醫(yī)療3D打印藍(lán)海啟動(dòng) 材料與技術(shù)難題待解

【亞洲模具網(wǎng)】近年來(lái)，隨著3D打印技術(shù)的迅速發(fā)展，該技術(shù)已開(kāi)始應(yīng)用于臨床醫(yī)療。它能精準(zhǔn)地復(fù)制出各種人體組織、器官和藥物，從膝蓋骨到肝臟、從抗癌藥到DNA等，業(yè)內(nèi)人士指出，也許有一天人類可以“打印自我”。

“3D打印技術(shù)近年來(lái)在國(guó)內(nèi)日趨升溫?！焙叫抢A(北京)科技有限公司常務(wù)副總、技術(shù)總監(jiān)宿紅剛接受《中國(guó)企業(yè)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，特別是在醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印發(fā)展很快，未來(lái)具有廣闊發(fā)展空間。同時(shí)，宿紅剛也指出，同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的3D打印醫(yī)療應(yīng)用還有一定差距，在新材料的研發(fā)和多學(xué)科協(xié)同方面還有待突破。

醫(yī)療3D打印藍(lán)海啟動(dòng) 材料與技術(shù)難題待解

3D打印突破醫(yī)療難關(guān)

北京大學(xué)第三醫(yī)院今年6月公布，世界首個(gè)金屬3D打印定制19厘米人造脊椎植入順利完成。這也標(biāo)志著中國(guó)3D打印技術(shù)正式開(kāi)啟人工椎體時(shí)代。

而在今年5月，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)注冊(cè)了我國(guó)首個(gè)金屬3D打印人體植入物——人工椎體。這種產(chǎn)品屬于直接植入人體的三類骨科植入物，為我國(guó)監(jiān)管等級(jí)最高的醫(yī)療器械。

脊椎摔傷的徐元(化名)老人就是3D打印技術(shù)用于臨床醫(yī)療的受益者。由于年齡大，徐元進(jìn)行傳統(tǒng)手術(shù)存在極強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)。醫(yī)生在征求徐元老人同意后，決定采用3D打印脊椎手術(shù)導(dǎo)板進(jìn)行輔助治療。

首先，通過(guò)3D掃描儀設(shè)備，對(duì)人體進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并結(jié)合CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配定位。通過(guò)3D設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)好下針角度、位置及長(zhǎng)度，采用SLA工藝打印導(dǎo)板。最終，醫(yī)生順利完成了徐元老人的手術(shù)。而提供這項(xiàng)3D技術(shù)的就是航星利華(北京)科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱航星利華)。

宿紅剛對(duì)《中國(guó)企業(yè)報(bào)》記者介紹，脊椎微創(chuàng)手術(shù)是比較常見(jiàn)的手術(shù)，然而如何精確確定下針位置是一個(gè)難題。借助于3D打印技術(shù)，這一難題獲得了解決。上述案例利用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)，精確地確定了下針位置。

“我們公司目前生產(chǎn)除了比較常見(jiàn)的是手術(shù)導(dǎo)板、輔具之類的應(yīng)用外，更多的精力是投入骨科類的金屬植入物研究和推廣。我們和協(xié)和醫(yī)院已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)理論研究和部分動(dòng)物試驗(yàn)，也申請(qǐng)了十幾項(xiàng)相關(guān)專利。”宿紅剛說(shuō)，3D打印定制化藥物也在不斷的前進(jìn)中，英國(guó)中央蘭開(kāi)夏大學(xué)利用3D打印技術(shù)研制針對(duì)患者需要定制的藥物，美國(guó)食品與藥品管理局(FDA)2015年批準(zhǔn)了首個(gè)3D打印藥物——SPRITAM?？梢哉f(shuō)，3D打印在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。

醫(yī)療應(yīng)用市場(chǎng)巨大

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)健康，保健要求越來(lái)越高，以及老齡化人口越來(lái)越多，定制化的醫(yī)療服務(wù)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)家在政策層面也對(duì)3D打印不斷加碼，包括智能制造、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域都在發(fā)展3D打印技術(shù)?！拔覀冋J(rèn)為3D打印一定會(huì)成為未來(lái)發(fā)展的主力軍，是工業(yè)4.0不可或缺的基礎(chǔ)。”據(jù)宿紅剛介紹，航星利華于2014年開(kāi)始進(jìn)入3D打印行業(yè)，選擇德國(guó)Concept Laser進(jìn)行合作，包括設(shè)備銷售和相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和推廣。

目前航星利華已與中科院、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中央美院、航空、航天、核工業(yè)、協(xié)和醫(yī)院、中車集團(tuán)等科研院所和企事業(yè)單位開(kāi)展多方位合作，在航空、航天、航海、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域的3D打印技術(shù)方面取得了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)，2012年中國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模約為10億元，2013年翻了一番達(dá)到20億元。但是與美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的3D打印產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，國(guó)內(nèi)3D打印應(yīng)用仍主要停留在科研階段，并未實(shí)現(xiàn)在工業(yè)及個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域大規(guī)模推廣。

“國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)起步晚，但是自3D概念一出，立即受到了熱捧，3D打印技術(shù)近年來(lái)在國(guó)內(nèi)日趨升溫?！?宿紅剛預(yù)測(cè)，未來(lái)3D打印機(jī)這一產(chǎn)品將會(huì)得到迅猛發(fā)展，也將會(huì)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)隨著3D打印技術(shù)不斷更新，呈現(xiàn)出輕盈和大尺寸的多樣化選擇。

此外，市場(chǎng)研究公司Future Market Insights發(fā)布最新市場(chǎng)分析報(bào)告稱，2016年全球3D打印醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到2.796億美元，并在未來(lái)的10年內(nèi)將以17.5%的復(fù)合年均增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。報(bào)告顯示，2015年全球3D打印醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)的估值為2.38億美元，2016年顯著增長(zhǎng)有許多因素的影響，包括某些醫(yī)學(xué)病癥的增加、個(gè)人保健意識(shí)的提升、人口老齡化增加等因素。

《3D打印醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)：2016—2026年全球產(chǎn)業(yè)分析及機(jī)會(huì)評(píng)估》稱，在2015年，北美3D打印醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)收入為1.05億美元，并將持續(xù)增長(zhǎng)。同樣，西歐、東歐以及亞太地區(qū)的市場(chǎng)收入份額也有望上升，西歐預(yù)計(jì)以18.5%的復(fù)合年均增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，東歐為15.6%。

技術(shù)瓶頸待突破

雖然這些數(shù)據(jù)令人心潮澎湃，但3D打印技術(shù)在醫(yī)療方面的應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)。宿紅剛指出，目前3D打印技術(shù)醫(yī)療應(yīng)用還有如下一些問(wèn)題亟待突破。

首先，3D打印設(shè)備目前成本還相對(duì)較高，大部分的產(chǎn)品還壟斷在國(guó)外品牌手中。不過(guò)，宿紅剛相信，隨著國(guó)內(nèi)廠商和院校的努力，在不久的將來(lái)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備終將趕上國(guó)外設(shè)備或者超越國(guó)外設(shè)備技術(shù)水平。

據(jù)了解，目前3D打印的主要技術(shù)還是集中在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家手中。雖然中國(guó)在3D打印領(lǐng)域的專利數(shù)也在不斷增加，但離國(guó)外技術(shù)還有差距。在應(yīng)用層面，非金屬體外3D打印，包括手術(shù)模型、導(dǎo)板輔具等，中國(guó)和國(guó)外應(yīng)用差距不大。金屬植入物在骨科的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)的案例比國(guó)外更多更成熟，包括與航星利華合作的協(xié)和醫(yī)院、北醫(yī)三院、阜外醫(yī)院等。而生物3D打印領(lǐng)域，國(guó)外技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，美國(guó)WFIRM的科學(xué)家3D打印出能跳動(dòng)的心臟細(xì)胞，還能借助3D打印機(jī)培養(yǎng)人工氣管。

其次，3D打印還面臨材料單一問(wèn)題。目前比較多的是鈦合金、不銹鋼等材料，陶瓷、復(fù)合材料、聚合物以及其他金屬合金等在3D打印上的使用還不太成熟、普及度不高。

再次，3D打印也面臨知識(shí)匹配不上的問(wèn)題，目前很多學(xué)科，包括生物、工藝、基因等還沒(méi)有很好地結(jié)合到3D打印上來(lái)，比如器官的打印還需要多學(xué)科協(xié)同配合。

最后，監(jiān)管方面也需要完善。目前CFDA認(rèn)證周期較長(zhǎng)，相關(guān)的技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)還在不斷地完善當(dāng)中，對(duì)3D打印產(chǎn)品的市場(chǎng)化還需要進(jìn)一步引導(dǎo)和扶持。