医療用3Dプリントのワークフロー

ワシントン大学にて心臓血管イノベーションセンターの副所長および多次元医療センターの共同所長を務めるDmitry Levin氏が、病院環境におけるプリントラボの運営開始から品質管理やモデル検証ツールの導入に至るまでのステップを解説します。また、3Dプリントの長所と短所の両方を取り上げながら、この新興技術にシフトする理由を紹介します。医療用3Dプリントのいろはを学ぶために最適なウェビナーです。

このレポートでは、3Dプリントの臨床的および経済的な影響、ならびにヘルスケア業界全体における3Dプリントの活用拡大に伴う課題と機会について考えます。

ヘルスケア業界における3Dプリントの活用拡大が、放射線科にかつてない可能性を引き出そうとしています。このウェビナーでは、メイヨー・クリニックの解剖学モデリング研究所共同所長を務める神経放射線科医のJonathan Morris医師が、医療における3Dプリントの歴史とともに、放射線科医が実際に病院への3Dプリント能力およびプログラムの導入に成功した事例について解説します。

教育資料や手順の多くがオンラインの教育プラットフォームに移行し、CT/MRデータを元に患者一人一人に合わせて製作するシミュレーションモデルの3Dプリントコストが1点あたり数ドルにまで低下するなか、ますます多くの研修プログラムで患者固有の繊細なモデルが製作され、研修医の自宅および教育施設での学びを支援しています。本技術記事では、3Dプリントが外科研修教育の向上にどう活用されているかを探ります。

Formlabsの医療チームは最近、Formlabs製品をご使用中の医療関係者の方々に各国のヘルスケアシステムにおける医療用3Dプリントへの融資について尋ねたところ、予想通り実に様々な回答が得られました。本技術記事では、ヘルスケアシステムで確立されている最も一般的な戦略を探ります。

ヘルスケアシステムは、危機的な状況の真っ只中でも患者様にケアを提供できるよう、俊敏性と順応性の高いサプライチェーンを維持する必要があります。GE and GE Healthcareの元CEOであるJeff Immelt氏とFormlabs CEOのMax Lobovskyが対談し、3Dプリントがもたらすヘルスケアの変化について語ります。対談を主催するのは、Formlabsでヘルスケアディレクターを務めるGaurav Manchanda、そしてNorthwell Healthの3Dデザイン＆イノベーションディレクターのTodd Goldstein氏です。Northwell Healthは最近、通常は外科用ツールのプリントに使用していたFormlabs 3Dプリンタの利用目的を再定義し、10万点以上の鼻咽頭スワブを製作することで世界的な供給不足を緩和し、重要な試験機能を提供しています。さらに、3Dプリントを使ってBiPAP（バイパップ／二相性陽圧呼吸療法）や人工呼吸器コンバーター、個人用保護具（PPE）などの重要備品を開発・製作しています。

パーソナライズされた精密医療が台頭しつつある今、新たなツールや高度なテクノロジーが患者様にとって医師たちの存在をより身近なものにし、一人一人により適した治療やカスタム器具の提供を可能にしています。医療用3Dプリント技術の発展は、ヘルスケア業界全体に大きく貢献してきました。3Dプリントを通して開発された新たなツールや治療方法により、患者様にとってこれまでにないレベルの快適さとパーソナライズの可能性を提供しています。一方、医師にとっては複雑な症例をより深く理解し、より高水準なケアを提供できる新たなツールの発見につながっています。

ボストン小児病院でSIMPeds 3Dプリントプログラムの臨床ディレクターを務める小児放射線医のSanjay Prabhu医師が、解剖学モデルの3Dプリントに使用する医用画像技術のベストプラクティスを紹介します。臨床分析用の高精度なモデルを製作する際、MRやCTスキャンだけでは不十分なことがあります。このウェビナーでは、ヘルスケアコミュニティを支えるマルチモーダルなプリントとは何か、その必要性、そしてそのプロセスについて解説します。

Formlabsの医療チームが作成したこの実践的な技術資料では、外科医や技師が患者のスキャンデータをもとに3Dプリントで解剖学モデルを製作するな方法を解説します。CT/MRIスキャンのセットアップ、データセットの分割、3Dプリント可能な形式へのファイル変換など、さまざまなステップにおけるベストプラクティスもご紹介しています。

スウェーデン・ルンドにあるスコーネ大学病院で3Dセンター所長兼准教授を務めるEinar Heiberg氏は、同大学のルンド心臓MRグループの研究員でもあります。Einar氏によるこのウェビナーでは、Medvisoセグメンテーションソフトウェアを使って頭蓋形成術や脳神経外科用に3Dプリントで製作した成形型とカッティングガイドを用いた、スコーネ大学病院で実際に行われている手術内容を知ることができます。3Dプリント製の成形型は現在、同大学病院の臨床ルーティンとして用いられ、各手術で20〜30分ほどの時間短縮につながっています。3Dプリント製の成形型は、術後の審美性だけでなく、手術の精度向上にも寄与しています。

MIRAI 3Dの共同創設者兼CEOのMattias Biancucci氏は、Formlabsとの提携により、腎臓モデルを活用しながら高精度な手術計画の作成を行っています。アルゼンチン・ブエノスアイレスにあるドイツ病院の腫瘍学科で腫瘍学・泌尿器腫瘍学部長を務めるGonzalo Vitagliano医師と密に連携しながら、腹腔鏡下腎部分切除術における標準的手段として3Dプリントが確立されるにつれ、手術時間の現象や患者の安全性が最適化される様子を目の当たりにしてきました。このウェビナーでは、FDMからFormlabsのSLA光造形方式へと移行した理由を協議します。

シドニーキンメル医科大学の医学部性であるMichelle Ho氏は、在学中にトーマスジェファーソン大学病院のヘルスデザイン研究所の研究員として3Dプリントを学び、患者教育やシミュレーション、手術前計画における活用方法を研究してきました。彼女が主催するこのウェビナーでは、Materialise Mimicsソフトウェアを使った下顎再建手術のためのセグメンテーションや外科計画のスキルを学ぶことができます。

プリントの完了後は、造形品の洗浄・二次硬化・後処理が必要です。このサポート記事では、後処理に必要とされるステップをすべて解説しながら、最適な材料特性を引き出しつつ見た目も美しい造形品の仕上げ方をご紹介します。これをマスターすれば、毎回のプリントを成功させることができます。

Finish Kitを使って手作業で洗浄する場合も、Form Washを使って自動で洗浄する場合も、造形品をきれいに仕上げるためにはFormlabsのベストプラクティスに従うことをお勧めします。造形品のサイズや形状は様々です。この記事では、それぞれに異なる造形品の効果的な洗浄方法やIPAの寿命を最長化する方法について解説します。混在を防いで造形品の生体適合性を保ち、レジン残りのないきれいな状態に仕上げるために、この記事をお役立てください。

本記事では、SLA光造形方式で造形された医療用パーツの着色に必要な手順について詳しく解説します。レジンの着色、完成品の染色や塗装など、解剖学モデルで強調したい箇所に色をつける方法を学びましょう。

Formlabs Medicalが提供するデモセッション「Kyle Babbittとヘルスケア用モデルを作る」では、Kyleがデザインやプリントに適用できる様々なベストプラクティスを余すところなくお伝えします。さらに、染色・塗装が施され、各部位のマグネットによって解剖学モデルを容易に分解して関心領域を確認することができる、高品質教育モデルの製作手順もご紹介します。

Formlabsにはこれまで、弊社技術を使ってコロナ禍で生じた医療器具不足に対応したいと考える臨床医や3Dプリントコミュニティのユーザーから、何百件ものお問い合わせが寄せられてきました。本記事では、ヘルスケア業界における3Dプリント活用に関する規制、そして責任を持って高度技術を活用することで患者ケアにどのような影響を与えることができるのかを見ていきます。

Frank Rybicki医師、Leo Chepelev医師、Dr. Prasanth Ravi医師が、Form 3を使って解剖学モデルをプリントする際の精度を定義した結果を共有します。Chepelev医師がこの研究の背景や研究計画、評価方法を解説し、Rybicki医師が解剖学モデルの製作においてForm 3は1.0mmまたはそれ以上の精度を保つことができると結論づけた試験結果について、考察を共有します。

医療器具を3Dプリントする際は、製品を市場に投入するために準拠が必要な規制関連の内容や手順をしっかりと理解することが大切です。本記事では、医療器具の分類や登録、必要な生体適合性試験、QMS（品質管理システム）の違いを学びます。

Formlabsのプリンタ、材料、および関連製品は、各管轄地域で適用されている様々な安全性や品質に関する規格に準拠しています。このサポート記事では、プリンタやレジンが準拠する必要のある数多くの基準（医療器具、品質管理システム、環境的および電気的安全性に関するものを含む）をご紹介します。

Jayanthi Parthasarathy氏は歯科医としてインドで長年の経験と実践を積み、20年以上にわたって高度な画像処理およびアディティブマニュファクチャリング技術を活用することで、インプラント対応・非対応器具に関する医療コミュニティの未解決のニーズに応えるソリューションを考案しました。このウェビナーでは、オハイオ州コロンバスにあるネイションワイド小児病院の放射線科で3Dプリントプログラムの元マネージャーとして確立してきた品質管理・品質保証について取り上げます。

Juan Garcia氏は現在、ジョンズ・ホプキス大学の医学応用美術学科と耳鼻咽喉科・頭頸部外科の両学科で准教授として教鞭をとっています。臨床補綴学認定委員会（BCCA）の認定臨床補綴技師（CCA）であるJuan氏が、ウェビナーの中で患者一人一人に合わせた顔面・眼球・体幹用補綴装置の製作など、自身が行う臨床活動を紹介します。Juan氏は、3Dプリント製のカスタム外科シミュレーションモデルのデザインについても研究しています。

David Zopf医師は、自身の臨床および研究活動に3Dプリントを取り入れることで、患者ケアや先進治療の選択肢を拡大しています。彼が注力する分野の一つに、小児先天性および頭蓋顔面奇形があります。ウェビナーの中では、耳や鼻の再建のための軟骨組織工学に3Dプリントを活用する方法を解説します。これらの組織スキャフォールドは全臨床的評価の対象になります。もう一つの注力分野に、より優れた外科研修のために3Dプリントを使った忠実性の高いシミュレーション装置の開発があります。Zopf医師は、定期的に3Dモデルを用いて外科および医療ケアを最適化しています。

外傷および脊椎手術を専門とする整形外科医のAndrew Kanawati医師は、2パートに分かれたシリーズ式のウェビナーで、脊椎手術用に患者固有のガイドを3Dプリントで製作するメリットに関する自身の研究成果を共有します。脊椎手術におけるCTやMRI画像の長所と短所を学びながら、この研究が術後のより良い経過にどのようにつながるかを分析し、骨に特化した用途に適したレジンの種類についても探っていきます。

学術的形成・再建外科医としてカナダのマニトバ州立大学で形成外科研修プログラムのディレクターを務めるChristian Petropolis医師が、担当する外科症例におけるモデリングと3Dプリントの重要性を語ります。複雑な症例でのモデリングの重要性を特に強調しながら、日常的な外科手術にも3Dプリント製オブジェクトを用いている様子などを解説します。

イノベーションの創造や業界におけるデジタルAM技術の応用拡大を目的としたシンガポール政府主導のプラットフォームイニシアチブ、NAMIC（National Additive Manufacturing Innovation Cluster／全国アディティブマニュファクチャリングイノベーションクラスたー）の共同創設者兼マネージングディレクターを務めるHo Chaw Sing医師が、コロナウイルス検査用の3Dプリント製鼻咽頭スワブのデザインから実際の使用例まで、包括的なワークフローを紹介します。

英国王立獣医師会認定小動物外科専門医（整形外科）のBill Oxley氏（獣医学修士、獣医学士、獣医外科専門医（整形外科））は、整形外科の専門研修を受ける前に一般診療の獣医師として勤務した後、約10年間にわたって紹介専門の整形外科医として活動し、その間、治療においてCADベースの仮想手術計画と3Dプリント製サージカルガイドを使用し始めました。Bill氏が設立したVet3は現在までに、四肢変形・関節固定術・脊椎不安定症候群の治療において、世界中の外科医向けに700件以上の患者固有の3Dプリント製ガイドシステムを提供しています。

フロリダ大学の准教授であり3Dモデリング／メイカースペースの創設者でもあるTravis Meyer医師が、Formlabsレジンに関する研究結果を共有します。Travis医師がAshley Way医師とともに、Formlabsの各種材料を用いたCT、MRI、超音波検査の画像診断結果を解説するこのウェビナーでは、各手法の詳細な分析と、ファントム作成やその他の画像診断ニーズにこれらの研究結果を活用する方法を学びます。

Northwell Healthの3Dデザイン＆イノベーションラボの3Dスペシャリストを務めるSean Trahan氏は、外科研修医が様々な手術を練習するための教育・研修材料を3Dプリントで作成しています。これは、従来の「see one, do one, teach one（見て、やってみて、教える）」という研修手法に代わる、再利用可能で低コストかつ効果的な手段を提供することを目的としています。人体解剖学を忠実に再現し、可能な限り現実的な研修材料を作成するには、クリエイティビティと協働が求められます。