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2024-05-09 15:14:27
3Dプリント 近年、医療分野で変革をもたらすテクノロジーとして登場しています。 の 米国の病院の数 ポイントオブケア製造のための集中型 3D プリンティング施設を備えた企業は、2010 年のわずか 3 か所から 2019 年には 113 か所へと爆発的に増加しました。
3D プリンターはミクロン、つまり 100 万分の 1 メートル単位で測定できる物体を作成できるようになり、この技術により「以前は不可能だった新しいデザイン」が可能になったと、トランスレーショナル医療および化学工学の教授であるジョセフ・デシモーネ氏は述べています。 スタンフォード大学 デジタル製造会社 Carbon の共同創設者でもあります。
によると、医療機関は依然として、急速に進化するテクノロジーの償還と規制という課題に直面しているという。 アメリカ病院協会。 でもそんな中でも 規制の曖昧さデシモーネ氏は、さらなる3Dプリンティングの革新を求める「医療業界からの関心が高まっている」と語る。
ここでは、医療 3D プリンティングの現在のユースケースと将来の用途をいくつか紹介します。
発見する： 専門家の指導は、医療機関の印刷環境の管理に役立ちます。
今日の医療 3D プリンティングのユースケース
オーダーメイド: 3D プリンティングにより、患者の特定のニーズや解剖学的構造に合わせて製造できるオーダーメイドのデジタル製造が可能になりました。 「3D プリンティングがヘルスケア分野を進歩させている方法の 1 つは、患者に合わせた特定のものを作成できる能力です」と、同センターのディレクターであるミーガン マララ氏は述べています。 医療モデリング・材料・製造（M4）部門 で オハイオ州立大学。
カスタマイズされた医療機器には、プロテーゼやインプラント、手術器具などがあります。 その範囲は、歯科用製品 (3D テクノロジーの初めての医学的に承認された用途の 1 つ) から脊椎インプラント、股関節および肩の代替品にまで及びます。 「3D プリントのオーダーメイドの性質 は状況を一変させます」とデシモーネ氏は言います。
モデル構築： ポイントオブケアの製造には、手術ツールだけでなく、手術の診断や計画、患者や手術チームとのコミュニケーションに役立つ解剖学的モデルの 3D プリントも含まれます。 の間で 3D プリントモデルを使用した外科医 米国では、94% がこのモデルは術前計画を立てるための貴重なツールであると回答しました。
オハイオ州立大学の M4 部門は、2D CT および MRI スキャンを使用して、患者の解剖学的構造の関連部分の 3D 表現を構築します。 次にチームは、現在の解剖学的構造を再作成し、術後の目標を表す 3D モデルをプリントします。 その結果、外科医は平面上の表示に頼るのではなく、物理モデルを保持することになります。
「外科医は非常に感覚が鋭いので、何かを手に持ってアプローチを計画し、他の手術チームとコミュニケーションをとる能力は、非常に貴重なツールです」とマララ氏は言います。
この機能は、子供や幼児の小さな体の手術を計画するときに特に役立ちました、とマララ氏は言います。 「新生児に伴う規模や問題は非常に複雑で独特であることが多いため、多くの小児病院が 3D プリントを活用しています。」
ヘルスケアにおける 3D プリンティングの将来の可能性
新製品、新素材: 今のところ、3D プリントされたインプラントのほとんどは金属でできています。 将来的には、3D プリンティングにより、高性能ポリマーを使用したインプラントの作成が可能になる可能性があります。 医療機関は次のことが可能になります。 3D プリントを活用する これらの製品を迅速に試作して製造し、より高価な射出成形ツールを使用する必要がなくなります。 「3D プリントはラピッドプロトタイピングに最適です。 反復的な設計プロセスをより迅速かつ低コストで実行できます」とマララ氏は言います。
生分解性製品: 医療の革新者たちは、目的を果たした後に体内で溶解できる 3D プリント医療製品の開発に取り組んできました。 たとえば、3D プリントされたステントは、外科的に除去しなくても、時間の経過とともに徐々に消失する可能性があります。 これは特に小児治療に役立つだろうとデシモーネ氏は言う。
バイオプリンティング: バイオプリンティング は、3D プリント技術を使用して、生存可能な生きた細胞を組み込んだ材料から人工の身体部品を構築します。 これは、生体組織、骨、臓器のオンデマンド生産につながる可能性があります。 将来、外科チームは、死体組織を使用したり、完全に金属製のインプラントを使用したりして、体の他の場所から代替部品を採取するのではなく、組織工学で作製した代替部品を 3D プリントする可能性があります。
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マイクロニードル: 高解像度 3D プリントにより、他の方法では不可能な複雑な形状のマイクロニードルを作成できるため、より効果的なワクチン接種が可能になります。 あ 3Dプリントされたマイクロニードル によって開発された デシモーネ研究グループ スタンフォードと ノースカロライナ大学チャペルヒル校 腕の筋肉に投与されるワクチンよりも 10 倍、皮膚の下に投与されるワクチンよりも 50 倍大きな免疫反応を達成することが示されています。
マイクロ流体工学: マイクロ流体工学には、微量の液体がチャネルやトンネルを通って流れるマイクロサイズのデバイスが含まれます。 研究者は、例えば新薬の開発にマイクロ流体工学を使用しています。 この技術は、新型コロナウイルス感染症の家庭用検査キットなどの診断にも使用されています。 しかし、多くの高度なマイクロ流体アプリケーションは特定の温度での化学反応に依存しており、高価な材料と製造が必要です。 最近、 チームと一緒に は、3D プリンティングを使用して、高価な実験室を必要とせずに、発熱体を内蔵したマイクロ流体デバイスを作成しました。
「3D プリンティングは、材料科学、計算分析、生物工学のエキサイティングな交差点です」と DeSimone 氏は言います。 その交差点では、先進的な外科医、科学者、エンジニアがテクノロジーの広大な可能性を探求し続けるでしょう。
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