ラピッドプロトタイピング(RP)は.材料の層ごと.または点ごとの積層法を使用して物理的なオブジェクトを作成する製造技術です。 1980年代後半に生まれ.CAD / CAM.リバースエンジニアリング技術.積層に集中し.CTデータまたはオブジェクトのCADモデルに基づいて材料を正確に積層してプロトタイプを作成する.離散的な積層成形の原理に基づく新しいデジタル成形技術です。 CAD/CAM.リバースエンジニアリング技術.積層造形技術などの複合領域・複合技術の統合的な応用に焦点を当てている。 1988年に米国で最初のラピッドプロトタイピングマシンが生産され.その後.10種類以上のラピッドプロトタイピング技術とそれに対応する設備が出現し.現代製造業の不可欠な柱の一つとなっている。 21世紀に入り.ラピッドプロトタイピング技術の成熟に伴い.模型製作の精度が大幅に向上し.各医療分野での応用は徐々に臨床治療の補助的な常用技術の一つとなり.頭蓋顎顔面外科での応用も形成外科などの他の専門分野での応用を上回り.増加の一途をたどっている。 海外の一部の病院では.CTに直結した診断機器としてラピッドプロトタイピングマシンを使用し.患者に同時または後で該当部位の物理的モデルを提供している。 現在の新しいラピッドプロトタイピングマシンは.いずれも0.1mmの精度で造形が可能で.CTデータから作られた3Dモデルは.頭蓋顔面の3D解剖学的構造とその相互関係を立体的かつ精密に表示することができる。 モデルと実際の個体との誤差は.主にCTの精度と.それに対応する特定の組織を選択するためのソフトウェアによって決定される。 頭蓋顔面骨欠損や顔面非対称の治療では.顎骨の3次元デジタルモデルを作成した後.ミラー複製とデータ補間の原理で骨欠損のデジタルモデルを作成し.その後.ラピッドプロトタイピングマシンで3次元ソリッド頭蓋顔面骨と個別化されたプレハブ補綴物モデルを作成し.これを患者の元の骨格モデルに体外で接続して試適し.補綴物の設計と製造における欠陥を修正する。 チタンプレートや人工骨などの補綴材料は.手術中の一時的なマッチングや成形のプロセスを避けるために.手術前にあらかじめ成形されます。また.ハイドロキシアパタイトや骨セメントなど.術中では成形が容易でないことが多い様々な材料の個別化されたインプラント補綴物も.成形や精密鋳造によって製造することができます。 顆頭を含む人工チタン製下顎インプラントは.対側下顎骨のデータから直接作製することができる。 頭蓋顎顔面骨折の整復については.明確な整列マークがある四肢の長管骨とは異なり.頭蓋顔面骨の解剖学的特徴により.健側の骨の鏡像に基づいてモデルを作成し.固定チタンプレートをあらかじめ形成しておき.それを介して患側の変位した骨を誘導し.対称的な形状を回復するように整復することができます。 I.顎骨骨折の治療におけるコンピュータ支援設計・製作の応用 CAD/CAM技術は.1970年代に工業オートメーションや航空宇宙分野で広く使用されたハイテク技術であり.生産効率を大幅に向上させた。 1980年代後半には.CAD/CAM技術が口腔・顎顔面外傷や顎矯正手術に用いられ.特に下顎骨.眼窩壁.頬骨の多発粉砕複合骨折の再建・修復が高度化した。 RPとインバース・エンジニアリング技術.CNC旋盤を組み合わせて精密な修復物を製作することで.今後.CAD/CAMの研究が深まるにつれて.歯と顎顔面外傷の修復はより精密に.より広範囲に行われるようになり.21世紀の歯科分野の飛躍的発展におけるもう一つのマイルストーンになると言える。 古い顎顔面骨折の再治療に対する古典的な伝統的アプローチは.軟組織を切開し.骨切りして再骨折し.再ポジショニングして内固定するというものである。 しかし.この方法は最終的に満足のいく結果が得られないことが多く.患者の外観と咬合機能.特に前者は完璧に回復することができない。主な理由は.骨折転位の治癒後に骨折線が明らかでなく.顎顔面の正常な解剖学的基準点が明らかでないためである。 患者の頬骨眼窩骨のCTデータを画像処理ソフトに入力し.頬骨眼窩骨の標準テンプレートライブラリ（STL）形式の3D画像ファイルを作成し.これをソフトに入力し.正中線を軸として健側を反転させて患側の頬骨眼窩骨を複製する。 ラピッドプロトタイピング技術を用いて患側の頬骨眼窩部の3次元モデルを作成し.その上にチタンメッシュまたはプレートを形成し.モデル上に設定した術前の骨切り線に従って骨を切断し.プレハブチタンプレートまたはメッシュで固定した。 この研究では.特に頬骨眼窩部の古い骨折に対して.コンピュータ支援によるパーソナライズドチタンメッシュの作製は.頬骨眼窩の形態を再建し.頬骨眼窩部をより正確に再建するという点で.従来の再建法よりも優れていると結論づけた。 II.歯科外傷治療の進歩 歯科外傷の結果には.歯組織の喪失と歯の喪失が含まれる。 失った歯を補う現在の方法には.主に取り外し式および固定式の人工歯とインプラントが含まれる。 このように自然の.生理学的に機能する歯組織を人工材料で置き換えることは古代から続けられてきたが.人間の歯のすべての生理学的機能を完全に置き換えることはできなかった。 ヒト幹細胞を用いて歯の外傷を再生させる研究が進められ.いくつかの成果が得られている。 幹細胞は原始的な未分化細胞であり.複数の分化能を持ち.他の細胞種に分化する可能性を持っている。 適切な環境下では.様々な細胞に分化することができ.この「能力」によって幹細胞は特定の組織や臓器の体内修復システムとして働くことができるため.幹細胞医療と呼ばれている。 幹細胞を人体組織に移植して再生を開始する前に.幹細胞はあらかじめ特定の細胞になるようにプログラムされていなければならない。 これらの細胞は.組織再生が必要とされる身体の部位に注入される。 幹細胞が体内の成長化学物質と接触すると.化学物質によって周囲の組織への発達が促される。 歯科幹細胞は.歯髄.歯根膜.被殻.歯根端乳頭など.歯のさまざまな部分から分離できる多機能な成体幹細胞である。 乳歯も永久歯も幹細胞を含んでいるが.乳歯の幹細胞は一般的な成体歯の幹細胞よりも活性が高く.幹細胞の数も多いため.歯の再生医療研究に有用である。 歯科幹細胞研究の主な目的は.部分的に欠損した歯組織の修復と.新しい完全なバイオエンジニアリング歯の再生である。 バイオエンジニアリングされた歯の作製には様々な手法が報告されている。 歯の形をした足場と幹細胞のコロニー形成.あるいは非歯科幹細胞を含む様々な種類の細胞の混合物を用いる方法は.バイオエンジニアリングされた歯を形成する能力を有している。 足場材料.細胞数.細胞の凝集方法にはさまざまな選択肢があるため.バイオエンジニアリングによる歯の再生プロセスは複雑である。