小児心臓外科医の育成は、病状の複雑さと子供の体のデリケートさから、非常に困難です。そのため、かつては死体解剖や豚の心臓を用いた手術の学習が唯一の訓練方法でした。
しかし、この方法には、豚の心臓の入手、保存、訓練のための準備の難しさなど、多くの制約がありました。また、豚の心臓は子供の心臓よりも大きく、「健康な」臓器であるため、病状をシミュレートすることが非常に困難でした。
近年、3Dプリンターは医療分野に新たな可能性をもたらしています。複雑な手術前の計画のための解剖学的モデルの作成から、カスタマイズされた手術用ガイドの作成、リハビリテーションのための人工臓器や装具の製造まで、その用途は多岐にわたります。現在では、生体適合性材料が新しい用途を可能にし、治療の可能性を広げ、患者ケアを向上させています。
3Dプリントされた胸部シミュレーター
1985年にイタリアで初の心臓移植が行われて以来、パドヴァ大学病院は心臓外科の主要な拠点の一つとなっています。
パドヴァ大学病院の心臓・胸部・血管科学および公衆衛生学部の教授であるヴラディミーロ・ヴィーダ博士は、Formlabsの3Dプリンターを用いて、小児心臓外科の訓練をより簡単かつ効率的に行うための、移動可能なモジュール式胸部シミュレーターを設計・製作しました。このシミュレーターには心臓モデルが組み込まれています。
3Dプリントされた移動可能なモジュール式透明胸部シミュレーター
しかし、研究チームは、3Dプリントされた心臓またはその一部を使用する場合、トレーニングにおいて最も欠けているのは、心臓が胸郭内に配置されている状況のリアルなシミュレーションであることに気づきました。
実際、プリントされた臓器をテーブルの上に置いて自由に動かせるようにするのと、実際の操作で直面する状況とは大きく異なります。そこで研究チームは、移動可能で、トレーニングニーズに合わせて部品を交換でき、新しい部品を簡単にプリントできるモジュール式の胸部シミュレーターを設計し、3Dプリントすることにしました。
「3Dプリンターは、将来の心臓外科医の育成方法を完全に変えることができます。私たちは、この技術が未来につながると信じています。私たちの夢は、イタリア国内にトレーニングネットワークを構築し、複数のトレーニングセンターを同時に接続し、研修医が自分自身のモデルとシミュレーターを使って手術手順のシミュレーションを体験できる機会を提供することです。」
— ヴラディミーロ・ヴィーダ教授
パドヴァ大学病院小児心臓外科および先天性心疾患複合手術室ディレクター
このシミュレーターは、2021年12月16日から18日までローマで開催されたイタリア心臓外科学会年次総会で初めて発表され、素晴らしい反響を呼びました。
現在、このシミュレーターは、パドヴァ大学で研修中の医師を対象に月に1回開催される実践的なトレーニングコースで使用されています。その結果、動物の心臓を使用するコースと比較してコストを大幅に削減でき、準備と輸送の複雑さも大幅に軽減されました。
最近、チームはシミュレーターと専門知識をイタリア国内の他のセンターとも共有しました。
エリチェで開催された国際心臓外科学会学校のトレーニングコースでは、Formlabs Elastic 50A Resinを使用して、異なる先天性心疾患の病状を示す50個の心臓がプリントされました。
各研修生は、自分自身の個別モデルで手術を完全に実施することができ、これは動物の心臓を使用する従来のラボではほぼ不可能でした。
50個の心臓のプリントと後処理には約140時間かかりました。しかし、最も複雑なプロセスは、3Dモデルの作成であり、約50時間かかりました。
3Dプリントされた移動可能なモジュール式胸部シミュレーターを使用する心臓外科研修医
「Formlabsは、3Dプリンティングを可能な限り多くの人が利用できるようにするという目標を掲げて設立されました。しかし、ここ数年、私たちは世界中で起こっている医療分野での応用例に常に驚かされています。
私たちは、この技術が研究と治療の進歩に大きく貢献すると確信しています。パドヴァ大学病院のような重要で技術的に進んだ機関に選ばれたことを誇りに思います。これは、この道をさらに進み、ソリューションと材料の範囲を継続的に拡大することの重要性を確認するものです。」
— マルコ・ザッピア Formlabs イタリア地域チャネルセールスマネージャー
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