足と足首の手術における3Dプリント技術の応用価値

足と足首は、骨と関節の数が多く、形状が複雑で、サイズが小さいという特徴があるため、この領域の外傷の診断と治療は常に整形外科の分野における困難点の1つとなっています。コンピュータ技術の急速な発展により、3D プリント技術が誕生しました。 3D プリント技術の迅速で個別化された利点のおかげで、足と足首の研究におけるいくつかの困難が克服されました。

1. 足と足首の装具のカスタマイズ

足首および足部の装具は、足と足首の動きを制御するために使用される装置です。関節炎、骨折の修復、足首の変形の矯正に使用できます。大量生産される足部および足首装具の数は限られており、最良の装具効果を達成するための個別的なサービスを提供することは不可能です。カスタマイズされた足部および足首装具は上記の問題を解決しますが、その製造には時間がかかり、高度な職人技が必要です。

3Dプリントされた足部および足首装具は、リバースエンジニアリングとラピッドプロトタイピング技術を採用しており、個別の足部および足首装具の製造の難易度と時間を大幅に削減します。同時に、カスタマイズされた足部および足首装具と同等またはそれ以上の結果を達成でき、圧力耐性とねじれ耐性の点で優れた性能を発揮します。現在、3Dプリント技術を使用して作られた足と足首の装具は、さまざまなテストや実験で良好な結果を示しており、臨床応用の見通しは有望です。

2. 足と足首の骨のモデル

足と足首には複雑な形状の骨が多数あります。この領域の手術には、外科医に確かな解剖学的知識、強力な空間想像力、豊富な臨床経験、そして完璧な術前計画が求められます。上記の条件が満たされていても、患者間の個人差により手術の難易度や手術時間が長くなる可能性があります。

手術前に足と足首の骨の 3D プリントモデルを準備することで、現実的なシミュレーション手術環境が提供され、外科医が手術部位を完全に観察して理解するのに役立ちます。さらに、足と足首の骨の 3D プリントモデルは、術前の整復、術中のプレートとネジの配置、内部固定のシミュレーションにも使用できます。ガイドテンプレートは、骨折の整復、鋼板の事前曲げ、内部固定の位置と角度の決定、骨切りと矯正手術の設計に役立ちます。手術の難易度を軽減し、手術の精度を高め、術中のX線透視の使用回数を減らすことができるため、臨床実践での応用見通しは比較的明るいです。

3. パーソナライズされたインプラント設計

足や足首の怪我は骨の欠損につながることが多く、構造的完全性を回復するには適切な骨移植が必要になります。しかし、足と足首の骨の構造は複雑で、骨の欠損部の形状も不規則であるため、手術中にインプラントを整形するのに多くの時間がかかることがよくあります。
3D プリントモデルを使用することで、3D プリント技術を使用して手術前に個別の骨片や人工器官を準備することができ、手術時間を節約できるだけでなく、より適切なマッチングも実現できます。現在、3Dプリント技術は主に鋼板の前処理に使用されています。3Dプリント技術で加工された鋼板は、従来の鋼板よりも患者の骨の状態に合わせて個別に適応できるため、より優れた治療効果が得られます。 LeUkersらは3Dプリント技術を使用してハイドロキシアパタイトの足場を印刷し、その上で幹細胞を培養して、これらの足場を人間の骨に似た構造にしました。 3D プリント技術はあらゆる形状の物体を構築できるため、足と足首の手術におけるその応用価値はさらに研究する価値があります。

結論: 3D プリント技術で作られた足と足首の装具は、個別化された治療を実現できるだけでなく、人件費と時間コストも削減できます。複雑な足や足首の手術では、3D プリントされたモデルとガイドテンプレートを使用すると、手術の難易度と術中の透視回数が減るだけでなく、手術の精度も向上します。さらに、3D 印刷技術は、パーソナライズされたインプラントの製造にも使用できます。3D 印刷モデルの表面処理や幾何学的精度などの技術の進歩により、3D 印刷技術には、インプラントを直接印刷する上で大きな発展の余地があります。（記事はInternational Journal of Orthopaedics、Vol. 36、No. 1、2015から抜粋）

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