3Dプリンティング技術は医療分野に革命をもたらしている。

3Dプリンティングをご存知ですか？小さな玩具や家庭用品、装飾品などを作るのにこの技術が使われているのを見たことがあるかもしれません。しかし、この3Dプリンティング技術が今や私たちの命を救い、医療に驚くべき変化をもたらすために使われていると聞いたら、きっと驚かれるでしょう。かつてはSF映画の中だけの出来事だったことが、今や現実のものとなっているのです。そこで今日は、この素晴らしい技術が医療分野にどのように役立つのかについてお話ししましょう。

病院では3Dプリンティングはどのように活用されているのか？

腎臓から腫瘍を取り除くための大手術を受けると想像してみてください。以前は、医師は手術が始まってからでないと、体内の臓器の正確な状態を確認できませんでした。しかし、今はそうではありません。

現在の技術を使えば、医師は患者のCTスキャンやMRIスキャン画像を用いて、手術前に患者の腎臓の実物大モデル（3Dモデル）を作成することができる。これは、患者自身の腎臓のレプリカのように、手に持って見ることができる。

このモデルを使うことで、医師は実際に手術を行う前に練習することができます。腫瘍の位置、血管の走行、最適な切除位置などを事前に計画できるのです。これにはどのような利点があるのでしょうか？

• 手術時間の短縮：いくつかの研究では、このように3Dモデルを使用することで、手術時間を約1.5～2.5時間短縮できることがわかっています。
• 出血量の減少：事前の計画により、不必要な出血を減らすことができます。
• 入院期間の短縮：手術が成功すれば、患者はすぐに回復して帰宅できる。

義肢

義肢は、事故や出産などで手足を失った人にとって、まさに命綱となるものです。しかし、通常は非常に高価です。また、すべての人に合うように作るのも容易ではありません。

3Dプリンティング技術を使えば、この問題に対する完璧な解決策が得られます。今では、一人ひとりの体型に合った、軽量で安価な人工肢を製作することが可能です。そのため、この技術は世界中の多くの人々に役立っています。

例えば、「e-NABLE」というボランティア団体があります。この団体のデザイナー、エンジニア、医師たちは協力して3Dプリンターを使って8,000個以上の義肢を製作し、世界中の必要としている人々に無料で提供しています。これは本当に素晴らしい活動です。

体内に外科的に挿入されるインプラント

骨や関節など、体の部位が摩耗したり、事故で損傷したりした場合、手術を行い、金属などの素材でできた人工部品をその場所に挿入することがあります。これをインプラントと呼びます。インプラントは、股関節、膝、脊椎などの部位によく用いられます。

3Dプリンティング技術もこの分野に導入されている。3Dプリンティングを用いて作製されたインプラントは、従来の方法で作製されたインプラントに比べていくつかの利点がある。

3Dプリンターで医療機器を製造！

3Dプリンティング技術は現在、手術で使用される鉗子やクランプなどの繊細な器具の製造に利用されている。この技術の最大の利点の1つは、医師が特定の器具を使用していて、「この器具の持ち手がもう少し違っていたらいいのに」といったアイデアを思いついた場合、その変更を加えた新しい器具を非常に迅速に製造できる点にある。

また、緊急時に医療機器が不足した場合にも、これは有効な解決策となります。その最たる例が新型コロナウイルス感染症のパンデミックです。世界中で人工呼吸器が不足した際、あるアメリカの大学の研究チームが、3Dプリンティング技術を用いて、電気を必要とせず、わずか3時間という非常に低コストで人工呼吸器を開発しました。

この技術の未来はどのようなものになるだろうか？

これまでに見てきたものも素晴らしいが、3Dプリンティング技術の未来は、さらに驚くべき方向へと向かっている。

3D生体組織

現在、医師が使用する3Dモデルはプラスチックやゴムでできています。しかし、もし本物の心臓のような感触で、切開や縫合が可能なモデルがあれば、医師はどれほど手術の練習が楽になるでしょうか？

研究者たちはついにその段階に到達した。最近、ある研究チームが、本物の心臓組織に似たゼリー状の素材であるアルギン酸塩を用いて、人間の心臓全体の3Dモデルを作成した。最大の課題は、このような柔らかい素材を印刷すると、重力によって崩れてしまうことだった。彼らはまた、特別な技術（「FRESH」技術）も開発した。

将来への期待としては、このようにして作られた臓器モデルを、ヒト細胞の増殖、損傷した臓器の修復、そして場合によっては全く新しい臓器の創出のための枠組みとして利用できることが挙げられる。

3Dピル

今日、私たちは皆、同じ製法で同じ用量の同じ錠剤を服用しています。しかし、一人ひとりの体は異なります。そのため、医療は今、個別化医療という概念へと向かっています。つまり、患者一人ひとりに合わせた薬を作るということです。

これは3Dプリンティング技術で実現可能です。この技術を使えば、患者に必要な正確な投与量から、体内での薬の溶解速度、形状に至るまで、あらゆる要素を調整して特別な錠剤を作ることができます。てんかん治療薬である「スプリタム（レベチラセタム）」は既にこの方法で製造され、使用が承認されています。

この方法の唯一の欠点は、錠剤を作るのに時間がかかることだ。しかし、研究者たちは光に反応する化学物質を使って、わずか7秒で錠剤を印刷できる新しい方法を発見した。もしかしたら将来、スマートフォンの画面の光を使って、自分だけの特別な錠剤を作れるようになるかもしれない。

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