第九病院のウェイ・ミン | 頭蓋骨欠損におけるPEEK 3Dの応用

出典：上海第九人民病院の魏敏教授

日常生活において、何らかの事故により脳に損傷や障害が生じることがありますが、その場合、修復に適した補綴材料を選択する必要があります。 PEEK素材はほとんどの人にとって馴染みのない素材かもしれませんが、骨の修復の分野では、この素材は輝かしい存在と言えます。3次元再構成と3Dプリント技術との組み合わせにより、患者に優れた修復体験をもたらしています。

今日は、頭蓋骨欠損における PEEK 3D の応用についてお話します。

頭蓋骨の欠陥の原因<br /> 頭蓋骨欠損の主な原因としては、先天性因子、頭蓋脳手術、頭蓋脳外傷などが挙げられます。頭蓋骨欠損は主に頭蓋骨欠損修復などの外科的治療を必要とし、これは直径 3 cm を超える頭蓋骨欠損の患者に適しています。しかし、頭蓋内感染症や頭蓋内圧の上昇など、頭皮の治癒が悪くなりやすい状況では、外科的治療は適しません。

1. 先天的要因: 乳児期の頭蓋骨欠損は、乳児の頭蓋脳構造の発達における先天的異常によって引き起こされます。

2. 脳手術：腫瘍性疾患や頭蓋内圧亢進症などの脳疾患がある場合、頭蓋骨を除去する必要があり、その結果頭蓋骨欠損が生じることがあります。

3. 頭蓋脳外傷：自動車事故による貫通性頭蓋脳損傷など、外力によって頭部が衝撃を受けたり損傷したりすると、頭蓋骨の欠陥に直接つながります。高いところから落ちて頭を地面にぶつけると、頭蓋骨に欠陥が生じることもあります。

さらに、頭蓋骨骨髄炎の慢性期には、局所的な頭蓋骨肥厚が見られ、その周囲に増殖性変化や壊死骨形成が伴い、これも頭蓋骨欠損の危険因子となります。

頭蓋骨欠損修復の重要性<br /> 頭蓋骨の欠陥が適切な時期に修復されない場合、非常に危険であり、重篤な場合には生命を危険にさらし、寿命を縮める可能性もあります。頭蓋骨は脳を保護する非常に優れた役割を果たしています。頭蓋骨が損傷すると、頭蓋骨内の脳組織は必要な保護がなくなり、簡単に傷ついてしまいます。

頭蓋骨の欠陥は頭蓋内圧の異常を引き起こします。頭蓋骨の内外の圧力がつながっているため、脳脊髄液の循環が妨げられ、脳組織の一部の機能が制限される可能性があります。また、頭蓋骨の欠陥によって生じる陥没は、外見にも大きな影響を与えます。

頭蓋骨に欠陥がある場合、骨弁の保護が失われるため、気圧の影響で脳脊髄液の循環障害が発生し、同じ側の脳血流が減少し、脳組織が損傷する可能性があります。

頭蓋骨の広範囲にわたる欠損は、脳組織の変形や変位、脳室の拡大、脳実質内の水流障害を引き起こしやすく、脳脊髄液の生成、吸収、循環に影響を与え、外傷性水頭症、脳瘤などの不快な症状を引き起こします。

硬膜の完全性を維持することは脳を保護することであり、そのため頭蓋骨の欠損を修復する際には適切な材料を選択することが非常に重要です。

PEEK材料の応用

現在、PEEK素材は比較的先進的な修復素材です。3次元再構成と3Dプリントにより、頭蓋骨の生理学的構造を高度に修復できます。さらに、この素材は組織適合性が非常に高く、基本的に拒絶反応を起こしません。また、超強力な放射線透過率を持ち、CTやMRIなどの将来の医療検査に影響を与えません。その弾力性、強度、断熱性、安定性はすべて非常に理想的な頭蓋骨修復素材です。PEEK素材は自分の頭蓋骨と完璧に結合できます。

PEEK 3Dとは
PEEK 3D まず、個別に解釈する必要があります。PEEKは、硬度、剛性、弾性、安定性、断熱性、組織適合性、可塑性、放射線透過性、磁場適合性が自家頭蓋骨に匹敵する材料です。臨床応用において特に効果的であり、頭蓋骨修復材料の新たなトレンドとなっています。

3Dとは補助的な方法を指し、3次元画像再構成+3D印刷技術を指します。PEEK 3Dは、3D印刷技術とPEEK材料を組み合わせた修復方法です。

ガラス素材、骨セメント、シリコンなどの素材は、さまざまな欠陥があるため、臨床現場では使用されなくなり、適切ではなくなりました。現在、ほとんどの病院で最も広く使用されている頭蓋骨修復材料はチタンメッシュ材料ですが、この材料には、術後の感染や拒絶反応、熱や寒さに対する敏感さ、ストレス下での変形のしやすさ、CTやMRI検査への影響など、いくつかの欠陥がまだあります。ポリエーテルエーテルケトンとしても知られるPEEK修復材料は、現在、頭蓋骨修復に最も適した材料です。

PEEK 素材の利点: 利点 1. 組織適合性が高く、頭蓋骨との自然な類似性があります。硬度、弾性、熱伝導性は正常な頭蓋骨と非常に似ており、組織適合性は非常に良好です。

メリット2：X線透過性、非磁性のため、補修後の二次検査に非常に有効です。画像技術がますます進歩するにつれて、人々は MRI を積極的に受けるようになってきました。 PEEK 頭蓋骨修復材の使用は磁気共鳴画像診断には影響しません。頭蓋骨修復が完了したら、MRI には影響せず、将来の検査にも支障をきたしません。

3D プリント技術の急速な発展により、工業デザイン、教育、医療のいずれの分野でも、使いやすい 3D プリント機器を通じて独自の創造性を実現できるようになりました。

3D 印刷技術は、デジタルモデルファイルを基に、粉末金属やプラスチックなどの接着材料を使用して層ごとに印刷することでオブジェクトを構築するラピッドプロトタイピング技術です。

3D画像再構成と3Dプリント<br /> この技術は強力な複製・模倣能力を備えているため、困難で複雑かつパーソナライズされた設計ニーズを解決でき、医療分野での応用が期待できます。

さまざまな素材、色、硬度、柔軟性を使用することで、細部と感触が完璧に再現され、人体の解剖学を最大限にシミュレートし、さまざまな医療シナリオに適用できます。

CT、MRI、その他の画像機器から患者の断層画像の元データを取得した後、MEDIP ソフトウェアを使用して 3 次元再構成し、編集可能な 3 次元デジタルモデルを形成します。これにより、3D プリンターがレイヤーごとに印刷され、術前計画と手術シミュレーション用に患者の臓器/骨モデルがカスタマイズされ、手術リスクの軽減と手術時間の短縮に役立ちます。

一般的に、PEEK素材は埋め込み修復法を採用し、PEEK接続プレートとチタン釘を使用して固定します。チタンメッシュ素材の被覆修復のように切断損傷を引き起こさず、手術後の頭蓋骨表面はより滑らかで自然になり、外観はより美しくなります。

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