ラピッドプロトタイピング.ジャストインタイムマニュファクチャリングとも呼ばれるRPMT（Rapid Prototyping Manufacturing Technology）は.1980年代に日本で生まれ.すぐにアメリカや西ヨーロッパに広がり.この20年間で製造技術における大きなブレークスルーとなった技術である。 1990年にRPMTが医療分野で使われ始め.1992年頃.クラインらが従来の旋盤加工技術と比較して.RPMTの高速で正確な特性が歯科を含む医療分野で有用であると指摘し.RPMTの急速な発展が証明されました。
1 RPMTの開発
RPMTは.CAD/CAM技術.CNC技術.レーザー加工技術.材料技術.機械工学・検査技術・電子情報技術が密接に関連して開発されており.電鋳.アーク溶射.プラズマ溶融成形.注湯.精密鋳造.EDMなどの特殊加工方法と組み合わせることが可能である。 1980年代にラピッドプロトタイピング装置を製造していたのは米国の3Dシステム社だけで.1996年末には全世界で1,400台以上が設置され.RPMTが生み出す直接的な経済利益は1998年に10億米ドルに達している。 1993年にRPMTに関する国内初の論文が発表され.1994年には清華大学を中心にラピッドプロトタイピンググループが設立され.RPMTの研究が深まるにつれ.急速に各分野への応用が始まりました。 現在.最高精度は0.001mm.層厚±0.005mmに達し.成形品の最大サイズは800mm×1600mm×500mm（清華大学のSSM-1600など）.専用成形機で数時間から数十時間/個というスピードで成形することが可能です。
2 RPMTの分類とそれぞれの特徴
この技術の進歩に伴い，原理や構造の異なるさまざまなRPMT装置が生み出され，精度や速度が向上し，医療分野におけるRPMTの応用の幅が広がっている。 RPMTは通常，製造プロセスの原理によって分類されるが，以下に歯科分野で応用されているいくつかの成熟した技術について説明する。
(1) ステレオリソグラフィー装置（SLA）は.感光性液相硬化.ステレオリソグラフィー.ステレオスコピックモデリングなどとも呼ばれる。 この技術は.最も成熟し.最も応用されているものです。 SLA法では.表面品質の良い微細な試作品や.プラスチック部品の直接製造が可能です。 部品はほとんど透明です。 SLA方式は微細加工も可能で.日本では九州工業大学が約50μmの模型を製作しました。 デメリットは.SLA法はin vitroモデルの製造にしか適用できないため.生物活性を持つ微細構造の生成が難しいこと.成形時の体積変化があり制御が難しくなること.SLA装置が高価で.感光性樹脂のコストが高くなることである。 近年.西安交通大学LPS・CPSシリーズSLA機など一部の国産装置とそれに対応する感光性樹脂の開発により.部品の大幅なコストダウンが図られている。
(2) 積層体製造（Laminated Object Manufacturing, LOM）。 この方法は.大型の試作品を作ることができ.設備や成形材料が安価で.成形モデルに内部応力や歪みがなく.高精度.高強度・高剛性.短時間での生産が可能であることが特徴です。 SLAに比べ.支持体を必要としないため.複雑な自由曲面の製作に適しています。 デメリットは.材料の耐候性と接着強度が選択した基材と接着剤の種類に密接に関係していること.廃棄物の分別に時間がかかることです。 LOMモデルとしては.清華大学のSSMと華中理工大学のZIPPYシリーズが優れている。 現在.LOMプロセスは.オプション材料（金属板やセラミック材料など）の多様化に向けて発展しています。
(3) SLS（Selected Laser Sintering：選択的レーザー焼結）。 方法は.一般的にバインダーやその後の処理を追加しないので.高強度のモデルを形成することができ.サポートを必要としない.モデルの精度が高い（最大±0.01ミリメートル未満0.1mmの粒子径）.そのようなワックスパウダーの使用は.直接製造することができる精密鋳造用ワックスモールドです。 初期のSLS法は.気孔間の粉体の除去が難しく.セルラー担体骨格構造の製造には適していなかったが.SLAの開発により.焼結体の内部微細構造（気孔と気孔径）をパラメータ制御により調整できるようになった。 中国では.華中科技大学のHRPS-Ιなどがあります。
(4) Fused Deposition Modeling (FDM) は.溶融積層法.金型への溶融押し出し法等とも呼ばれる。 レーザーを使わない方式で.低コスト.小型.高速生産.無公害。 デメリットは.精度が比較的低いこと.体積のばらつきもあること.FDM法は加熱が必要なため.成長因子などの活性物質を工程中に添加しない足場材を作る場合にのみ適していることです。 中国では.清華大学のMEM-250などの機種があります。
(5) 三次元スプレーボンディング（Three-dimensional Printing and Gluing, TDP） 三次元印刷.セラミックシェル法とも呼ばれる。 TDPは.特にセラミックの金型に幅広く応用されており.低コストで非常に高速に生産できるのが特徴です。 非均質・多孔質構造の製造.機能性傾斜材料の積層・成形に最適で.生体工学的足場材の作製（微細構造化ジェット積層・成形）のメインプロセス手法になる可能性を秘めています。 主な問題点は.精度や面粗度がやや悪く.素材によっては変形しやすく.割れることもあることです。
3 RPMTの歯科分野への応用について
一般的には.第一段階：診断や操作のための生体固体モデル.中間段階（適合生体モデル）：治療やリハビリテーション工学のためのインプラント.上級段階（上級生体モデル）：人工臓器（代謝プロセスに参加できる「本物の」骨）の3段階がある。 現在は.最初の2段階が主体となっています。
3.1 補綴学分野での応用例
歯科の他の分野でも.RPMTは従来のプロセスに対する挑戦となっています。 RPMT技術により.患者さんの歯冠や歯槽骨などの3次元モデルを作成し.そこから義歯を設計・製作・装着しました。 鋳造する前に.市販のソフトウェアを用いて鋳造チャンネルの設計を最適化しました。 彼は.この技術が従来の「印象を取り.ワックスを塗る」というステップに代わる大きな可能性を持っていると考えています。 マサチューセッツ工科大学のJ. Grauらは.強度が高く.数百度に加熱して乾燥時間を短縮できることから.従来の石膏型に代わる粉末鋳造用のアルミナセラミック型をTDP技術で作製し.これを用いた。 中国では，Gao BoらがLOM法を用いて幾何学的類似性の高いフルデンタルモデルを作製し，口腔修復物の直接作製にレーザー焼結金属またはセラミック粉末をさらに応用するための基礎を築いた．
3.2 口腔インプラント分野への応用
Sarmentらは.CT画像のみでインプラント手術を行った場合.術前計画と術後計画の間に.歯槽堤埋入位置で平均1.5mm.骨内インプラント頂点で2.1mmの差があったことを明らかにした。 Saderらは.RPMT可視化エンティティを用いて.重度の上顎歯槽骨萎縮を有する23名の患者の上顎洞底挙上術およびインプラント埋入後の顎顔面形状を予測し.手術のガイドとした結果.すべての患者が満足する結果を得ることができました。
3.3 歯内療法・矯正歯科分野への応用
Kimらは.甲状腺機能低下症で1年間歯内療法を受けた患者のうち.側方傍補綴侵襲性歯根吸収が多数認められ.RPMTを用いて歯牙セットを作製したところ.発生部位と領域がすぐに明らかになったと報告しています。 LeeらはRPMTでドナー歯の模型を作り.レシピエント部の適合性を測定した後にドナー歯を移植した結果.手術時間の短縮と合計22本の歯に良好な歯根膜を移植することができました。
また.RPMTは歯科矯正の分野でも利用されています。 例えば.Wiechmann Dらは.RPMTを使用して患者用に個別の矯正ブラケットを作成し.患者の快適性のためにブラケットを小型化し.ブラケット紛失事故の発生率を減少させました。
3.4 口腔顎顔面外科領域における応用例
この分野では.SLA.LOM.SLS.FDM.TDPなどの技術が用いられ.診断（骨折.関節強直.さらには閉塞歯）の補助.計画.手術のシミュレーション.治療などに重要な役割を担っている。 例えば，Qiu Mingguo らは，LOM 法を用いて側頭骨の物理的なペーパーモデルを作成し，複雑な耳の神経外科手術の術前設計や外科手術のシミュレーションに利用することができるようにした．
先天性欠損.外傷.頭蓋切除後の減圧.感染等による頭蓋顔面骨組織の大きな欠損（例：14.7cm×12.0cm.）に対する硬組織置換の問題に対して。 LOM（例：9人の患者にHAセラミックスを用いて大きく複雑な顎の欠損を修復したOnoら）やFDM（例：13人の患者に頭蓋再建を行ったEppleyら）により.個々に合わせた仮骨を作ることで.手術時間や患者の放射線被曝を大幅に削減し.術中・術後合併症を軽減し患者の入院期間を短くすることができます。 RPMTの適用により.正しい診断率が29.60％.手術の正確さが36.23％.手術時間が17.63％向上し.数回の手術でしかできなかった複雑な整形外科手術を一度に行うことが可能になるという統計がとられています。
また.近年.RPMTは組織工学における細胞担体足場の主要な構成要素となっており.組織工学において非常に重要であることは間違いない。 “頭蓋骨 “に一定の空隙を設けた欠陥品をフィブリン接着剤とともに足場とし.骨芽細胞と3日間共培養した後.体内に移植したところ.骨芽細胞の増殖が確認されました。 同様の実験は中国の清華大学でも行われており.分子量10万に近いポリ乳酸（PLA）にHA.コラーゲン.BMPを配合し.TMF技術によって直径と高さが5mmの多孔質円柱を作製した。
4 展望
RPMTは.特に小ロットで複雑な（フルート.コンベックスショルダー.中空.入れ子など）形状の製品の直接生産に適しており.異なるプロセス原理の装置を簡単にモジュール化して交換することができる。 切り落としがなく.環境にやさしい製造技術であり.理論的には原材料の利用率は100％に達するなど。 そのため.現在.海外の歯科医療の分野でも開発が進められており.その将来性と発展性は非常に大きいと言えます。