輸入品の10分の1の価格で膝関節置換術を支援する「ビューファインダー」を医師が研究

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VinUni大学の医師とエンジニアのグループが開発したこの装置は、世界中の同様の製品に比べてわずか10分の1のコストで、膝関節置換術で正確な結果を得るのに役立つ望遠鏡のようなものです。

VinUni 大学医学 3D テクノロジー研究センターである VinUni 3D Lab グループの Pham Trung Hieu 博士とその同僚は、関節置換手術の位置を最大 98% の精度で特定できるパーソナライズされた手術ナビゲーションデバイス (PSI) の開発に成功しました。この研究は、 VnExpressが主催する2023年科学イニシアチブで第2位を獲得したばかりだ。

この装置は、外科医がプログラミング計画に従って手術中に骨の切断を行うのに役立ち、人工関節の配置の精度を高めて、患者に対する手術の有効性と安全性を最適化します。ベトナムでは、関節置換手術におけるPSIの応用に関する研究はこれまで行われてこなかった。

BSCK II Pham Trung Hieu は、膝関節置換術用手術誘導装置の製品で第 2 位を獲得しました。写真：Giang Huy — BSCK II Pham Trung Hieu は、膝関節置換術用手術誘導装置の製品で第 2 位を獲得しました。写真： *Giang Huy*

ヒュー医師は、骨と関節のシステムは3次元空間における複雑な動的バランスシステムであるため、損傷した骨と関節の構造を治療し再建する手術を行う際には、高精度のナビゲーション補助装置のサポートが必要であると述べた。人工関節の不適切な配置は、身体の運動軸の変化につながり、術後の可動性に影響を与えるだけでなく、痛みが長引いたり、体内での人工関節の寿命が短くなったりする可能性があります。

現在、あらゆる種類の人工関節および付随する誘導装置は輸入されており、欧米の体型に合うように設計されています。ベトナム人の骨の構造とこれらの器具の不一致は、インプラントの正確な配置にも影響を及ぼし、治療効果を低下させるだけでなく、外科医が経験豊富でない場合は合併症を引き起こす可能性もあります。

ロボットやナビゲーションなどの他の測位システムを使用すると、多くの場合、複雑すぎて手術時間が長くなり、非常に高額な投資コストが必要になるため、ベトナムの大多数の人々の状況にはあまり適していません。

「研究チームは、患者の組織に安全に接触できる生体適合性3D材料でプリントされたパーソナライズされた手術誘導装置のアイデアを開発し、現在入手可能な装置と比較して低い製造コストで精度と安全性を実現しました」とヒュー博士は述べた。

全膝関節置換手術における個別化された手術ガイダンス装置。写真: VinUni大学医学3D技術センター — 全膝関節置換手術における個別化された手術ガイダンス装置。写真: *VinUni大学医学3Dテクノロジーセンター*

最終的な PSI 製品が完成するまでに、チームは最適なデザインを計算し、何百もの製品モデルでテスト印刷と実験を行うのに 1 年以上を要しました。これらのデザインは、CT または MRI スキャンからスキャンされた骨と関節の構造データに基づいて製造され、各患者の正しい骨の位置に合わせて成形されます。

この装置のおかげで、外科医は手術する部位をはっきりと露出させ、約 2 ～ 3 個の小さな 3D プリント装置を使用して各骨片の位置を正確に決定するだけで済みます。これまで、外科医は、手足の他の目印を介して間接的に複雑な方法で位置を特定するために、30 を超える機械器具を使用する必要がありました。

さらに、この研究では、研究チームは3Dプリント技術を使用して、患者自身の膝関節のモデルも印刷しました。印刷された解剖モデルは、外科手術誘導装置を使用する外科医が正式な術前シミュレーションを実施する際に役立ち、また、関節置換術について学び始めた若い医師のトレーニングにも役立ちます。

したがって、それぞれの症例について、医師は手術を 2 回行います。手術前には、ガイド補助具と組み合わせた解剖モデルで手術を行い、その後、設計されたPSIカッティングトレイを使用して患者に実際の手術を行います。

情報受付から切削金型完成までの全工程は平均3日（最短2日）で完了し、コストは世界の類似製品と比較してわずか1/10です。

同チームは、ヴィンメック医療システムにおいて、パーソナライズされた手術ガイダンス装置向け 3D プリント技術を使用して、約 50 件の膝関節全置換術、40 件の股関節置換術、および数百件のその他の関節置換術や骨アライメント手術を成功裏に実施しました。この技術は、口蓋裂のある子どもの鼻の型、複雑な心血管疾患の介入用ステントをカスタマイズするのに役立つ解剖モデル、頭蓋骨の欠損に対する 3D チタンパッチ型の作成にも応用されています...

VinUni 大学医学 3D テクノロジー研究センターの医師とエンジニアのグループ。写真: NVCC — ヴィンユニ大学医学 3D テクノロジー研究センターの医師とエンジニアのグループ。写真: *NVCC*

VnExpressとのインタビューで、ヴィンメック・ヘルスケア・システムの整形外科・スポーツ医学センター長であるトラン・チュン・ドゥン教授は、医療における個別化治療は世界的なトレンドであり、手術誘導装置の開発が手術効率の最適化に貢献するだろうと語った。これまで、経験豊富な外科医でも、望ましい最大手術精度は約 90% でしたが、手術誘導装置を使用すれば精度は 98% に近づくことができます。「ナビゲーション技術は、精度の向上に役立つ『スコープ』のようなもので、手術の成功率を高める上で重要な役割を果たします」とダン教授は語った。

Hieu博士のチームとVinUni 3D Labのソリューションは、Dung教授から高く評価されました。新しいテクノロジーにより、患者の自然な解剖学的パラメータに適したパラメータで「図面」を各個人に合わせて正確に作成できるため、手術時間が短縮されるからです。「パーソナライズされた切削型を作成する3Dプリント技術は標準化の意味も持ち、近い将来、ベトナム人の特性に適した大量生産可能な製品を生み出すことに貢献する」と彼は述べた。

同氏はさらに、現在、世界中の部隊で手術誘導装置を適用するには、製造に約3～6週間かかり、費用は約3,000ドルかかると付け加えた。しかし、新しい 3D プリント技術により、時間はわずか 2 日程度に短縮され、コストも数百万 VND 程度になりました。 Dung教授は、次の段階では、VinUni 3D Labが他の多くの外科用途で製品を標準化し、医師が外科手術の効率を向上させるのに役立つと期待しており、同時に、より多くの国内患者が世界の先進的な科学技術の恩恵を受けられるようにしたいと考えている。

授賞式後、ヒュー博士は喜びを語り、このイベントはチームが互いに交流し、学び合い、製品を紹介する場となり、同時に高い専門性を持つ審査員の方々から製品のさらなる改善に役立つ意見をいただいたと述べました。同氏は「この製品が多くのユーザー、特に関節置換手術や整形外科的外傷を受けなければならない患者に届き、より適切なコストで優れた改良製品が利用できるようになることを期待している」と語った。

2年目を迎えるVnExpressの2023年科学イニシアチブコンテストは、科学技術を愛する人々のための遊び場を創りたいと考えています。 40歳未満の専門および非専門の科学者を対象とし、科学技術の進歩の応用を加速するためのイニシアチブ、ソリューション、およびつながりを模索します。