3Dプリント支援による腎温存手術の予備的応用

この投稿は、Dongfang Xiong によって 2016-1-21 15:38 に最後に編集されました。

医療技術の進歩により、ネフロン温存手術（NSS）は徐々に外方増殖性小腎細胞癌の治療に好まれる方法になってきました。 NSS 手術の鍵は、手術前に腫瘍の大きさ、位置、周囲の関係を客観的かつ正確に理解することです。手術前に腫瘍の位置と空間関係をできるだけ詳しく把握しておくと、最善の手術計画の策定や医師と患者のコミュニケーションの効率化、手術リスクの軽減、手術成功率の向上に役立ちます。
3Dプリント技術は、専門的な3D処理ソフトウェアを介して患者のCT画像データを編集し、3Dプリンターに接続して、対象の組織や臓器の物理モデルを再構築することができます。この技術は、国内外で整形外科、脳神経外科、血管外科、心臓外科に応用されています。しかし、泌尿器科手術における3Dプリント技術の応用に関する報告はほとんどありません。当院では、NSS手術と術前の医師と患者のコミュニケーションを支援するために3Dプリント技術を適用しており、現在、予備的な適用結果を報告しています。

3D プリントは、ラピッドプロトタイピング技術の一種です。デジタルモデルファイルに基づいています。3D プリンターを使用してファイル内の断面情報を読み取り、さまざまな液体、粉末、またはシート材料を使用してこれらの断面を層ごとに印刷し、さまざまな方法で層を結合して固体技術を作成します。パーソナライゼーションと高い忠実度の利点があるため、医療分野で広く使用されています。

この研究で使用した印刷モデルはABS樹脂で、製品サイズが安定し、表面光沢が良く、価格が安いなどの利点があり、現在広く使用されている熱可塑性エンジニアリング材料です。この材料の印刷時間は短く、通常、腎臓1個を印刷するのに約10時間しかかからず、臨床手術の要件を満たしやすくなります。

同時に、この研究では新しいタイプの個別製造モデルを開発します。一般的な技術的ルートは、次の 2 つのステップに要約できます。(1) CT 画像に基づいて、Mimics ソフトウェアを使用して再構築し、STL 形式のデータファイルを 3D プリンターに直接出力します。(2) ABS 樹脂を使用して、熱溶解積層法に基づくオープンソース 3D プリンターでモデルの 3D 成形を実行します。このプロセスにおいて、当社の最も独創的な点は、従来の 3D 印刷プロセスでの内部サポート材料の印刷を排除し、血管と収集システムが臨床の現実により即した中空の管状構造を表現できるようにすることです。

この研究の設計には次のような利点があります。

（１）私たちが再現したスケールモデルは、実際の悪性腫瘍と非常に一致し、手術中に確認される5mmの標準CTスキャン画像を使用しています。プロセス全体で追加の画像を必要とせず、患者の放射線被曝時間を短縮し、経済的コストを削減できます。

（２）腎臓の正常実質と腫瘍を別々に再建することで、悪性腫瘍の浸潤の深さを明確に観察することができ、手術時の出血や術後の尿漏れに大きな意義がある。部分腎切除術後の合併症の発生には一定の予防効果があり、手術の成功率を向上させ、術後合併症の発生率を低下させます。本研究の患者 6 名の術中出血量の平均は 135 ml で、術後に合併症は発生しませんでした。

（３）モデル上で腫瘍と腎門血管との距離を測定し、対応する手術リスクを推定することができる。距離が近すぎるとNSS手術のリスクが大幅に増加するため、比較的リスクの低い手術方法への変更を検討する必要がある。本研究では、6人の患者全員が手術前に手術リスク評価を受け、NSS手術に適していると判断された。

3D プリントを使用して個別の比例図形を再構築します。腎臓と腫瘍のモデルは、病変と周囲の健康な組織との関係を直感的に示し、患者がNSSの基本原理をよりよく理解して治療計画を受け入れることを可能にし、医師と患者間のコミュニケーションを鮮明かつ容易にし、患者の治療コンプライアンスと医師の治療に対する評価を向上させます。この研究では、患者とその家族の両方が、印刷されたモデルによって腎臓腫瘍と手術の選択肢についての理解が深まったと述べています。

3D プリントは既存の医療実践モデルを変え、患者の検査を抽象的な 2 次元画像から患者の組織や臓器の 3 次元再構成モデルのレベルに引き上げます。 3D プリントモデルは泌尿器科における NSS 手術を補助できるだけでなく、経皮的腎腫瘍生検や経皮的高周波アブレーションなどの他の手術にも使用できる可能性があると考えています。
出典：中国外科ジャーナル

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