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迅速に製作できる「心臓レプリカ」の作製システムを開発

公開日:2017.02.10
最終更新日:2021.10.06

循環器疾患の研究を行う国立循環器病研究センター(大阪府吹田市)では、2016年12月7日に記者会見を行い、『3D(3次元)プリンター』とインクジェットを活用した「心臓レプリカ」を迅速に作製することができる作製システムを新開発したと発表した。

同システムは、国立循環器病研究センターの他、立体模型の作製技術を持つ株式会社クロスエフェクト(本社:京都府京都市伏見区、竹田正俊社長)、SCREENホールディングス(本社:京都府京都市上京区、垣内永次社長)、共栄社化学株式会社(本社:大阪府大阪市中央区、片岡清夫社長)が共同で開発したという。

この「心臓レプリカ」は、心臓病患者の心臓を再現したい場合に、立体模型を短期間で作ることができる新技術だ

『3Dプリンター』とインクジェットによる短期間での心臓レプリカ作製

同センターとクロスエフェクト社の共同で開発を行ってきた従来の方法は、まず患者のコンピューター断層撮影法(CT)画像を撮影し、抽出した心臓のデータから光造形の3Dプリンターを使い心臓の硬質モデルを作り、それを基にした立体的な心臓の鋳型に樹脂を流し込むもので、作製するのに4~5日かかっていた。

そのため、量産化や短期間での迅速な作製が課題だったか、今回の新システムでは、CTで得た患者の心臓のデータを3Dプリンターに入力し、インクジェットと特殊な樹脂を使って模型を作る臓器造形システムになっている。

まずは臓器モデル部分は特殊な樹脂であるモデル剤、臓器以外の部分を覆う樹脂のサポート剤にはインクジェットで打つことにより臓器を造形し、その後サポート剤部分を除去することで臓器モデルを得る仕組みだ。

個別に作っていた鋳型を不要にして、コストを半分に削減しながら、2日間という短期間での作製が可能になっており、すぐに手術が必要になる先天性心疾患の新生児の心臓の状態を素早く調べるなどに利用するという。

様々な患者の心臓をオーダーメイドで本物そっくりに再現

心臓の構造は患者ごとに大きく異なる。今回開発された新システムで作製した模型は、その個々の患者の心臓に応じて、弁や血管など細かな構造の再現に加え、筋肉の柔らかさなども従来品より本物そっくりの感触に再現できるオーダーメイド製作が可能だ。

この3Dプリンターを使って作製された心臓レプリカの立体模型は、メスを入れて本物に近い切開や縫合の手術の訓練・手術前シュミレーションなどへの活用などが期待できる。また、それによる手術時間の短縮が可能になることで手術時の虚血時間短縮も期待できる。

小児の心臓レプリカとして1年後には実用化へ

小児の複雑先天性心疾患は年間1万2000人が発症するとされる。共同開発グループでは、この診断や治療へ利用する小児用心臓レプリカの医療機器としての承認や保険収載を経て、1年後をめどに量産技術を実用レベルまで高める考えだ。

また将来的には、小児に限らず、成人心疾患や大動脈疾患の心臓レプリカ提供も目指すとしている。

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