整形外科における3D製造

最近、3次元（3-D）印刷は、股関節インプラントなどのカスタムメイドの整形外科用デバイスの製造に使用できる可能性のあるツールと見なされています。

インプラントの製造

整形外科手術を行っている場合は、再建、交換、移植のために、または構造を所定の位置に保持するためのブレースとして、インプラントを挿入する必要があります。たとえば、カーボンファイバー製のカスタムニーブレースなどのインプラントを膝に使用できます。

さまざまな材料には、耐久性、治癒、および将来の改訂の必要性の点で長所と短所があります。

3Dプリント

3D製造の大きな特徴は、材料を層ごとに追加して最終製品を作成することにより製品を作成する積層造形プロセスです。これは、材料のブロックが目的の形状に彫刻されるサブトラクティブプロセスとは異なります。アディティブマニュファクチャリングは何年も前から存在しており、多くの業界で使用されていますが、ヘルスケア業界では比較的新しいものです。

伝統的に、整形外科用インプラントは複数の標準サイズで製造されています。たとえば、靴屋に行ってさまざまな靴のサイズを試すのと同じように、人工股関節置換術を受けている場合、整形外科医はほとんどの人に合うように設計されたさまざまな股関節インプラントオプションを利用できます。これらのインプラントはしばしばうまく機能しますが、サイズの数は限られており、特定の標準サイズにうまく適合しない解剖学的構造を持っている人もいます。

整形外科では、3次元印刷がさまざまな用途に使用されてきました。

関節置換インプラント：これらのインプラントのいくつかは、股関節置換術や膝関節置換術などの一般的な外科手術で使用されています。さらに、脊椎インプラントも3次元積層造形によって設計されています。

患者固有の器具：手術中に外科医が使用する器具は、手順を最適化するようにカスタム設計できます。

複雑なインプラント：カスタム材料を使用して、重度の変形を修復したり、腫瘍手術を行ったり、複雑な再建手術に使用できる標準的なインプラントがない場合に使用できます。

カスタムインプラント

手術時に使用するインプラントのサイズが体にぴったり合っていることを確認したい場合は、カスタムインプラントの入手に興味があるかもしれません。しかし、インプラントが個々の患者のために特別に設計されているカスタム関節置換術は利用可能ですが、通常は必要なく、現時点では標準的な外科的処置ではありません。

現在、外科医がカスタムメイドの関節置換術を移植することは一般的ではありません。通常、人々がカスタムインプラントについて話しているとき、彼らは標準的なインプラントを挿入していて、カスタムカットは彼らの特定の解剖学的構造のために設計されています。

移植されたプロテーゼが個々の患者のために特別に設計されている真のカスタムインプラントの潜在的な利点は、関節の通常のメカニズムを再現できることです。標準サイズのインプラントが少し長すぎる、少し短すぎる、少し広すぎる、または少し狭すぎる場合があります。ほとんどの場合、外科医はわずかな変動を補うことができますが、人が異常な解剖学的構造を持っている場合があり、標準的なインプラントに適応するのが難しい場合があります。カスタムインプラント設計により、外科医はこれらの変数をより適切に制御できるようになります。

骨への付着

アディティブマニュファクチャリングの他の側面は、周囲の骨によく付着するインプラントを製造する可能性です。

インプラントを骨に固定する方法はいくつかあります。スクリューとワイヤーは通常、骨折が治癒するまでインプラントを持続させる必要がある場合に、治癒中の骨折を所定の位置に保持するために使用されます。骨セメントも使用できます。しかし、材料は時間の経過とともに緩む可能性があります。

インプラントを骨に固定する最良の方法の1つは、時間の経過とともに骨が成長する可能性のある多孔質コーティングを施したインプラントを使用することです。

多孔質コーティングされたインプラントは、関節置換術でよく使用されますが、すべてのインプラントが多孔質コーティングで簡単に設計できるわけではありません。 3D印刷の利点は、多孔質コーティングをさまざまな幾何学的表面に適用するプロセスがより可能になったということです。

ベリーウェルからの一言

整形外科手術の将来は、間違いなく、今日のやり方とは大きく異なって見えるでしょう。 3D印刷は、複雑な再建手術に使用されるカスタム整形外科インプラントを設計するために使用されている技術です。時間の経過とともに、3次元印刷の使用がより一般的になり、標準的な整形外科手術により広く使用できるようになります。