かつて3Dプリンターは、高価なプリンターや材料を購入できる大手メーカーを中心に利用されていました。しかし、3Dプリントの技術は年々進化し、価格も手頃になってきたため、さまざまな業界で利用できるようになってきました。特に医療関係者は、3Dプリントを利用して診療を改善し、よりカスタマイズされた手頃な価格のヘルスケアオプションを患者に提供し始めています。
医療は、3Dプリントが大きな影響を与えている業界のひとつです。2018年の医療用3Dプリンティング市場は9億7,300万ドルで、2026年には37億ドル近くまで成長すると予想されています。3Dプリンティングの医療用途は膨大で、おそらくこの業界を永遠に変えてしまうでしょう。ここでは、医療分野における3Dプリンティングの最も重要な応用例を紹介します。
3Dプリンティング・ソフトで詳細な可視化
医療業界では、医療機器やデバイス、義肢などの重要なアイテムを3Dプリントで作成しています。3Dプリントを行うためには、まず専用の3Dソフトウェアを使って物体を設計する必要があります。3Dモデルができあがったら、そのソフトウェアをビューアーとして使用し、カスタマイズされた機器や患者のスキャン画像などの詳細な3Dイメージを見ることができます。
カスタマイズされた機器では、印刷に時間、費用、材料を費やす前に、あなたとあなたのチームがデザインを確認し、希望する用途に最適であることを共同で確認することができます。
医療関係者の中には、印刷する予定がなくても3Dソフトを使っている人がいます。これは、プロジェクトやスキャンのイメージを膨らませて、今後の医療行為の戦略を立てるのに役立ちます。
市販の3Dモデリングソフトは多種多様なので、万能ではなく、自分に何が必要かを知る必要があります。
プリントするだけでしょうか？それとも、より詳細なビジュアルを提供するソフトウェアをお探しでしょうか？その両方が必要なのでしょうか？ 正解はありませんので、それぞれのソフトウェアの長所と短所をじっくりと検討して、自分の業務に適したソフトウェアを決めることが大切です。
3Dプリントされたカスタムツールの作成
医療機器は可能な限り汎用性を持たせて設計されていますが、時には、もう少しカスタマイズされたものがあると便利です。必要なツールを特別に注文すると、費用がかさみ、到着までに時間がかかります。3Dプリントを使えば、数週間ではなく数時間でカスタムツールを作ることができ、どんな仕事にも対応できる特殊なツールを作ることができます。
医療従事者は、患者のCTスキャンをもとに、それぞれの患者や手術に合わせてカスタマイズされた手術器具を作成します。これにより、医師はより効率的に手術を行うことができます。
医療分野に3Dプリンターを導入することで、特に口腔・顎顔面領域において、手術時間の短縮や手術精度の向上が期待できるという研究結果が出ています。
患者に合わせたプロテーゼの製作
従来の製造方法で作られたプロテーゼ(人工器官などの補綴物）は高価であり、必ずしも患者の固有の形態に適合しているとは限りません。もし患者がカスタムメイドのプロテーゼが必要になった場合、コストが跳ね上がり、製作に時間がかかることがあります。
プロテーゼは、その人に合ったものを作る必要があります。結局のところ、まったく同じ人、まったく同じ怪我をした人はいないのです。医師は3Dモデリングソフトウェアを使用して、プロテーゼの詳細な3次元画像を作成することができ、医師同士、そしておそらくは患者と協力して、適切なフィット感を得ることができます。
そして、3Dプリンターを使って、患者さんのニーズにぴったり合ったカスタムメイドのプロテーゼを、タイムリーに、コストをかけずに作ることができるのです。
骨・関節の再建
プロテーゼと同様に、医療用3Dプリンティングは、骨や関節の再建にも利用できます。万能なインプラント（多くの場合”すべてに適合する”わけではない）の代わりに、積層造形を用いてカスタマイズされたインプラントを作ることができます。
医療機関では、骨の再建に加えて、関節やその他の体の部位の再建に使用できる合成軟骨の3Dプリントも始まっています。ここでは、3Dプリントの主な用途の一部を紹介します。
- 顎の再建
- 人工股関節置換術
- 膝関節置換術
- 乳房再建
- 顔面再建
このリストは決して網羅的なものではありません。3Dプリントの医療分野への応用の可能性は無限であり、新しい革新的なソリューションが常に開発されています。
バイオプリンティング 人工臓器・人工組織
バイオプリンティングと呼ばれるプロセスにより、医療用3Dプリンターで機能的な組織を印刷できるようになりました。バイオプリンティングでは、金属やプラスチックではなく、生きた細胞を使ってモデルを作成することができます。近い将来、医療用3Dプリンターは、皮膚移植や再建手術に役立つ組織を作成できるようになるでしょう。また、肝臓や腸の組織を印刷して、特定の病気の治療に役立てる実験も始まっています。
より奇跡的な形のバイオプリンティングでは、専門家は3Dプリントを使って機能的な人間の臓器を作っています。これまでに、研究者たちは機能する肺と人工心臓を再現することに成功しています。移植を待つ必要も、多額の費用をかける必要もなくなる日もそう遠くはないでしょう。
歯科用3D医療プリント
歯科医師や歯科矯正医は、患者を助けるためにカスタマイズされたソリューションを必要としています。
従来、歯科医師は型を取り、カスタムメイドの器具を作っていましたが、今では患者のX線やCT画像をもとに、歯列矯正やクラウン、義歯などを3Dプリントできるようになりました。
スキャンから3Dモデルの作成、プリントボタンを押すまでのすべてのプロセスを、チームではなく一人で行うことができるため、時間、労力、コストを削減することができます。このようにして得られた利益は、患者さんに還元され、より安価な歯科医療を実現することができます。
複雑な処置のための医療トレーニング
医療従事者は、複雑な手術や珍しい手術を計画する際に、カルテやスキャン画像を参考にすることができますが、事前に実際の手術を行うことはあまりありません。しかし、医療用3Dプリンターを使えば、それが可能になります。
2016年、アイルランドの外科医は、父親から2歳の娘への複雑な腎臓移植を行うことになりました。医師たちは、子供の胴体と大人の腎臓を3Dプリントしたモデルを作成し、複雑な手術を事前に練習して戦略を練りました。その結果、手術は成功しました。
3Dプリントされた臓器やモデルを練習に使用することで、外科医は最も困難な手術を行うために必要な知識と経験を得ることができます。このトレーニングにより、医師はより自信を持って手術に臨むことができ、成功の確率も高まります。
医療用3Dプリンティングを始めるには
今後、3Dプリントがより身近なものになれば、医療関係者は3Dプリントを使って、患者にカスタマイズされたソリューションを提供する、より革新的な医療アプリケーションを見つけることができるでしょう。
デザイナーやソフトウェア開発者が3Dモデリングや3Dプリンティングを始めようとする場合、意外と簡単に始めることができます。まずは、3Dモデリングソフトウェアをダウンロードして、基本的な知識を身につけることから始めましょう。
自分のニーズにぴったりの3Dプリンティング・ソフトウェアが見つからない場合は、3Dソフトウェア・コンポーネントを利用して構築することができます。スペイシャルは、3Dの専門家と技術を駆使して、多くのソフトウェア開発者をサポートしてきました。
詳細な3Dモデル、カスタマイズされたツール、プロテーゼ、骨の再構築、人工臓器など、医療業界における3Dプリントの驚くべき成果を見れば、これが医療の未来であることは間違いありません。