3Dプリント医療機器の将来についての簡単な議論

この投稿は warrior bear によって 2021-11-29 21:52 に最後に編集されました。

はじめに: ここ数年、3D プリント医療機器に関するニュースが世界中で取り上げられています。3D プリント補聴器からピンセットや術中リトラクターなどの手術器具まで、医療分野における 3D プリントの応用可能性は継続的に確認されています。 3D プリンティングが医療分野のゲームのルールを徐々に変えつつあることは間違いありません。
新しい医療ツールや機器の登場により、3D プリントはより身近で手頃な価格になってきています。おそらく将来、技術が発展し続ければ、体の臓器からインプラントまであらゆるものが 3D プリントできるようになるでしょう。
しかし、現在のイノベーションの他に、医療分野における 3D プリンティングには何が期待できるのでしょうか?今日は、Antarctic Bear がこの件について皆さんと話し合います。
△ 3Dプリント技術の活用
3Dプリント医療機器の過去と現在<br /> 3D プリンティングとしても知られる付加製造は、1980 年代に始まりました。失われた、または使用できない人体部位を置き換えるための 3D 反復処理が初めて記録されたのは、日本で児玉秀夫氏がラピッドプロトタイピングシステムを実験したときです。彼はこの革新的な技術の特許を取得できなかったものの、一般的には積層造形システムの最初の発明者と考えられています。
数年後、3 人のフランス人開発者がラピッドプロトタイピングシステムのアップグレードを試みました。秀夫氏と同様に、彼らもその動きの特許を取得できなかった。同年、チャールズ・ハルは 3D モデルを作成するシステムの特許を取得した最初の開発者となりました。
チャールズ・ハル
創設以来、いくつかの企業やスタートアップ企業が積層造形技術の使用を実験してきました。 2016 年には、初の SLS (選択的レーザー焼結) プリンターが発売され、商業的に成功を収め、CAD (コンピューター支援設計) ツールが一般的に使用されるようになりました。
2016年に最初の義肢が印刷されると、フィクションが現実となり、医療界はついに臓器とインプラントの需要の高まりに対する突破口を見つけました。
現在、3D プリンターはどこにでも存在し、価格は史上最低になっています。この普遍性により、さまざまな 3D プリント材料の開発が可能になります。ある調査によると、ハイテクメーカーの 80% が製品のプロトタイプ作成に 3D プリンティングを利用しています。
3Dプリントの特徴と利点<br /> 科学者や作家たちは何年もの間、3D プリントの利点と可能性を研究し続けてきました。 1980年に公開された『スター・ウォーズ』シリーズの第4話『帝国の逆襲』の最後のシーンで、ルーク・スカイウォーカーはドロイドから義手を受け取ります。これはフィクションではあるが、医療界は3Dプリントされた義手によってこの空想を現実のものにした。
△医師や科学者は、高度な義肢として、手や耳などの付属器官を3Dプリントして完成させるべく取り組んでいます。
一般的に、3D プリントの利点と特徴は、次の点に分けられます。
1)ラピッドプロトタイピング3D プリンティングにより、積層造形のプロトタイピングプロセスが高速化されます。今日では、臓器やインプラントのプロトタイプをわずか数時間で印刷することができます。 3D プリントが機械プロトタイピングよりも好まれる理由はスピードです。スピードに加えて、コスト効率も非常に優れています。
2)デザインの柔軟性3D プリントに使用される材料は変化しています。医療用ツールや機器は、鋼、酸、チタン、さらにはチョコレートを使用して 3D プリントできます。素材を変えることでデザインの柔軟性が高まります。さらに、従来の印刷と比較して、3D 印刷には制限がありません。
3)廃棄物を最小限に抑える3D プリントは資源の無駄を削減します。印刷物を作成するには、部品の製造に必要な材料のみが必要です。 3D プリントでは、かさばるリサイクル材料に頼るのではなく、部品に必要な材料のみを使用します。
4)使いやすい3D プリントは、誰にとっても便利で習得も簡単です。新しい 3D プリンターの開発により、誰もがイノベーションを学び、活用する機会が得られます。政府の有利な取り組みのおかげで、プリンターを入手して制限なく使い始めることができます。
5)費用対効果が高い以前は、3D プリンターを使用するにはライセンスが必要でしたが、今日では、ライセンスを取得する意欲だけが必要です。プリンターはどこでも購入できるため、コスト効率が高くなります。
医療分野における3Dプリントの今後の動向
3D プリンティングの将来は、現在の開発動向を通じて想像することができます。ヘルスケアにおけるこれらのトレンドには、臓器、インプラント、補綴物、手術器具、その他の医療機器が含まれており、手術室における将来の技術革新を可能にすることを目指しています。ここでは、3D プリントが医療の分野にどのような変化をもたらしているかを簡単に紹介します。
1)臓器とインプラント米国には臓器やインプラントを待っている人が何百人もいます。これらの人々は、命を救うための臓器移植のためのドナーを探しています。しかし、この傾向は 3D プリントのおかげで変わりつつあります。科学者たちは、より速く、より効率的に3Dプリントされた腎臓、肺、その他の臓器を作成するための研究に取り組んでいる。
2)手術器具手術器具一式の平均価格は約 3,000 ドル (約 2,200 ポンド) と、かなり高価です。 3D プリント技術により、外科用器具はより洗練され、コスト効率も向上しました。科学者はあらゆる医療機器を改造し、複雑な医療機器を印刷することさえ可能です。
3)義肢・医療機器義肢・医療機器を作るのになぜ時間と資源を無駄にするのでしょうか? 3D プリントは迅速なプロトタイピング機能を備えているため、人間に適合可能なあらゆる義肢設計を修正できます。将来的には、自分にぴったり合うカスタム義肢や装置を手に入れるためにドナーに頼る必要はなくなるでしょう。
△現在、3D プリンターを使用して、特定の患者の解剖学的要件に合わせて設計できる医療機器や手術器具を製造しようとしています。
3D プリントによる医療の進歩が可能に<br /> 研究を支援するためのカスタムボディパーツから癌腫瘍のシミュレーションまで、3D プリント技術は医学の大きな進歩の中心であり、これらのアプリケーションはほんの始まりに過ぎません。 3D プリントによって可能になる 5 つの医療の進歩の概要は次のとおりです。
1) 3D プリントを使用すると、手術室に入るずっと前から手術を開始できます。手術が必要な臓器の正確なモデルを印刷することで、外科医は手術をシミュレートでき、実際の手術を行う前にあらゆる手術の詳細を習得して経験を積むことができるため、リスクが軽減され、成功率が向上します。場合によっては、シミュレーションによって効果のない実際の手術を回避できることもあります。たとえば、腫瘍が重要な臓器に近すぎて切除できないことが判明した場合、手術はまったく必要ではなく、代わりに他の治療法を検討する必要があります。
2) 3D プリントのもう一つの画期的な進歩はスマートピルです。これは医薬品の使用に革命を起こす可能性を秘めた技術です。現在開発中の錠剤 1 錠には複数の部屋があり、それぞれに異なる薬剤が入っています。この新しい発明と既存の錠剤との違いは、3D プリント技術により、スマート錠剤が薬剤ごとに異なる薬剤放出速度と時間を設定できる点です。たとえば、小腸への薬剤の放出を、錠剤がその臓器に到達するのにかかる時間である 3 時間に調節できます。また、必要に応じて薬剤放出速度も設定できます。この方法により、鎮痛剤は素早く放出され、ホルモンの放出は遅くなり、薬が徐々に吸収されるようになります。これらのスマートなマルチチャンバー錠剤により、患者は一度にさまざまな薬を服用できるため、錠剤の服用を忘れる可能性が減ります（正しい薬の使用が保証されます）。
3) 高度な 3D 印刷技術により、さまざまな体の部分や骨を「印刷」によってカスタマイズし、各患者の独自のニーズを満たすことができます。関節の置換であれ、損傷した骨や体の部分の再建であれ、この技術は各患者の個々のニーズに完璧に対応できます。手順としては、コンピュータ断層撮影 (CT) スキャンを使用して患部をスキャンし、骨の構造をマッピングします。次に、患者の正確な身体寸法と特徴に基づいて 3D プリンターを使用して型が作成され、適切な充填材が注入されて、失われた関節または骨の構造が置き換えられます。
4) 致命的な病気がどのように広がるかを理解するために、研究者は人体の正確な複製を必要とします。 3D プリントは実際の人間の臓器の複雑な構造を印刷できます。研究者らは、制御された環境下で、細菌と腫瘍に酸素とブドウ糖を供給し、人間の体内と同じように、3Dモデル内で細菌と腫瘍が成長し、さまざまな「組織」に広がるようにした。これにより、科学者は人命を危険にさらすことなく、実験室内で病気の蔓延を追跡できるようになります。器官型モデルは、現代医学におけるさまざまな段階の病気の治療能力を向上させ、より効果的な薬剤の開発に役立っています。さらに、これらのモデルにより、研究者は病気を早期に特定し、その拡散を防ぐことができます。
5) 3D プリンターは既存の病気の治療に役立つだけでなく、将来の医学の発展、さらには人類の進化の鍵にもなります。かつてはSFの世界だと考えられていたバイオニックヒューマンは、電子部品とポリマーを組み合わせた生体材料の3Dプリントによって実現可能になるかもしれない。
△3Dプリントされた心臓模型。送信者:Medix チーム
結論は
3Dプリントのアイデアは古く、日本の児玉秀夫氏にまで遡ります。このイノベーションは、人体部位の置き換えの繰り返しから始まりました。最初の SLS プリンターが開発されて以来、3D プリントはコスト効率が高く、すぐに利用でき、高速で柔軟性があり、廃棄物を最小限に抑えられるようになりました。
現代の大幅な進歩により、近い将来、3D プリントが臓器やインプラントに取って代わると予想されています。また、手術器具、補綴器具、その他の医療機器の交換も迅速かつ効率的に行えます。 3D プリンターで新しい体の部分や臓器を確実に作成できるようになるまでには、まだ数年かかりますが、この技術は医師や外科医が患者を治療する方法に革命をもたらし続けるでしょう。

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