合成心筋の3Dプリントの可能性。

ブタ心筋の機械的特性を、幅広い3Dプリント心筋材料ブレンドのそれと比較した（表1）。ブタ心筋は、ヒト組織との類似性、入手容易性、および心臓用医療機器の非臨床試験における使用実績があることから、比較の基準として選択された。 すべての試料は、Stratasys J750™ Digital Anatomy™ 3Dプリンターを用いてプリントされた。

Digital Anatomyの材料特性は、ブタ心筋と同等のコンプライアンス範囲内、あるいはそれよりも高い剛性を示した。解剖学的に適切な厚さにおいて、プリントされたDigital Anatomyサンプルの剛性値は、ブタ心臓のほとんどの心腔の値と一致した（図1）。

ブタの心筋では、心室間および各心室内において、コンプライアンスにかなりのばらつきが認められた（図2）。対照的に、Digital Anatomyのサンプルでは、コンプライアンスに高い一貫性が認められた（図3）。

各プリント試料について弾性を測定し、各材料の曲げ

および引張特性を明らかにするため、各プリントサンプルの弾性を測定した。プリント材料の弾性率は0.262～0.536 MPaの範囲であり、デジタル心筋材料のブレンドと比較して、Agilusが最も柔軟性が低かった。 さらに、試験対象となった各材料タイプの標準偏差は小さく、プリントされた試料が毎回同様の挙動を示すという高い信頼性が得られた（表2）。

Digital Anatomyとブタ心筋のいずれも、同様の破壊メカニズムが認められた。いずれも、最初の強靭な層が穿孔された際に初期のピーク荷重が観測された。組織では心内膜、Digital Anatomyのサンプルでは最初のAgilus層がそれにあたる。

縫合糸は、ブタの組織よりも印刷された材料を容易に切断した。しかし、これは

、印刷サンプルの予備的な破断を防ぐために用いられた特定の縫合設定によるものである。標準的な縫合技術が用いられていたならば、試験前に印刷材料が破断していたであろう。いずれにせよ、組織および印刷された心筋はいずれも、破断前に層間剥離を示した。

Digital Anatomyの3Dプリント用材料は、性別、年齢、人種、その他の生理的・病理的特徴に応じた正確な機械的特性を備えた、患者特異的な心筋の作製において大きな可能性を秘めている。 本研究の結果は、Stratasys J750 Digital Anatomyプリンター、ソフトウェア、および材料を用いることで、幾何学的および機械的精度を兼ね備えた患者特異的な組織模倣心臓モデルの作製が可能であることを示唆している。 特に、Digital Anatomyの材料は、ブタの組織コンプライアンスを、ばらつきを最小限に抑えながら一貫して再現できるという点で有望である。これは、心臓の同一領域から採取したサンプルであってもブタのコンプライアンスに大きなばらつきが見られることを考慮すると、大きな利点である。

新しいデバイスを開発し、その機能を理解するにあたっては、交絡変数を最小限に抑えるために、サンプル間および試験時の再現性が極めて重要である。

および試験時期における再現性は、交絡変数を最小限に抑えるために極めて重要です。Digital Anatomy

でプリントされた心筋は、同一サンプルを複数回試験した場合でも、またサンプル間においても、剛性値の高い再現性を示します。これは、変動を最小限に抑え、信頼性が高く一貫した結果を得るためのベンチテストモデルを求める医療機器メーカーにとって、大きな利点となります。したがって、再現性と信頼性が最優先される製品開発の用途に最適です。

今後の取り組みでは、デジタルアナトミー用材料ブレンドの縫合性および切断性を向上させ、生体組織のコンプライアンスにより近づけることを目指します。ストラタシス社は、今後も主要な医療機器メーカー、病院、研究機関と協力し、デジタルアナトミー用材料と生体組織および骨との比較検証を続けていきます。 これらの組織から得られたデータは、健康時および疾患時の人体解剖学的構造の生体力学的特性により近い、新たな解剖学的アプリケーションを完成させるために活用されます。その目標は、最終的には死体や動物モデルへの依存を排除するか、少なくとも最小限に抑えることにあります。