贵金属对身体有益的手术治疗的最佳应用及价值

研究人员和开发人员

长谷部光泉
东海大学医学部医学科教授
东海大学医学部附属八王寺医院医长
庆应大学理工学部访问教授

中西千寻
田中贵金属工业
医疗器械推广办公室主任

在医学领域，微创和非侵入性手术及治疗，因其对身体温和、创伤小，正逐渐成为一种趋势。在某些情况下，传统的、需要较大切口的经典手术可能仍然必要，但这些手术对于老年人或体力不支的人来说可能并不适用。如今，对身体创伤较小的腹腔镜手术、胸腔镜手术以及导管介入手术正变得越来越普遍。
导管介入治疗是指在局部麻醉下，将一根称为导丝的细金属丝插入血管，只需在皮肤上做一个1毫米的切口。沿着导丝，可以将医疗器械送至患处，进行药物注射或器械植入。治疗时间相对较短，对身体的负担也最小。无需进行大型手术即可完成外科手术的技术已经发展成熟，包括用于扩张动脉硬化（一种称为心肌梗死或闭塞性动脉硬化的疾病）引起的狭窄血管以及填充脑动脉瘤的治疗。用于这些治疗的植入体内的贵金属必须首先安全且与人体组织融合良好，不会引起任何过敏反应。此外，由于在治疗过程中需要在X光影像的引导下将医疗器械推进至患处，因此良好的透视成像至关重要。
铂金、黄金和铱等贵金属是理想的标记物，可以确定设备本身的材质及其精确位置，精确到毫米。

贵金属在医疗领域的应用日益广泛。外科手术正朝着微创或无创方向发展，力求将对人体造成的损伤降至最低。心肌梗塞和心脏手术的治疗方法包括将导管插入血管，并在狭窄的血管内放置一种名为“支架”的金属网状装置。为了避免可能直接导致死亡的危急情况，人们正在研发更温和的治疗技术，例如，将一种名为弹簧圈的金属填充物植入因动脉硬化而膨胀的动脉瘤中，以防止动脉瘤破裂。
东海大学医学部临床医学专科诊断影像学系的长谷部光泉教授表示：“对于长期留在体内的医疗设备而言，铂金、黄金、铱等贵金属及其合金与人体具有极佳的相容性。”
贵金属耐酸碱腐蚀和氧化，因此常用于电子元件和半导体的连接。废旧电子设备的印刷回路基板含有大量的黄金，因此被称为“都市矿山”。贵金属也常用于需要长期留在人体内的应用，例如人工心脏。这是因为人体内含有许多氧化剂，包括强酸（如胃酸）、食物消化系统和血管中的酸，普通金属在这些环境中难以发挥作用。

一边看X线影像 (透视) 一边做导管手术

长谷部教授是X射线诊断成像领域的专家，也是导管介入血管内治疗（也称导管疗法，IVR：介入放射学）的专家。血管内治疗是指将一根直径小于1毫米的细管（称为导管）沿着导丝插入血管。导管随后会导入合适的导管和其他治疗装置。对于因胆固醇或其他因素导致的动脉狭窄，会插入一种称为“球囊导管”的球囊状装置并充气以扩张血管。或者，也可以扩张并放置一种金属丝状装置（支架）。传统上，冠状动脉旁路移植术主要采用药物或手术治疗。由于传统手术创伤较大，因此不适合老年或体弱患者。因此，血管内治疗作为一种微创降低损伤风险，因而越来越受欢迎。

尤其值得一提的是，近年来外科手术的发展趋势是尽可能减少创伤，采用微创治疗，从而减轻患者的负担。在东海大学医院和八王子医院，介入放射学（IVR），例如血管内治疗（局部麻醉下进行的手术），缩短了手术时间，减轻了患者的负担，并缩短了患者的出院时间。
在进行血管内治疗时，需在X射线透视下通过监视器屏幕确认导管的位置。导管和球囊的前后两端都连接有小型贵金属标记物。即使在X射线照射下，这些贵金属部件也不会透射X射线，因此它们起到标记的作用。手术过程中哪怕几毫米的偏差都可能导致致命的并发症或副作用，因此贵金属标记物的作用至关重要。目前，所有具有先进功能的导管和治疗设备都使用贵金属标记物，贵金属在其中发挥着举足轻重的作用。通过观察这些标记物，可以确认球囊的位置，并可在体内以毫米为单位调整支架的位置，从而扩张狭窄的血管。

医学博士和工程学博士

长谷部教授的优势在于他拥有材料工程博士学位和医学博士学位。由于他亲自进行手术，因此能够识别出只有医生才能发现的材料相关问题。在母校庆应义塾大学医学院获得医学博士学位后，他又在庆应义塾大学理工学院获得工学博士学位，目前在该校担任客座教授。他还曾在哈佛医学院（布莱根妇女医院）留学，并与麻省理工学院（MIT）的工程研究人员合作。在此期间，他深感医学的最新进展只有通过工程（技术）的应用才能实现。因此，回国后，他孜孜不倦地寻求医学与工程的合作。此后，他与铃木哲也教授（现任庆应义塾大学先进科学技术研究中心（KLL）主任）共同领导医学与工程合作团队超过15年，在医学与工程合作领域取得了显著成果。这支医疗工程合作团队的毕业生们拓展了各自的职业领域，他们就职于海外研究机构、国内高校、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）、JR东日本、JR东海等知名企业。近年来，他们也成为国内多家成功医疗创业公司的总裁和研究员。
伊藤教授在材料研发过程中能够精准把握医生和医疗专业人员的需求，即使在开发实际应用于患者的医疗器械时，也能提出恰当的要求。然而，目前大多数功能强大的植入式医疗器械都产自海外，即便它们并非最适合日本患者，其规格也无法立即更改。为了尽快将满足临床需求的器械推向市场，必须采用国产技术进行研发。此外，日本医疗器械进出口贸易顺差高达6000亿日元，为了平衡这一贸易逆差，他希望研发基于国产技术的医疗器械。他认为，医疗器械市场未来将在全球范围内持续增长。尽管伊藤教授致力于国产技术，但他同时也认为，为了造福更多人，无论其制造商是国内企业还是国际企业，都应该在全球范围内广泛推广。
田中贵金属表示，该公司不仅采购材料，还拥有制造设备的微加工技术，这促成了产学研在研发领域的合作。

贵金属颗粒是标记

教授负责的血管内治疗 (IVR:图像下治疗) 是一边看图像一边扩张血管，或者反过来堵塞血管。动脉硬化引起的心脏血管堵塞会引起心肌梗塞、心绞痛，腿部血管堵塞会引起无法行走、疼痛、脚腐烂等。在这种情况下，进行血管内治疗以扩张血管。相反，由于动脉硬化在血管上形成瘤子 (动脉瘤) 时，如果破裂的话，很多情况下会致死，因此，为了防止破裂，要对流入动脉瘤和动脉瘤的血管进行填充物堵塞治疗。在防止血管治疗方法的应用实例中，例如在肝癌的治疗中也进行导管治疗。由于肝癌是由动脉血营养的，因此它是一种通过堵塞这种营养血管来攻击癌症的治疗方法。将导管从血管内带到癌症附近，在填充填充物的同时，同时注入抗癌剂。据说这种治疗也是一种常见的治疗方法。另外，在急救医疗中，因交通事故等骨盆骨折引起的血管损伤或脏器损伤导致血流不止时，从血管中插入导管，通过填充物止血。
作为用于体内留置装置的材料，除了金属之外，还可以举出聚合物材料作为候选。由于一般聚合物被水解，因此在体内的长期耐久性仍然存在问题。关于可在生物体内溶解的聚合物，通过有意识地使用，作为医疗材料已经变得普遍，但在以在生物体内长期留置为目标的情况下，出于对身体熟悉、不会引起过剩反应 (生物相容性好)、可进行微细加工、耐久性优异等理由，还是首选金属。其中，包括铂在内的“贵金属”在生物稳定性，生物相容性，微细化加工性和辐射透视下的可视性方面具有极高的性能。

医学和工程之间的合作

我们将继续使用“先进技术”开发满足医疗需求的医疗设备。如果技术得到改进，将生产出更好的产品，通过将其用于患者，人类生活质量 (QOL) 和寿命将会延长。医疗，工业，政府和学术界之间的合作正在变得流行，但这一运动将在未来作为国家政策得到推广，此外，医疗企业正在争夺硅谷和欧洲的发展竞争。到目前为止，主要的医疗设备制造商一直处于领先地位，但近年来，具有特定先进技术的医疗企业与医疗领域合作并加速发展的运动正在变得活跃。此外，取得成果的医疗企业越来越多地被主要医疗设备制造商投资或收购。日本也出现了有前途的医疗企业。工程师和医疗需求捆绑在一起的方向将在未来变得更加流行。

即使是后来的人也可以在质量上竞争

田中贵金属工业在医用植入器械铂金材料市场起步较晚。尽管如此，该公司对其进军医疗领域的努力充满信心。该公司新业务公司技术开发部的中西千寻表示：“尽管我们是后起之秀，但我们拥有优质的基础材料和先进的微加工技术，因此我们能够打入这个市场。”
首先，田中贵金属公司技术的特点处在于其能够生产纯度高达99.99%的铂金，即所谓的“四个九”。公司在获得铂金原料后，会在自有工厂进行进一步提炼，制成铂金锭并检测其纯度。这些高纯度铂金锭随后被轧制成细丝，再加工成公司的产品。最终产品是由直径为30微米或20微米的细丝缠绕而成。如果在此阶段存在任何杂质团块，细丝就会断裂。能够将其加工成细丝，正是高纯度带来的挑战。
负责提供该产品的医疗器械制造商将其加工成直径小于1毫米的微型线圈，使其形状和性能便于医生使用。然后，该医疗器械制造商利用该线圈制造出最终的医疗器械，并将其交付给医疗机构。
铂合金是医生使用X射线进行导管治疗时必不可少的材料。铂金难以被X射线穿透，因此可以将其置于导管内，使其在透视下清晰可见，从而能够精确到毫米地确定导管的位置。这是医生安全可靠地进行先进治疗的唯一途径，因为它能确保导管尖端和治疗器械准确无误地送达患处。此外，铂金即使在体内长期保持稳定，毒性低，并且能很好地被人体吸收。

然而，作为纯材料的细金属丝满足机械性能并不意味着它也满足作为医疗器械的性能。因此，作为医疗器械，医生的满意度必须达到医生使用时的手感。田中贵金属我们坚信，我们的产品具有洁净如镜的细丝表面。他们说，如果钢锭表面出现条纹，那么在制成细丝时，细丝表面也会出现条纹。该公司声称在其产品上看不到这种痕迹。
当东海大学的长谷部可森教授萌生了制造一种比传统医疗设备更方便使用的设备的想法时，田中贵金属，他偶然想到贵金属的微细加工技术可以用于医疗领域。当时，教授和田中贵金属的执行董事是高中和大学的同学，两家公司在合作的想法上开始重叠。此外，曾在大型医疗器械制造商工作、熟悉器械许可证申请和医药事务的平松良典（Dream Medical Partners 代表、东海大学医学院客座讲师）也加入了他们的行列，材料制造商与拥有临床基地的大学医学院之间的产学合作就此诞生。
美国和欧洲在导管治疗设备的开发方面处于领先地位。导管治疗是目前最先进的治疗方法之一。微创。对于这家 "通过贵金属为社会做贡献 "的公司（中西先生）田中贵金属，进军医疗领域似乎是一项顺应时代的业务。

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