EXPERT INSIGHT

NYU Langone:画期的な両手・顔面の移植を支えた3D技術

5 1分で読めます

スクラブを着た外科医や臨床医がひしめく手術室

NYU Langone HealthのDr. Eduardo D. Rodriguezが最近主導した両手と顔面の移植手術は、複雑な医療事例における3Dプランニングとプリンティングの価値を証明するものです。3D技術は、臨床医がチーム内や患者とのコミュニケーション方法に始まり、手術の計画や実施方法に至るまで、手術プロセスを劇的に改善します。

(海外では)最も複雑な症例以外にも、良く行われる顎の再建や整形外科手術においても、患者ごとにパーソナライズされた治療を提供するために、3D技術の利用が増えています。手術室に新しい技術が加わることで、手術計画に関わるチームは成長し、その能力を最大限に発揮できるように変化していきます。

手術室へのバックステージパス

手術室で手術のリハーサルを行う外科医と臨床医のチーム
14か月の準備期間中、Materialiseの臨床エンジニアはNYU Langoneの外科医と一緒にチームを結成し、ラボ環境で手術のリハーサルを行い、手術計画の開発と微調整を行いました。

手術室をコンサートホールに置き換えて考えると、外科医はステージ上のロックスターと例えるができます。どの大規模なパフォーマンスも、バンドは他のミュージシャンによって支えられており、ショーがスムーズに進行するように舞台裏で働く技術チームが音響、映像、照明を管理しています。

手術室では、私たちCLE(Clinical Engineering)チームがこの役割を果たし、手術計画プロセスの背景とサポートを提供しています。患者のCT画像を受け取り、コンピューターで3Dモデルに変換するところからすべてが始まります。外科医とバーチャルで症例を計画し、臨床上の課題を解決するためにエンジニアリングのフィードバックを提供します。また、サポートチームの協力を得て、解剖学的モデル、パーソナライズされたガイドやインプラントの設計に必要な情報を提供しています。

これらのツールはそれぞれ、外科医が手術室でより自信を持って、効率的かつ正確に手術を行うための準備と実行を支援します。

  • 解剖学的モデルs は、外科医が手術前に難しい解剖学的構造を理解し、最適な判断を下すのに役立ちます。3Dプリントされたこれらのモデルによって、臨床医は患者の解剖学的特徴を具体的に理解することができます。これは、患者やその家族とのコミュニケーションを向上させる上で非常に重要であるだけではなく、研修医や学生に複雑な医学的病理を教育する上でも価値があります。また、外科医はこのモデルを使って手術の練習をしたり、手術中に参考にすることもできます。 
  • パーソナライズされたサージカルガイドは、デジタルプランニングの利点を実際の手術に活かす良い例です。このガイドは、計画された介入の位置や角度を、実際の手術に置いてのそれと正確に一致させるために役に立ちます。これにより、手術時間が短縮され、必要な切開箇所や器具の数が減ることで、費用対効果が高まる可能性があります。 
  • パーソナライズドインプラント は、外科医が必要とする手術結果の予測可能性を高めます。3Dプリントされたインプラントを使用すれば、臨床医は患者の特定の解剖学的構造やニーズに合ったインプラントであることを前提にでき、患者の人生を大きく変える可能性のある手術そのものに集中することができます。

手術計画におけるCLEと外科医のコラボレーションは比較的最近のもので、3D計画技術とともに進化してきました。マテリアライズはこの分野の先駆者です。

手の移植に使用するプランニングとガイド
手の移植に使用するプランニングとガイド
手の移植に使用するプランニングとガイド

手の移植に使用する手術計画とガイド

これらのツールはそれぞれ、外科医が手術室でより自信を持って、効率的かつ正確に手術を行うための準備と実行を支援します。

  • 解剖学的モデルs は、外科医が手術前に難しい解剖学的構造を理解し、最適な判断を下すのに役立ちます。3Dプリントされたこれらのモデルによって、臨床医は患者の解剖学的特徴を具体的に理解することができます。これは、患者やその家族とのコミュニケーションを向上させる上で非常に重要であるだけではなく、研修医や学生に複雑な医学的病理を教育する上でも価値があります。また、外科医はこのモデルを使って手術の練習をしたり、手術中に参考にすることもできます。 
  • パーソナライズされたサージカルガイドは、デジタルプランニングの利点を実際の手術に活かす良い例です。このガイドは、計画された介入の位置や角度を、実際の手術に置いてのそれと正確に一致させるために役に立ちます。これにより、手術時間が短縮され、必要な切開箇所や器具の数が減ることで、費用対効果が高まる可能性があります。 
  • パーソナライズドインプラント は、外科医が必要とする手術結果の予測可能性を高めます。3Dプリントされたインプラントを使用すれば、臨床医は患者の特定の解剖学的構造やニーズに合ったインプラントであることを前提にでき、患者の人生を大きく変える可能性のある手術そのものに集中することができます。

手術計画におけるCLEと外科医のコラボレーションは比較的最近のもので、3D計画技術とともに進化してきました。マテリアライズはこの分野の先駆者です。

マテリアライズのCLEは、3Dツールやテクノロジーの機能について独自の専門知識を持っており、それらを手術室でどのように導入するかについても知っています。私たちが実際に患者さんを手術することはありませんが、手術計画のすべての段階に舞台裏で積極的に関わっています。

私たちは、毎年何千もの症例に取り組み、さまざまな手術のニーズに合わせて世界中の外科医と協力してきた経験から学んだ方法やベスト・プラクティスを提案します。

NYU Langoneの両手と顔面のダブル移植のケースでは、CLEが外科医と患者にもたらすメリットが明確に示されました。(米国の)マテリアライズ社には、市場では入手できないレベルの専門知識が要求される移植例を手がけてきた実績があります。今回のケースでは、整形外科と頭蓋顎顔面科のチームが初めて一緒に仕事をしたことが特徴的でした。4人のMaterialise CLEが、この画期的な手術に数ヶ月前から参加し、それぞれが解剖学的な専門分野に集中しました。私たちは約80名の外科チームと協力し、14ヶ月間にわたって11回のキャダバー・ラボをサポートしました。毎回のリハーサルでは、関係する6つの手術チームと緊密に連携し、指示を出しながら、一刻を争うこの手術の効率と精度を向上させるために、3D技術が最善の方法で開発・使用されていることを確認しました。

臨床工学の観点から見ると、移植手術における最大の課題は、時間的な制約とドナー特有の解剖学的構造の変動です。私たちはレシピエントの解剖学的特徴を考慮して計画を立てることができますが、各ドナーのサイズや解剖学的特徴はラボセッションと最終的な手術とで異なります。

この一刻を争うケースでは、私たちのチームは、手の移植のための手術ガイドと解剖学的モデルをさまざまなサイズで設計・プリントし、ドナーに最小限の変更で対応できるようにしました。3Dプリントされたガイドは、事前に計画された骨の切断をレシピエントとドナーの両方に再現し、より良い結果を得るために腕を解剖学的に望ましい位置に合わせることができました。また、最高の骨癒合を目指して、インプラントの固定を正確にガイドしました。ドナーが決まると、顔面移植のための頭蓋顎顔面(CMF)ガイドをドナーに合わせて最終調整しました。

マテリアライズのエンジニアリングチーム
ドナーが特定された後、米国、ウクライナ、マレーシアのエンジニアリングチームは、ドナーからレシピエントへの顔面移植に合わせてデザインを最終決定し、ガイドを加工するのに24時間もかかりませんでした。ガイドは、米国の製造チームによって、手術の直前に3Dプリントされました
人間の頭蓋骨をさまざまな角度から3Dスキャンし、パーソナライズされた医療用インプラントを装着したもの。
術前計画により、外科医は様々な医療用インプラントを仮想的に選択・配置し、最適な解剖学的適合性を予測することができました

骨片の再配置と固定のためのガイドシステムは、患者の解剖学的構造に固有のものであり、医療器具を正確に配置するのに役立ち、全体の手術時間を短縮しました。

各ステップに対応した3Dツール

新しいケースにアプローチする際、私たちは手術チームとその患者にとって有益な3Dツールや技術について意見を述べます。両手と顔の移植に使われたガイドのように、3Dプリントされた個別のツールは、通常の手術でもますます一般的になっています。外科医が自信を持って手術に臨めるようになり、結果的に患者の予後が向上します。(米国では、)パーソナライズドガイドとインプラントは、膝関節、肩関節、股関節の置換術やCMFの再建術において、毎年何千もの症例で使用されています。


外科用ガイドは、骨の位置を変えたり固定したりするためのガイドシステムを介して、外科医が正確に位置を決めたり、切ったり、穴を開けたりするのを助け、手術室での効率を向上させることに貢献します。これにより、手術の時間を短縮し、必要な切開箇所や器具の数を減らすことができ、より低侵襲な手術が可能になります。

患者の解剖学的構造に合わせて作られたインプラントによって、外科医はインプラントを患者に適合させることで、骨を最大限に保存することができます。

結果:より良く、より健康な世界に向けて

私たちCLEは、自分たちの仕事が患者さんの生活に直接影響を与えているのを目の当たりにすると、この技術と専門知識の組み合わせの真価が明らかであると実感します。

同一人物の両手・顔面移植手術前と手術後の2枚の写真

Joe DiMeo氏の手術前と手術後。画像提供:NYU Langone

先月の記者会見で、移植を受けたJoe Dimeoさんが体験談を語っているのを見て、彼の回復がいかに順調であるかに驚かされました。Joeがいかにして人生のセカンドチャンスを手に入れたかを語っているのを聞いて、私たちCLEは大きな刺激を受け、より良く、より健康な世界を創造するというマテリアライズのミッションに見事に貢献していると感じることができました。

L-101998-01


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