3Dプリント義肢：設計、メリット、材料革新の革命

義肢の3Dプリントとは、脚、手、腕などの人工的な装着型身体部品を設計・作成するために3Dプリンターを使用する技術です。従来の製造方法と比較して比較的新しい手法です。3Dプリント義肢に使用される材料は入手しやすく軽量であるため、義肢の製造に適しており、世界中の患者にとって好ましい選択肢となっています。

この記事では、義肢における3Dプリントの活用方法、歴史、コスト、メリットについてさらに詳しく説明します。

義肢における3Dプリントとは？

義肢の3Dプリントとは、従来の切削製造法ではなく、積層造形（アディティブ・マニュファクチャリング）技術を用いて人工身体部品を作成することです。これらの部品は、外傷的な出来事や先天性障害（出生時から存在）によって失われた場合があります。また、疾患により四肢が重度に影響を受け、萎縮や壊疽（がんそう）を引き起こした場合、切断手術が必要になることもあります。いずれにせよ、3Dプリント義肢は欠損した四肢の代替として機能します。

詳細については、3Dプリントに関するガイドをご覧ください。

義肢における3Dプリントの活用方法

3Dプリントが義肢作成に有用である理由はいくつかあります。義肢の製造に3Dプリントを用いると、製造時間、コスト、重量を大幅に削減できます。従来の方法で製造される義肢は厳格な工程を必要とし、高価です。義手は通常2,000ドル（約30万円）以上し、患者は製造と納品のために長期間（3〜6週間）待たされることが一般的です。一方、3Dプリント義肢は安価で、リードタイムが短く、必要な材料が容易に入手できます。3Dプリント義手なら395ドル（約6万円）で1日で製造可能です。

最初の3Dプリント義肢はいつ作られたか？

1990年から1999年にかけて、科学者と医療関係者が3Dプリント義肢の作成に取り組みました。研究の成果として、最初の3Dプリント歯科インプラントと臓器が作られるブレイクスルーがありました。しかし、3Dプリント義腕、義指、義手、義脚はまだ探求の段階でした。ついに2011年、3Dプリント義手のプロトタイプが作成されました。

最初の3Dプリント義肢を作ったのは誰か？

アメリカのアーティスト、アイヴァン・オーウェンが2011年に最初の3Dプリント義肢を作成しました。しかし、3Dプリント義肢が彼の最初の作品ではありませんでした。最初は機械式の手でした。彼はスチームパンクのイベント用にこれを作り、制作過程をオンラインに動画投稿しました。その後、大工で切断患者でもある人物とのコラボレーションを経て、プロジェクトはある母親の目に留まりました。彼女の息子が義手を必要としていましたが、当時の義肢は高価でした。オーウェンは彼女のことを知り、3Dプリンターメーカーに2台の3Dプリンターの寄付を依頼。依頼は受け入れられ、最初の3Dプリント義手が完成しました。息子が成長して義手が合わなくなる問題も、プリントされた手は拡張性があるため大きな問題とはなりませんでした。

最も一般的な3Dプリント義肢

最も一般的な3Dプリント義肢は以下の通りです：

1. 3Dプリント義手： 手首から先を失った人のための義手です。E-nable prosthetics（イネーブル・プロステティクス）は、メイカー、愛好家、人道支援者のネットワークを統括する団体で、さまざまな3Dモデルの義手を作成しています。これらの一部はプリントされ、世界中の数百人の人々に寄付されています。
2. 3Dプリント義腕： 義腕は手と前腕、または手、上腕、前腕の組み合わせで構成されます。Hero prosthetics（ヒーロー・プロステティクス）は、最初に臨床承認を受けた3Dプリント義腕として知られています。ハイファイブ、掴む、親指を立てる、投球などの機能を備え、見た目も美しく、さまざまなスーパーヒーローを模したデザインがあるため、特に子供たちに人気です。筋電義手機能により、ユーザーは3Dプリント義腕をある程度制御できます。
3. 3Dプリント義足： 義足はユーザーの歩行を可能にします。通常、弾性ヒール構造またはソリッド・アンクル・クッション・ヒール（SACH）で作られます。ExoneoのUpyaは、手頃で動的、完全な生体力学的構造を持つ義足で、足指、足首、かかとの実際の解剖学を再現しています。これにより、ユーザーは自然な足と同じ感覚を得られます。

詳細については、オンライン3Dプリントサービスをご覧ください。

3Dプリント義肢の使用は安全か？

適切な仕様と製品品質が満たされていれば、3Dプリント義肢の使用は安全です。製造プロセスで使用される材料の強度と品質が、3Dプリント義肢の安全性を判断する基準となります。不適切な材料は、ユーザーの体重を支えたり持続させたりできないため、簡単に破損します。

3Dプリント義肢のメリット

義肢の3Dプリントは、従来の方法と比較して多くのメリットがあります。主なメリットの一つは、3Dプリントモデルのスケーリング（拡大縮小）とアライメント（位置合わせ）が可能なことです。もう一つは、コストと時間の効率性、材料の入手しやすさです。

3Dプリント義肢に使用される材料

3Dプリント義肢に使用される材料は、プラスチックなどの耐久性と軽量性を兼ね備えたものです。付加的なメリットとして、内部構造にはカーボンファイバー、チタン、アルミニウムなどの軽量材料が使用されます。人工義肢の重量は、義肢の種類と構成材料によって異なります。大腿義肢（大腿切断用）の3Dプリント品は約1.54kg、従来品の平均は3.62kgです。

3Dプリント義肢の寿命

適切に製造された義肢は、約3〜5年持続します。しかし、成長期の子供の場合、定期的な交換が必要です。装着部位の身体部位が成長し、3Dプリント義肢が合わなくなるためです。

3Dプリント義肢は高価か？

いいえ、3Dプリント義肢は高くありません。特に従来の義肢と比較すると顕著です。機能的な3Dプリント義肢を395ドルで入手できます。従来型は通常、数千ドルで販売されています。

3Dプリント義肢のコスト

3Dプリント義肢は一般的にコスト効率に優れますが、一部のハイエンド設計は高価です。例えば、Open Bionicsが開発したHero 3Dプリント義腕は1万〜2万ドルの価格帯です。しかし、従来のバイオニック義腕よりは安価です。Kinetic（マット・バウテル創設）やFree 3D Handsなどの慈善団体は、多くの人々に無料で3Dプリント義腕を提供してきました。また、自宅で義肢を作りたい人のための組み立てマニュアルも作成しています。

3Dプリント義肢の購入に利用できる注目のオンラインマーケットプレイスとして、Indiamartがあります。

3Dプリント義肢の未来

3Dプリント義肢はまだ初期段階ですが、大きな可能性を秘めています。しかし、この技術が完全に従来の義肢に取って代わると考えるのは誤りです。考慮すべき主要な要因は、医療業界での受け入れられ方です。最初の3Dプリントバイオニック義腕が臨床承認を受けました。規制当局が関心を示し承認を与えれば、義肢3Dプリントは社会により定着していくでしょう。

免責事項

このウェブページのコンテンツは情報提供のみを目的としています。Xometryは、情報の正確性、完全性、妥当性について、明示的か黙示的かを問わず、いかなる表明や保証も行いません。性能パラメータ、幾何公差、特定の設計仕様、材料の品質と種類、プロセスなどは、Xometryのネットワークを通じたサードパーティのサプライヤーやメーカーによって提供されるものを示唆するものではありません。部品の見積もりを求める購入者は、それらの部品の具体的な要件を定義する責任があります。詳細については利用規約をご参照ください。