3D printing technology

In the current Japan, The idea that the disease is cured by patient's own decision not rather than left wholly to the doctor, which is called informed consent, is a mainstream. In the first place, although informed consent is introduced to get a patient to understand the risk and side effects of medical practice and to prevent patients instituting proceedings, it also means maintaining a good communication between the patient and the doctor in recent years. However, It is difficult for patients to understand medical terminology in communication, and not only causes confusion but also leads to stir up unnecessary anxiety. Therefore,organ model by 3D printers is used as a method to assist a more meaningful description.

It can visually shows a location of the disease and a method of an operation to the patient. Further, enlarged models enable to show a small organ. Organ models such as skull and jaw are made with a resin by using the CT or MRI date. Image data was originally rough, but they can be high-reproducibly manufactured with current high image date precision. Since it is also possible to make models close to the actual organ at transparency and touch feeling, it can lead to good communication with the patient. In addition, organ model by the 3D printer is also used as a simulator. Current medical needs minimally invasivity or non-invasivity, but high technologies ,which only part of the medical practitioner have, are required in minimally invasive surgical treatment. Medical simulator is used as the practice of many of the medical practitioner in order to overcome the situation. Experiments with medical simulator, unlike the conventional animal experiments, are can be conducted in approximately actual environment because it is possible to perform experiments with the human heart and blood vessels imitation.

The future 3D printer is considered to be bio-3D printer using the actual cell as the material. Using each of the cells in each organ, it is possible to replace an scratched organ with artificial organ that plays a role as an actual organ without finding a donor. At this time, by using the iPS cells derived from the patient, it also prevents immune rejection occurring. In addition, it can play a major role in research and development. Now, we evaluate phytotoxicity by looking at the mouse or rat organ, so it takes long time to carry out clinical trials in humans. If it is possible to carry out this study with the actual human organ model, time to studying in humans can be reduced dramatically. In this way, the 3D printer in the medical field is used as assistance of informed consent, a medical simulator, and the actual organ. It is possible to overturn the common sense of medical care, so it can be said to be a revolutionary device. Don't you think??

現在の日本では、病気のことは医者にすべて任せるというのではなく、自分の体のことは自分で納得して決めようという方向にあり、アメリカ発祥の考え方であるインフォームド・コンセントが注目されています。そもそもこの考え方は医療行為の危険性や副作用を知ってもらった上で、施術を行うことで訴訟を患者側が起こすことを防ぐためのものであったのですが、患者と医者との十分なコミュニケーションを保った上での治療という意味でも近年では用いられています。しかし、そのコミュニケーションにおいて医学用語の多用は往々にして患者には非常に伝わりづらく、混乱を招く原因となるだけでなく、不必要な不安を煽ることにもつながってしまいます。そこで、より分かりやすい説明の助けとなる手法として、3Dプリンターによる臓器モデルを用いた方法が考えられました。

3Dプリンターによる臓器モデルを用いることで患者に視覚的に疾患の場所の提示や、手術の方法を示すことができます。さらに、小さな臓器を拡大して示すことも可能となり、より分かりやすく患者に伝えることが可能となるのです。臓器モデルはCTやMRIにより取得したデータを用いることで頭がい骨や顎などの形を樹脂で作製します。開発当初は画像データが荒いものでありましたが、現在では高い加工自由度と精度により高い再現性で作製することが可能となりました。さらに透明度や触感なども実際の器官に近いものを作ることもできるため、より本物に近い表現が可能となり、患者との十分なコミュニケーションにつなげることができます。 これに加え、3Dプリンターによる臓器モデルはシミュレータとしての用途もあります。

現在の医療は低侵襲、非侵襲などが求められ体に負担のかかりにくいものが開発されています。しかし、外科的な治療において低侵襲に行うことは非常に技術が求められ、一部の医療行為者にしかできないものです。その状況を打破するために多くの医療行為者の練習として医療用シミュレータが使用されています。医療用シミュレータでの実験は、人間の心臓や血管を模したものを使用することができるので従来の動物実験と異なり、実際の環境に近い実験を行うことができます。

そして、今後の3Dプリンターは、材料に実際の細胞を用いたバイオ3Dプリンターが貢献していくと考えられています。臓器ごとにそれぞれの細胞を用いて、実際の臓器としての役割をも果たすものを作製することができれば、病気などにより機能不全となったり、傷のついてしまった臓器をドナーが見つからない場合にも、取り換えることが可能となるのです。その際に、患者自身から取り出したiPS細胞を用いることで、免疫排除などが起こることも少なく、患者の体内に新たな臓器を入れることが可能です。また、研究開発に大きな役割を果たすことも考えられます。現在ではマウスやラットなどの臓器を見ることで薬害の評価などを行っており、実際に新薬ができるまでには、ヒトでの治験が行われるまでに長い年月を費やすこととなっています。この研究を実際のヒトの臓器モデルで行うことができれば、ヒトへの治験までの時間は格段に短縮することが可能であるのです。 このように、医療分野における3Dプリンターはインフォームド・コンセントへの利用、医療用シミュレータとしての利用、さらには実際の臓器としての利用と大きな可能性を秘めており、医療の常識をも覆すことができる画期的な装置であると感じませんか？

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