「3Dプリント技術＋医療」が実用化を加速！それはどんな利益をもたらすでしょうか?

出典：新華社通信

荘建博士は、広東省人民病院の心臓血管医学 3D プリント研究所の所長です。先天性心疾患の手術を行う前に、彼と彼のチームは患者の心臓モデルを印刷して、手術の判断時間を短縮し、治療結果を改善することができます。現在、彼は何百人もの患者の術前計画に 3D プリント技術を応用しています。

名前が示すように、3D 印刷技術はインクを使用して紙にコンテンツを印刷するのではなく、3 次元空間で 3 次元オブジェクトを層ごとに印刷します。この新興技術は我が国の医療分野で急速に応用されており、その応用シナリオはますます広がっています。「新華視点」の記者は、北京大学第三病院、北京積水潭病院、南方医科大学第三付属病院など多くの病院が、手術前の計画、手術ガイド、人体インプラントにこれを利用していることを知った。

3Dプリント技術は多くの病院で利用されている

3D プリンティングは、積層造形とも呼ばれ、デジタルモデルに基づいて材料を点ごとに、線ごとに、層ごとに 3 次元的に積み重ねて、3 次元の固体コンポーネントを作成する革新的な製造技術です。現在、世界では金属3Dプリント、ポリマー3Dプリント、セラミック3Dプリント、生物3Dプリントの技術が開発されています。

全国の多くの病院で3Dプリント技術の応用例があると報告されています。北京大学第三病院、北京積水潭病院、上海交通大学医学部付属第九人民病院、浙江大学付属第一病院、広東省人民病院、南方医科大学付属第三病院など。

3Dプリント技術の医療への応用は、難易度と深さに応じて、手術前の計画と事前リハーサル、手術ガイドとリハビリ装具、整形外科のマッチングと人体への移植、生体臓器のプリントの4つのレベルに分けられます。現在、生体臓器の印刷は世界中で研究の初期段階にあり、最初の 3 つは私の国でもさまざまな程度に適用されています。

2018年3月、広東省人民病院の先天性心臓手術室で、外科医は3Dプリントされた臓器モデルを使用して、手術を受ける予定の子供たちの手術を再計画しました。写真提供：インタビュー対象者

術前計画と事前リハーサルの面では、南方医科大学基礎医学院教授で広東省医療生体力学重点実験室長の黄文華氏は、CTやMRIなどの従来の画像検査の結果は2次元データであり、経験豊富な医師でも複雑な症例を正確に把握することが難しい場合があると紹介した。データを使用して 3D ソリッドモデルを印刷すると、医師は病変の局所的な解剖学的関係を直感的かつ 3 次元的に理解できるようになります。

先天性心疾患の手術を例に挙げてみましょう。患者さんの状態は一人ひとり異なります。従来、医師は手術時間の3分の1を病状の観察と判断に費やし、不明な点があれば他の医師に相談していました。 3D プリント技術を使用すると、手術前に患者の心臓モデルを印刷して、事前に手術計画を立てることができます。

「病気の診断から手術計画、そして手術中の参照まで、3Dプリント技術は医師にとって大きな助けになります。手術時間も短縮され、治療の成功率も向上します」と荘建氏は語った。

手術ガイドとリハビリ装具に関しては、南方医科大学第三付属病院院長で広東省整形外科研究所スポーツ医学研究所所長の蔡道章氏は、重度の変形のある患者の場合、手術の位置決めが難しく、手術ガイドを3Dプリントすることで正確な手術をガイドできると紹介した。骨の欠損の場合、カスタマイズされた材料を 3D プリントして欠損を修復し、人工関節をより安定させることができます。

黄文華氏は、整形外科用インプラントにおける3Dプリント技術の応用が特に顕著であると述べた。さまざまな骨の特性に応じて個別のインプラントをカスタマイズできるため、標準化された整形外科用インプラントが患者にぴったり合うことが難しく、インプラントの機能が制限されやすく、生体力学的効果が悪く、耐用年数が短いなどの問題を回避できます。

大規模アプリケーションには依然として多くのボトルネックがある

インタビュー対象者によると、近年医療業界での3Dプリントの応用は加速しているものの、技術的な成熟度、社会的認知度、価格の受け入れという点ではまだ改善の余地があるという。

黄文華氏は、3Dプリントは素材の多様性においてまださらなる改善が必要だと紹介した。目標は、プリントされた臓器モデルを、素材、感触、その他の側面を含め、可能な限り人間の組織に近づけることを含め、可能な限り「人間化」することだ。

医師たちは3Dプリントされた臓器モデルを使って手術前のリハーサルを行っている。写真提供：インタビュー対象者

蔡道章氏は、3Dプリントされた骨の生体力学的性能はまだ鍛造骨ほど良くないと述べた。「関節面の一部は3D技術では印刷できません。人体の一部の摩耗しない部分は3D印刷できますが、摩耗する部分はやはり鍛造です。」

3Dプリントのプロセスは、画像処理やオブジェクトの印刷など、比較的長い時間がかかります。緊急の患者の中には、それを使用する時間がない人もいるため、適時性の面で技術を改善する必要があります。

3Dプリント設備とアプリケーションを開発する珠海セナデジタルメディカルテクノロジー株式会社の副総経理、尹馨麗氏は、現在、多くの医師がカラー、マルチマテリアル、ソフトとハードの3Dプリント技術が医療にどのように活用できるかを理解していないと述べた。大都市の病院ではより認知されているが、地方の病院の医師はほとんど知らない。

さらに、インタビュー対象者によると、3Dプリントは個人向けにカスタマイズされた製品であるため、他の処理方法に比べて価格が比較的高く、この技術の迅速な普及を制限しているという。荘建氏は、広東省人民病院で心臓模型を印刷する場合、模型作成に2,900元、印刷に合計5,900元かかると紹介した。

一部の州ではすでに3Dプリント技術に対する課金基準が導入されている。荘建氏は、コストをさらに削減することによってのみ、より多くの患者が安心して利用できるようになると述べた。

専門家は研究開発の強化と人材育成の強化を提案

世界医療機関の中国総代表である石展祥氏は、3Dプリント技術と製品が整形外科、小児科、心臓胸部外科、血管外科、放射線科、腫瘍学など世界中の臨床分野で広く使用されていることを紹介した。業界では、数年以内に 3D プリント技術がハードウェア、サービス、材料の市場爆発的な拡大をもたらすと予測しています。

人間の臓器の 3D プリントモデル。写真提供：インタビュー対象者

多くの業界関係者は、医療業界での3Dプリント技術の普及を促進するために、科学研究と人材育成への投資を増やすことを提案した。

黄文華氏は、3Dプリンティングは現在、インプラントの生体力学や人体の免疫拒絶反応を防ぐことができる材料問題など、一連の最先端の基礎科学問題を緊急に解決する必要があると述べた。長期的には、印刷された生体臓器の生存率と臓器機能を改善するには、科学研究のさらなる強化が必要です。

蔡道章氏は、人体の骨、関節、靭帯は実は特殊な材料であり、これらの部分の欠陥は対応する材料で修復する必要がある、と指摘。科学者は材料の研究に注力すべきだ。

さらに、人材の育成とトレーニングも重要です。黄文華氏は、大学は選択科目や講義を通じて、医療における3Dプリント技術の応用についてより多くの人々の理解を深めるよう奨励されるべきだと述べた。

インタビュー対象者は、より多くの場所で3Dプリントの課金基準を策定し、同時に宣伝を増やしてより多くの医師と患者がこの技術を理解できるようにし、大規模病院と草の根病院の間の交流と協力のプラットフォームを構築し、より多くの病院が3Dプリント技術を使用してより多くの患者に利益をもたらすように奨励すべきだと提案した。（記者馬暁成）

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