2023 年の 3D プリント予測: ヘルスケアにおける 3D プリント

この投稿は warrior bear によって 2023-1-2 21:11 に最後に編集されました

はじめに: 技術革新は、特に世界的な医療システムの従来の運用モデルに課題をもたらしたパンデミック以降、医療業界の最優先事項の 1 つと考えられています。新型コロナウイルスが世界を襲ってから3年が経ち、パラダイムシフトによって新たな革新的なエコシステムの必要性が加速していることは明らかです。付加製造（AM）などの新興技術の成熟度が高まるにつれ、複雑な外科診療所に適用され、患者の回復を助け、医療機関にかかる時間的および財政的プレッシャーを軽減できる可能性があります。
過去 10 年間の付加製造の成長により、この技術はヘルスケア業界にとってこれまで以上に価値と重要性が増しました。医療機器の付加製造市場は 2031 年までに 98 億ドルに成長すると予想されており、Formlabs が上位 50 社の医療機器企業の 90% 以上が 3D プリンティングを使用して精密なプロトタイプや医療機器を作成していると推定しているのも不思議ではありません。さらに、Stratasys、GE Additive、3D Systems、EOS、Materialise などの純粋な 3D プリンティング企業が、この分野における多くの革新的な取り組みへの道を切り開いてきました。
この記事では、2023 年のヘルスケア分野における最も注目すべき 3D プリントのトレンドについて、多くの専門家や業界リーダーの見解をまとめました。最も重要な予測をいくつか紹介します。
パーソナライズ医療が付加製造の幅広い採用を促進<br /> 医療業界では、付加製造技術はまだその潜在能力を十分に発揮していません。医療業界では、各患者に合わせた治療のカスタマイズが最も困難な課題の 1 つです。したがって、精密医療は、特にこれらのプログラムを拡大する際に多くの課題に直面します。遺伝子配列解析やワイヤレス健康モニタリングデバイスなどの新興技術により、パーソナライズ医療のいくつかの側面は明らかかもしれませんが、整形外科インプラント手術を精密医療に取り入れるとなると、3Dプリントの実用性が課題を上回る可能性があります。いくつかの新興技術が、従来の「画一的な」アプローチから脱却してカスタマイズされた治療を実現しようとしている一方で、3D プリンティングは依然として支配的な力を持つと考えられます。
それでも、付加製造は個別化医療の多くの側面に革命をもたらしましたが、日常的な使用に対する規制承認や確立する必要がある普遍的な基準に関して、まだハードルが残っています。しかし、3D Systems のような企業が前進し続けることは変わりません。同ブランドのヘルスケアソリューション担当エグゼクティブバイスプレジデントであるメノ氏は、パーソナライズ医療が今後も患者の転帰改善と医療提供者の経済的利益につながると予測している。
「これにより、頭蓋顎顔面外科分野における積層造形の採用がさらに広がり、整形外科や放射線腫瘍学、その他の人体解剖学分野にも拡大すると予想しています」とエリス氏は示唆する。「さらに、手術計画ケースのターンアラウンドタイムの短縮、手術計画ソフトウェアの改善、手術器具やモデルの 3D プリントにより、採用がさらに加速されるでしょう。」
さらに重要な点として、上級幹部は、手術計画手順の最適化と自動化を実現できる AI ベースのツールの強力な統合により、病院での AM 技術の使用がより迅速かつ容易になり、2023 年までにこれらの新興技術の採用率も増加すると考えています。
カスタマイズされた患者固有のケアは、間違いなく、この 10 年間のヘルスケア 3D プリンティングの継続的なトレンドの 1 つです。しかし、ボストンマイクロファブリケーション (BMF) の CEO であるジョンカウォラ氏は、医療用 3D プリントの成長には、小型化、低侵襲手術、先進材料の開発、付加製造システムとソフトウェアの継続的な改善など、他のトレンドも含まれると述べました。これらのトレンドが医療機器とライフサイエンスのアプリケーションを改善するという共通の目標に向かって収束するにつれ、2023 年までに BMF のような企業の取り組みがプロトタイピングのニーズをサポートするだけでなく、3D 印刷技術の最終用途アプリケーションへの移行も支援すると Kawola は予測しています。
△マイクロ3Dプリント。画像提供：Incus。
3D プリントされた石膏模型<br /> 個別化医療のもう一つの特定分野であるギプスや副木などの整形外科用補綴具も、2023年に変革が見られるでしょう。これらは整形外科用機器の一部であり、通常は既製品です。 3D プリンティングは長い間その開発に関わってきましたが、市場がそれを完全に受け入れているかどうかはまだ明らかではありません。臨床ゲノミクスの専門家であり、未来医学研究所所長のベルタラン・メスコ博士は、3Dプリントモデルの市場での受け入れは2023年に新たなレベルに達するはずだと考えています。
「3Dプリントモデルの概念は10年前から存在していますが、それを提供する医療サービスを見つけるのは未だに困難です」とメスコ氏は言う。「この技術が石膏像に取って代わることはないのであれば、今それを確認すべきです。」
3D プリントされた鋳造品には、プラスチックやグラスファイバー製のものに比べて多くの利点があります。メイヨー・クリニックなどの世界トップクラスの病院や、ActivArmor などの民間企業もこれを製造しています。物流はコストがかかりすぎる可能性があることに加え、多くのスタートアップにとって障害となっており、メスコ氏が示唆するように、スタートアップ企業が「ヘルスケアに参入」していないのはおそらくこのためだろう。 3D プリントモデルは従来のオプションよりも衛生的で適用が簡単なため、ほとんどの場合に適切な選択である可能性がありますが、広く使用されるようになるかどうかは疑問が残ります。

有望な整形外科用インプラント<br /> 整形外科用機器業界は、医療分野で最も急速に成長している市場の一つと考えられており、売上高では心臓病学と体外診断に次いで第3位にランクされています。また、すべての人に合うサイズがないため、最先端の技術が患者の生活を変える可能性があります。
ファソムの CEO であるライアン・マーティン氏は次のように説明しています。「3D プリント技術が本当に活躍している分野のひとつは、医療用整形外科インプラントです。この分野には、股関節、膝、肩など、さまざまな選択肢がありますが、積層造形をカスタマイズして患者の体験を向上させることができます。3D プリントで骨のような構造を作ることができ、体がこれらの整形外科インプラントに素早く反応するため、患者の回復が早まります。」
△ファゾムの製造工場にいるライアン・マーティン。ファソム・マニュファクチャリングのCEO、ライアン・マーティン氏がハートランドの本社にいる。画像提供：Fathom Manufacturing。
現在、Fathom の収益の約 30% は医療分野から得られていますが、同社が整形外科医療の顧客向けに製造する製品の大部分は、高度な CNC 加工機能を使用して完成されています。しかし、同社は 3D 金属プリントの用途が拡大し続けるとみており、特に少量から中量の医療機器製造において、近い将来に金属整形外科用 3D プリントへのシームレスな移行が実現すると予想しています。
エリス氏はまた、パーソナライゼーションに加えて、ハードウェアとソフトウェアの進歩により、より大型で複雑な整形外科用デバイスの 3D プリントが技術的に実現可能になり、経済的にも実現可能になると予想しています。 3D Systemsの幹部は、3Dプリント可能なPEEKなどの新しい素材や新しい技術プラットフォームの導入は、ポイントオブケア提供者が新しい分野でパーソナライズされたヘルスケアソリューションを展開するためのさらなる触媒となるだろうと述べた。
バイオプリンティングの有効性<br /> ヘルスケアにおける 3D プリンティングについて議論する場合、バイオプリンティング分野の関連性を無視することは困難です。特にこの分野の市場規模は、現在のわずか1億8,200万ドルから、2028年までに12億ドル近くに達すると予想されています。最近の SmarTech Analysis レポートによると、バイオプリンティング業界の収益の約 70% はアプリケーションとサービスの収益から得られるとのことです。一方、バイオプリンターは2031年までに約1億ドルの収益を生み出すと予想されています。
2022 年にはバイオプリンティングにおける大きな進歩は少なかったものの、専門家はバイオプリンティング技術の背後にはこれまで以上に多くの査読済み研究があることを認識しています。メスコ氏によると、ヘルスケアの分野では、多重に検証されたテクノロジーのみが実際に使用されているため、これは 2023 年に向けて良い兆候です。
△SystemicBioのCEO、タチ・ペレイラ氏。画像はSystemic Bioより提供されました。
同様に、Systemic Bio の CEO である Taci Pereira 氏は、バイオプリンティングがより利用しやすく普及するにつれて、関連する臓器や病気の機能に対する新しいアプローチを扱った出版物が継続的に増加すると予想していると述べています。さらに、バイオプリンティングは5年前のように少数の学術研究室に限定されなくなったと彼女は述べた。
バイオテクノロジー起業家は次のように付け加えた。「研究に携わる人々が利用できるツールが進歩するにつれ、オルガノイドや疾患モデルはより複雑化していくでしょう。微小生理学的システムの台頭により、製薬業界は、再現性を重視しながら、安全性と有効性のテストをより高度に行えるモデルを求めるようになると思います。さらに、生産規模のバイオプリンティングは、これらのモデルの製造において重要な役割を果たすことができ、自信を持ってより高いスループットのテストが可能になります。最後に、これらのシステムから取得されるデータの質と量の増加により、機械学習がコンピューターモデルを生成する道が開かれ、これらの技術を使用して新しい治療法をスクリーニングする速度がさらに加速します。」
メスコ氏は、皮膚、骨、軟骨、肝臓に関する研究が盛んに行われていることから、機能的な腎臓組織のバイオプリンティングが2023年に画期的な進歩となると予想していると付け加えた。彼はまた、細胞ベースの治療を支援する技術としてバイオプリンターが医療現場に導入されることを期待している。
これは、テクノロジーが今日ではかつてないほどアクセスしやすくなっていることを証明しているに過ぎません。アレヴィのコマーシャルディレクター、ハンチー・ウー氏にとって、この動きは実験科学者や医療専門家が生体内の人間の生物学をより良く再現するプロセスの恩恵を受け、これまでにない方法で重要な生物医学的疑問に答えることに役立つものであり、この傾向は2023年まで続くと彼女は考えている。

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