金属3Dプリントが硬組織治療の新時代を切り開く

パーソナライズされた下顎義歯医療は、21世紀の医療発展の重要な方向です。3Dプリント技術の発展と医療分野における継続的な拡大により、この革新的な技術の硬組織分野への応用が浮上しました。現在、国内の硬組織分野では3Dプリント技術への注目が高まっており、多数の成功事例が出始めています。

3D プリント技術は、複雑な製造プロセスや他のツールの使用を必要とせず、在庫を最小限に抑えることができるため、コストの削減と納期の短縮に成功しています。整形外科用インプラントなどの小さくて複雑な部品の場合、そのメリットは特に顕著です。

現在、多くの外科医が金属 3D プリントを使用してインプラントを作ろうとしており、成功に至ろうとしています。その理由は、金属 3D プリントには主に次の特徴があるからです。

1. 生体適合性金属粉末

表面の隣接細胞や組織から望ましい反応を得る能力は、外科用インプラントの非常に重要な特性です。これは、細胞の挙動（接着、機能変化、形態変化、増殖）が細胞表面の特性に大きく影響される可能性があるためです。表面形態、表面化学、表面エネルギーがインプラントの生物学的反応を左右します。

したがって、インプラントの製造には、純チタンとチタン合金が好まれる材料です。純チタンは耐腐食性が高く、最も生体適合性の高い金属と考えられています。表面が酸化媒体にさらされている限り、安定した不活性酸化物層が自発的に形成されます。バイオメディカルインプラントにより高い強度が必要な場合は、優れた耐疲労性と耐腐食性を備え、比重が比較的低い Ti6Al4V 合金がより良い選択肢となります。

粉末の形で入手可能なその他の生体適合性材料には、ステンレス鋼 316L やコバルトクロム合金などがあります。高度に制御された金属 3D 印刷環境 (中性ガスで満たされ、酸素が制限されている) により、印刷された部品の高純度が保証され、必要な材料特性が維持されます。

2. より安価な「使い捨て」カスタム金属インプラント

カスタマイズされたインプラントを製造する場合、従来の方法では時間がかかり、費用もかかることが多いですが、3D プリントははるかに柔軟性が高く、資本要件が一定範囲に制限され、設計の複雑さが軽減されるため、個人的なカスタマイズが可能になります。

頭蓋顔面プロテーゼは、患者の医療ニーズに適したカスタム製品であり、より迅速な回復を可能にするため、当然のことです。整形外科医は、カスタム形状によって骨にかかるストレスの分散を最適化し、より適切なフィット感を実現し、手術中に外科医が手動で操作する必要がなくなります。失敗のリスクが軽減されるだけでなく、手順の期間と全体的なコストも削減されます。

人工関節部品
3. 3Dプリントと整形外科用金属インプラントの相乗効果

チタンは弾性率が高いため、インプラントと骨の間に弾性の不一致が生じやすく、この材料の使用が制限されます。ヤング率が低いと、骨密度の低下につながる可能性がある「ストレスシールド」（インプラントによる骨の通常のストレスの損失）を回避するのに役立ちます。

金属 3D プリント技術では、構築されるオブジェクトの多孔度を指定できるため、この問題は、多孔構造の体積分率とサイズ分布を変更することで解決できます。実際、多孔質チタンの弾性率は気孔サイズが大きくなるにつれて減少し、インプラントは人間の骨と同様の機械的特性を持つように調整することができます。

さらに、従来、サブトラクティブ製造法を使用して製造されてきた金属インプラントには、インプラントへの骨の成長を促進するために表面に多孔質の表面コーティングが施されていることがよくあります。金属 3D プリントは、高密度の耐荷重構造と精密で相互接続されたオープンポア構造の統合生産を実現し、骨の成長を促し、インプラントとホスト骨の骨の統合を実現します。

最後に、整形外科用インプラントに生物学的固定が必要な場合、金属 3D プリントされた仕上げ済み部品の粗い表面により、下流のスプレー作業が不要になり、時間とコストを節約できます。

骨盤修復部品しかし、現在、3D整形外科プロジェクトの承認プロセスは厳格で時間がかかります。実際、3Dプリント整形外科技術の使用において、世界中の医療業界の応用は同じ出発点にあり、私たちの仕事の一部は海外よりも進んでいます。しかし、海外での審査プロセスは確かに短いです。現在、米国と欧州連合では、3Dプリント整形外科用機器に臨床試験は義務付けられておらず、直接市場に投入できるが、予備的なテストデータが必要である。 3Dプリント整形外科用チタン合金の材質は変わっておらず、プロセスだけが変わっただけであり、人体に使用しても安全であるため、臨床試験なしで販売が承認されていると考えています。

従来の 3D 整形モデルの作成方法では、数百の部品で構成される型を作成し、それを鋳造する必要がありました。精密な処理を経て、1 セットの型を作成するのに数か月かかりました。しかし、3D プリント整形外科では、患者の CT スキャンを撮るだけでデータが生成されます。その後、それをコンピューターソフトウェアに入力し、3D プリンターを使用して 1 日で作成します。

サンシャインデジタルヘルスケア、一部のテキストはインターネットから引用

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