極、およびこれら 2 つを接続するワイヤが含まれており、臨床現場で広く使用されています。

関係する医師に相談したところ、このタイプの手術は低侵襲技術であり、従来の技術に比べて大きな進歩を遂げているものの、まだいくつかの問題があることがわかりました。「人間の仙骨孔は非常に狭いため、手術中に穿刺して電極を埋め込むことは極めて困難で数時間かかるだけでなく、医師と患者を放射線リスクにさらす可能性もあります。」

泌尿器科副主任医師の呂建偉氏によると、この手術で使用された3Dプリント技術は実物を正確にシミュレートし、患者の仙骨神経と仙骨孔の解剖学的特徴を完全に理解できるため、医師がインプラント計画を研究し設計することが容易になるという。この技術では、予約した箇所にカスタマイズされた3Dモデルと電極を穿刺して埋め込むだけで済み、治療時間は5分以内に短縮されます。

これは間違いなく精密医療の大きな前進だ。公式ウェブサイトによると、同病院は現在、この技術の国内特許を申請中だという。「精密医療と迅速なリハビリテーション医療に対する人々の需要により、3Dプリント技術の応用はますます広範囲に広がり、医療分野の発展におけるホットスポットの1つになるだろう」と泌尿器科部長の薛偉氏は述べた。

医療と3Dプリントの3つの可能性

実は、3Dプリンティングは1990年代に誕生しており、近年のメーカー文化の普及により、この業界はさらに注目を集めるようになりました。 3Dプリンティングの応用分野は、産業レベルから消費者レベルまで非常に幅広く、現在の市場を見ると、医療との組み合わせは「浅いものから深いものへ、簡単なものから難しいものへ」であり、次の3つの側面が含まれます。

1つ目は外部機器であり、医療分野における3Dプリントの初期の応用分野でもあり、主に「補助」の役割を果たします。例えば、3Dモデル、リハビリ補助器具など。

このタイプのアプリケーションは実装が比較的簡単で、汎用性も高いです。たとえば、非営利団体の e-NABLE は、わずか 100 ドル程度の低コストで障害のある子供用の義肢を製造しています。例えば、中南大学湘雅病院は昨年、外科医の手術を支援するために3D技術をうまく活用しました。しかし、このプロセスは、手術前の3D視覚化技術モデリングと、手術計画のための3Dプリントモデルの使用のみを含んでいました。実際には、これはまだ手術を支援する手段であり、3Dプリントの初期段階にあります。

2 つ目はインプラントです。インプラントの最も一般的な用途は歯科と整形外科ですが、現在では人体内でも使用され始めています。

Leifeng.comによると、済南仁済病院は昨年、3Dプリントを使った左心耳閉塞手術を実際に成功させたという。この処置は、心房細動患者の血栓塞栓症による長期障害や死亡のリスクを軽減するために使用される低侵襲処置でもあります。現在、臨床的に実証され、国内の病院に導入されている治療法はWATCHMAN occluderですが、左心耳の形状は個人差があり、植え込み時には患者の左心耳の形態をよく理解する必要があります。手術中、医師は患者の左心耳の詳細なCTスキャン画像を使用して、3Dプリンターで左心耳の閉塞モデルを作成し、個別の手術計画を立てました。

医療用途における 3D プリンティングの第 3 段階はバイオプリンティングです。これは、体組織溶液とインクジェット技術を使用して、血管、神経、皮膚などの臓器を直接印刷するものです。このバイオエンジニアリングの応用は研究開発段階にあり、臨床現場ではまだ本格的に使用されていません。

さらに、3Dバイオプリンティング技術を使用して、医師が新薬の有効性を評価するのを支援する研究もあります。印刷された組織は、さまざまな臓器での薬物相互作用をリアルタイムで監視し、反復をスピードアップできます。

プロモーションにおける3つの大きな困難

仁済病院は昨年3Dプリント手術を成功裏に実施しましたが、1年以上経っても大規模な普及には至っていません。 3DプリンターメーカーFormLabのCEOであるChen Lianghong氏によると、病院での手術に3Dプリントをうまく適用するには3つの困難があるという。

まず、設備技術がまだ成熟していません。病院に導入する資格を得るために、3Dプリント設備は、まず製品の精度を確保し、次に面倒な審査プロセスを経なければなりません。

医療分野ではミスが許されず、現在の3Dプリント技術の成熟度は十分ではありません。外科手術レベルの精度を実現できる3Dプリントメーカーはごくわずかです。 ISO 申請の承認には最低 1 年、長い場合は数年かかります。煩雑なポリシー審査プロセスにより、技術の普及と応用が遅れていることは間違いありません。

FormLab の歯科用材料 Dental SG 樹脂を例にとると、製品の不合格を防ぐために、3D プリント材料は使用前に ISO の品質システム認証に合格し、製品の生体適合性を確保する必要があります。これは歯科材料の場合も同様であり、体内に埋め込まれる 3D プリントされた材料の場合も同様です。

第二に、医師の教育・研修システムを改善する必要があります。「現在、3Dプリントに関する外科トレーニングは比較的少ないです。大規模な普及と応用を実現するには、医師の専門的な指導と切り離せません。現在、病院における3Dプリント技術はまだ研究の初期段階にあります。」

年齢を重ねると知恵がつくというのは本当ですが、経験豊富な医師はすでに独自の手術習慣を形成しており、関連する3Dプリント技術を受け入れてもらうのは比較的困難です。比較的挑戦的で革新的な若者は、まだ主治医になろうとする能力がなく、これも3Dプリント関連技術の推進に困難をもたらします。

その主な理由は、3Dプリンターメーカーがまだ病院と連携しておらず、手術手順の標準化やトレーニングコンテンツの開発ができていないことにある。 3Dプリント手術ソリューションの研究開発は単一部門のレベルに留まっており、好循環を形成できていません。

3つ目の問題は、医療分野での実用化を実現するための3Dプリントのクローズドループがまだ形成されていないことです。医療用3Dプリンターの導入には、かなりの費用もかかります。病院側がオープンマインドで積極的に導入するかどうかも、資金面とコンセプトの試練に直面することになるでしょう。さらに、患者にとって、伝統的な保存的治療は比較的成熟したものになってきています。この新しい手術はカスタマイズされており、費用がかかり高価であるため、普及の障害にもなっている。医師、患者、3D プリントソリューションプロバイダーを、3 者すべてにオープンで受け入れられる方法で結び付ける方法も、病院が将来直面する必要がある重要な課題です。

SmarTech Marketsが発表した関連レポートでは、医療市場が3Dプリント業界の約37％を占めると指摘されているが、業界の認知度、原材料費、材料の適合性、業界のサポートなどにおいて依然として障害があり、3Dプリントの医療への応用は新聞で見かける新しい情報に過ぎない。仁済病院の成功物語が医療現場で話題にならなくなったら、その頃には3Dプリントが医療現場で一般的な治療法になっている可能性が高い。

出典: Leifeng.com

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