3Dプリントされた側弯症用装具について知らないこと

この投稿は、Little Soft Bear によって 2021-12-23 13:14 に最後に編集されました。

出典: TPM3D

脊柱側弯症は、脊椎の三次元的な変形です。正面から見たときに肩の高さが違っていたり、後ろから見たときに背中が不均等だったりする場合は、脊柱側弯症が疑われます。

△正常な脊椎と側弯症

この時点で、患者を立たせた状態で脊椎全体のX線写真を撮影する必要があります。正面X線写真で脊椎の側方湾曲が10度以上見られる場合、側弯症と診断できます。軽度の脊柱側弯症では通常、目立った不快感や明らかな身体的変形は発生しません。より重度の脊柱側弯症は、乳児、幼児、青少年の成長と発達に影響を及ぼし、身体の変形を引き起こします。重症の場合、心肺機能に影響を及ぼし、さらには脊髄に影響を及ぼして麻痺を引き起こすこともあります。 2017年、中国児童発達センターは数万人の小学生を対象に脊椎調査を実施しました。その結果、68.8％の児童の脊椎が不健康で、さまざまな程度の脊柱側弯症の発生率は20％であることがわかりました。

脊柱側弯症の分類と原因は何ですか?
側弯症は非構造的側弯症と構造的側弯症に分けられます。非構造的側弯症とは、何らかの原因で一時的に起こる側弯症のことで、原因が取り除かれると正常に戻ります。しかし、長期間続くと構造的側弯症に発展することがあります。
構造的側弯症の原因は様々ですが、その中で最も多いのが特発性側弯症で、全体の75%～85%を占めています。原因がはっきりしていないため、特発性側弯症と呼ばれています。特発性側弯症は、思春期に発生する最も一般的なタイプの側弯症です。

△C型とS型側弯症

脊柱側弯症はどのように治療すればよいのでしょうか?
まず、患者の脊椎変形の程度、年齢、体幹バランスの程度などに基づいて、外科的治療が必要かどうかを判断します。特発性側弯症が大きくない場合、一般的に20°以内であれば、当面は治療を必要とせず、注意深く観察する必要があります。側弯角度が20°以上40°未満の場合、または追跡X線写真により側弯角度が毎年5°以上増加する場合は、保存的治療が必要です。患者が10代の若者の場合は、可能な限り非外科的治療を選択する必要があります。外科的治療は通常、他の方法で明らかな効果がない場合の最後の手段です。装具療法は現在、脊柱側弯症に対する最も一般的に使用されている保存的治療法です。

△ 側弯症の治療

脊柱側弯症の装具はどのように作られるのでしょうか?
1伝統的な生産工程
従来の矯正器具は、一般的に、石膏の形を取り、トリミングし、熱可塑性プレートを取り付け、切断し、研磨し、ライニングタイを取り付けることによって作られます。利点としては、比較的安価で、2回加熱してトリミングできることです。欠点は、全体のプロセスが比較的複雑で、石膏成形には患者の参加が必要であり、患者の経験が減少し、生産効率が低いことです。矯正医は1日に最大3〜5人の患者にしか矯正器具を製作できません。さらに、従来の矯正器具はサイズが大きく、隠しにくいため、10代の若者の通常の学習と生活に比較的大きな影響を与えます。

従来の側弯症用装具の製造工程

2. 3Dスキャンと3Dプリント技術による脊柱側弯症装具の製作プロセス
広東省中山市にある陳星海病院は1958年に設立され、2020年に中外合弁混合所有制の医療機関に転換されました。上海交通大学トランスレーショナル医学学院、中山陳星海病院、上海宏普デジタル医療会社（Yingpu Investmentが設立したデジタル医療会社）は、3Dプリントとヘルスケアの組み合わせの研究で協力しています。彼らは、Yingpuのレーザー焼結3Dプリント技術を頼りに、カスタマイズされたヘルスケアおよびリハビリテーション製品を製造し、患者に精密な医療ソリューションを提供しています。

△上海交通大学、陳星海病院、英浦が共同で3Dプリント応用センターを設立

脊柱側弯症装具の製造に新しい技術をどのように活用しているかを理解するために、陳星海病院の実際の事例を見てみましょう。
患者は13歳の少女です。両親は1年前、子どもが側弯症の疑いがあることを発見しました。地元の病院で検査したところ、側弯症の程度は重篤ではないことが判明したため、両親は経過観察と治療を選択しました。しかし、今年の追跡検査とレントゲン検査で脊柱側弯症が著しく悪化していることが判明したため、治療のため陳星海病院のリハビリテーション科を受診した。検査中、医師は子供の体が明らかに傾き、偏っていることを発見しました。レントゲン検査の結果、胸椎側弯症が15度、腰椎側弯症が23度であることが示されました。子供は現在成長発達期にあり、脊柱側弯症がさらに悪化するリスクがあるため、医師は脊柱側弯症を矯正するためにカスタマイズされた3Dプリント脊柱側弯症用装具を勧めました。治療方法が決まったら、装具の製作が始まります。

① 3Dスキャン装具士はiRealハンドヘルド白色光スキャナーを使用して患者の胴体の3Dスキャンを実行します。患者は防護服を着用する必要がなく、プロセス全体を通して接触はありません。スキャン時間は全体で1分未満です。通常、スキャンが完了すると、患者は家に戻り、装具が完成するのを待つことができます。石膏成形と比較して、体験が大幅に向上します。

△3Dスキャンサイト

② 患者の体幹の曲面モデルをスキャンして取得した後、装具士は患者の状態と治療計画に基づいて専門的な装具設計ソフトウェアで曲面モデルを修正、厚くしたり軽くしたりし、X線フィルムと組み合わせて、最終的に3Dプリントに使用できる側弯症装具のSTLモデルを設計します。全体のプロセスは、複雑さに応じて約 2 ～ 3 時間かかります。

△ロダン4Dで修復

③ 3Dプリント今回は、Yingpu P360 をプリントに選びました。このマシンの造形サイズは 350×350×590mm で、思春期の装具のサイズに適しています。1 回のタスクで、装具セットやその他の中小型医療モデルをプリントでき、柔軟性と安定性を兼ね備えています。もちろん、より大きな装具の場合、または複数の装具とモデルを一度に作成する必要がある場合は、S480 と P550DL を選択することもできます。前者は、EU の最高の安全基準に従って構築され、TÜV Rheinland CE によって認定された産業グレードの SLS 3D 印刷システムです。後者はデュアルレーザーシステムを使用し、印刷効率が高く、大量生産の要件を満たすことができる大型の産業グレードの SLS 3D 印刷システムです。

△ Yingpu P360、S480、P550DL、およびParts Powderフルパフォーマンス処理ワークステーション（PPS）

△左から順に、P360、S480、P550DLの成形スペースに矯正器具を配置

また、材料の選択では、Yingpu Precimid1172Pro材料を使用しています。この汎用PA12材料は、優れた機械的特性と耐久性を備えています。患者に十分な矯正力を発揮しながら、耐摩耗性、耐疲労性、耐久性に優れ、患者は長期間着用できます。

△ Yingpu Precimid1172Proで印刷された脊柱側弯症装具

△ Yingpu AMT化学蒸気平滑システム

最後に裏地と結束バンドを取り付ければ着用できます。装具を装着した後、再度患者のレントゲンを撮影したところ、胸椎は9°、腰椎は11°に改善し、側弯矯正率は50％を超え、椎体の回転、骨盤の偏位などの現象も改善していることが分かりました。最初の装着後、医師は圧迫パッドを追加して、胸腰椎側弯症を 5° 以内にさらに抑制しました。今後の治療計画としては、3か月ごとに検診を受け、矯正器具を外した翌日に撮影したレントゲン写真の結果に基づいて、6か月後に治療計画を調整することになります。全体的に、3D プリントされた脊柱側弯症装具の矯正効果は比較的理想的です。

△初めて装具を装着した患者のX線写真

この事例から、従来の装具と比較して、3D プリントされた脊柱側弯症装具は優れた矯正効果を達成し、製造工程を減らし、プロセスを簡素化し、生産効率を向上できることがわかります。また、患者の治療体験も向上し、10代の若者が美しく軽量な矯正器具を装着できるようになり、日常生活への影響を最小限に抑えることができます。これは、デジタル医療と精密医療の概念と開発動向と一致しています。

△3Dプリント脊柱側弯症装具の製造工程

最後に、3Dプリントされた脊柱側弯症装具の製造工程をビデオで見てみましょう。

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