熱傷による微小口症に対する3次元（3D）スキャナーモデリングおよび3Dプリンティング技術に基づく患者別オルソーシスの臨床的有効性：パイロット研究

導入 微小口は、文化的差異や各国の基準により明確な定義は曖昧であるが、外傷、顔面熱傷、または皮膚癌の外科的処置後の口腔機能（口腔衛生管理、摂食、発話など）に支障をきたすほど口のサイズが小さくなる状態と定義される。 したがって、診断は機能低下と患者報告の不快感によって定義される(1)。 微小口の原因は、口腔内原因と口周囲原因に分けられる。 熱傷や外傷などの口周囲原因による口輪筋の括約作用の損傷は、収縮を引き起こし、摂食や発話時の口唇運動を制限する。 口周囲の熱傷の場合、機能障害の程度は瘢痕の範囲と深さによって異なる。 肥厚性瘢痕は深達性II度熱傷以上で生じ、瘢痕治癒の炎症期、増殖期、リモデリング期を経て瘢痕は増大する。 熱傷後数ヶ月間瘢痕形成は増加し、周囲組織と瘢痕部位の異常な運動を引き起こす(2)。 微小口には様々な原因があり、損傷の重症度に応じて様々な症状が現れるため、症状改善のための様々な試みが行われている(3)。 保存的治療には、一般的に顔面筋運動を改善するための理学療法やマッサージ、微小口の進行を防ぐための装具の使用が含まれる。 外傷や熱傷後の瘢痕治癒過程における微小口の進行を防ぐためには、受傷後10〜14日以内にブレースを適用することが推奨されるが、既製の装具は口が小さすぎる場合、小児、または重度の変形がある患者には適用が困難である。 急性期の微小口患者に適用するマウスピースの作成は、臨床転帰を改善するために実現しなければならない挑戦的な課題である。

光学的三次元（3D）スキャンと3Dプリンティングは、正確な可視化、精密な術前解剖学的計測、患者特異的ガイドなど、医療応用に使用されている(4)。 これらの技術は、熱傷後拘縮を予防するための患者特異的装具の製造に利用できる(5)。 これらの技術には、個別化デバイスの製造における時間とコストの節約、参加者の身体を正確に計測できるという利点がある(6, 7)。 3Dスキャンおよびプリンティング技術は、既製装具の適用が困難な顔面、手、首などの曲面部における患者特異的身体計測に使用される(5, 6, 8, 9)。 理想的な個別化3D装具は、身体の最も現実的で正確な輪郭を得るためにスキャンして作成されるだろう(10)。

熱傷後または癌手術後の分層植皮を含む手術によって引き起こされた微小口患者用マウスピース製造における3Dスキャンモデリング技術の使用に関する研究はほとんどない。 本研究は、熱傷による微小口に対して3Dスキャンと3Dプリンティング技術を用いた患者特製マウスピースを適用することの臨床的有効性を確認することを目的とした。

材料および方法 研究デザイン これはパイロット研究である。 プロトコルは当機関の研究倫理委員会で承認され、ClinicalTrialsに登録された。 本研究はヘルシンキ宣言の原則に準拠し、すべての参加者は登録前にインフォームドコンセントを得た。 これはTITANガイドライン2025に準拠して実施された(11)。

参加者 すべての参加者は、創傷の完全上皮化後に初めてリハビリテーション医学科に入院した。 適格な包含基準は、口周囲の深達性II度またはIII度熱傷を負った後に植皮術を受け、微小口により摂食困難、発音困難、口腔衛生管理困難などの日常生活上の困難を訴えた参加者と定義される（図1）。 除外基準には、熱傷前後に顎関節運動制限と診断された患者、開口マウスピース装着時に皮膚損傷のリスクがある患者、瘢痕部位に出血があるまたは表皮損傷のリスクがある瘢痕を有する患者、血行が低下した末梢血管疾患を有する患者、同意を撤回した患者が含まれた。

3Dモデリング技術を用いた患者特製マウスピースの製造 各参加者の口は、メッシュ解像度0.25 mmの3Dスキャナー（Peel 3、Peel 3D、カナダ）を使用してスキャンされ、マウスピースモデルが作成された。 光学的3Dスキャンはセットアップを含めて15分を要した。 スキャンされたモデルは（STLファイル）形式でエクスポートされた。 モデルはモデリングソフトウェア（Geomagic Design X、3D Systems、米国）にインポートされ、さらに処理するためにスカルプトモードが選択された。 次に「マウスピース」ツールが選択され、口の最長水平長と垂直長、および口唇厚を含む関心領域が手動で強調表示された。 コンピュータ支援設計（CAD）は、CADモデル作成ソフトウェアGeomagic Design X®を使用して約2時間で完了した。 結果として得られたマウスピースは.STLファイルとしてエクスポートされた。 STLファイルはPreFormソフトウェアにインポートされ、向きが調整されサポートが生成され、印刷ジョブが3Dプリンターに送信された。 マウスピース部品は、光源を使用して液体樹脂を硬化させるステレオリソグラフィー装置（SLA）3Dプリンター（Form 4B Medical、Formlabs、米国）を使用して印刷され、材料は高強度生体適合性光重合樹脂（BioMed Clear Resin）であった(12)。 マウスピースの3Dプリンティングには約1時間30分を要した。 印刷された部品は、99％イソプロピルアルコールを15分間または清潔になるまで入れたFormlabs検証済み洗浄ユニット（Form Wash、Formlabs、米国）に置かれた。 部品を洗浄ユニットから取り出し、新鮮なイソプロピルアルコールに5分間浸す。 部品を取り出し、室温で少なくとも30分間風乾させる。 乾燥した部品をFormlabs検証済み後硬化ユニット（Form Cure、Formlabs、米国）に置き、60℃で60分間硬化させる。 硬化したマウスピースのサポートは部品除去ツールまたは手で除去され、表面仕上げを改善するために紙やすりで滑らかに研磨された（図2）。

介入 参加者は、食事時を除いて一日中装置を装着するように指導された。 マウスピースが瘢痕に対して伸展能力を有するかどうかを評価するために、最大水平距離と垂直距離が2週間ごとに測定された。 患者が装着を容易と感じた場合、または伸展効果が認められなかった場合、患者特製マウスピースは再作成された。

すべての参加者は同じ日課を持ち、食事、シャワー、リハビリテーション療法、保湿クリーム使用などの瘢痕管理を含む日常業務を行った。 マウスピース装着期間中、肥厚性瘢痕を抑制するために、病変内ステロイド注射、保湿、マッサージ、シリコーン適用、圧迫衣などの非外科的治療が維持された。

アウトカム測定 臨床研究者は、マウスピース適用前および適用後の瘢痕生物学的特性について盲検評価を行った。 主要アウトカムとして、患者特製マウスピースを2ヶ月間装着する前後の口の垂直長と水平長が測定された。 論文で前述したように、垂直開口範囲は、伸展位置における上口唇内側縁内側境界から下口唇内側縁内側境界までのミリメートル単位の測定値として記録された。 水平開口範囲は、伸展位置における一側口角から他側口角までのミリメートル単位の測定値として記録された（図3）(13)。 副次アウトカムとして、マウスピースを2ヶ月間適用する前後の瘢痕生物学的特性、バンクーバー瘢痕スケール（VSS）、および患者および観察者瘢痕評価スケール（POSAS）スコアが評価された。 VSSは瘢痕重症度の評価に使用された。 瘢痕評価には、色素沈着、血管分布、柔軟性、瘢痕高さ（厚さ）の4つの因子の個別評価が含まれた。 各パラメータは0から3または0から5の尺度でスコアリングされ、0は正常皮膚を表し、高いスコアは重症度の増加または正常からの逸脱を示した。 総合スコアは各パラメータの個別スコアを合計して計算され、瘢痕重症度の全体的評価を提供した(14)。 POSASは、特に熱傷瘢痕を患者と観察者の両方の観点から評価するために設計された一貫性と信頼性のあるツールである。 これは2つの数値尺度から構成される。1つは6つのパラメータを含む患者用、もう1つは5つのパラメータを含む観察者用である(15)。

皮膚検査の空間は、湿度40〜50％、温度20〜25℃に維持された(16)。 瘢痕厚は超音波検査（128 BW1 US system、Medison、韓国）を用いて定量化された(8)。 メキサメーター®（MX18、Courage-Khazaka Electronics GmbH、ケルン、ドイツ）は、メラニンレベルと紅斑重症度を測定するために使用された。 高い値はより大きな色素沈着と発赤を示した。 経表皮水分喪失（TEWL）は、水分蒸発を評価するためにテワメーター®（Courage-Khazaka Electronic GmbH、ケルン、ドイツ）を使用して測定された。 疼痛、斑状出血、皮膚擦過傷、腫脹を含む可能性のある合併症もモニタリングされた。

統計解析 統計解析はSPSS 23.0（IBM Corporation、アーモンク、NY、米国）を使用して実施された。 サンプルサイズが小さいため、ノンパラメトリック法が適用された。 変数の群内比較にはウィルコクソンの符号順位検定が使用された。 統計的有意性はP<0.05に設定された。