小児心臓外科の医師を養成することは、病態が複雑であることと、小児が虚弱であることから、非常に困難です。そのため、検死した心臓や豚の心臓の解剖が、歴史的に唯一のトレーニング手段でした。

しかし、豚の心臓の調達、保管、トレーニングのための準備の難しさなど、多くの制約があります。さらに、子供の心臓や「健康な」臓器よりもサイズが大きいという臓器の特性から、臓器の病態を再現することが非常に難しいのです。

近年、3Dプリンタは、複雑な手術の術前計画のための解剖モデルから、カスタマイズされた手術ガイドの作成、さらにはリハビリテーションのための義肢や装具など、医療分野において新たな可能性を生み出しています。現在では、生体適合性材料によって新たな用途が生まれ、新たな治療の可能性によって患者のケアを向上させることができます。

3Dプリンタによる胸郭シミュレーター

1985年にイタリアで初めて心臓移植が行われて以来、心臓外科の主要なセンターとなっているパドヴァ大学病院の心臓胸部血管科学および公衆衛生科の教授であるVladimiro Vida博士は、小児心臓外科のトレーニングを容易にするために、Formlabs 3Dプリンタを使用して、心臓を内蔵した可搬型モジュール式胸郭シミュレーターを設計および構築しました。

3Dプリンタで作られた、持ち運び可能で、モジュール化された透明な胸郭

しかし、3Dプリントした心臓やその一部を使用する場合、トレーニングで最も不足するのは、胸の中の心臓の位置の再現であることに研究チームは気づきました。実際、プリントした臓器を机の上に置き、訓練生が自由に動き回るというのは、実生活で経験する状況とは大きく異なります。そこで研究チームは、持ち運びが可能で、トレーニングのニーズに応じてパーツを変更でき、簡単に再印刷できるモジュール式の胸郭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。

このシミュレーターは、2021年12月16～18日にローマで開催されたイタリア心臓外科学会の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。現在では、パドヴァ大学で研修中の医師を対象とした月1回のハンズオントレーニングコースに使用されています。その結果、動物心臓を用いたコースと比較して大幅なコスト削減が可能となり、ロジスティクスの複雑さも大幅に軽減されました。

最近では、イタリアの他のセンターともシミュレーターや専門知識を共有しています。エリチェの国際心臓外科学校のトレーニングコースでは、異なる先天性心疾患の特徴を持つ50個の心臓がFormlabs Elastic 50A Resinでプリントされました。各受講者は、すべて個人のモデルで手術を行うことができました。これは、動物の心臓を使う従来の研究室ではほとんど不可能だったでしょう。50個の心臓の印刷と後処理に約140時間かかりましたが、最も複雑だったのは3Dモデルの作成で、約50時間かかりました。

3Dプリントされた可搬型モジュール式胸郭を使用する心臓外科の研修医