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产业探索之医疗健康:医疗技术与医疗器械发展趋势之三

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  毕友一言:

  表面是清晰明了的谎言,背后却是晦涩难懂的真相。——米兰·昆德拉

产业探索之医疗健康:医疗技术与医疗器械发展趋势之三

  近年来,随着3D打印技术的发展和精准化、个性化医疗需求的增长,3D打印技术在医疗行业应用在广度和深度方面都得到了显著发展。在应用的广度方面,从最初的医疗模型快速制造,逐渐发展到3D打印直接制造助听器外壳、植入物、复杂手术器械和3D打印药品。在深度方面,由3D打印没有生命的医疗器械向打印具有生物活性的人工组织、器官的方向发展。统计数据显示,目前医疗领域只占3D打印行业的1.6%,未来有望逐步增长到20%。市场研究公司Market sand Markets预测,到2020年,3D打印在医疗方面将创造21.3亿美元生产值。

  一、3D打印在医疗领域应用现状

  1、3D打印的医疗模型和手术导板

  在手术前根据患者的CT或核磁共振数据进行三维建模,然后通过3D打印机将模型打印出来,就得到一个医疗模型。3D打印的医疗模型最主要的作用是让医生在手术前可以直观的看到手术部位的三维结构,有助于医生规划手术方案。尤其针对复杂手术,有助于降低手术风险,提高手术的成功率。手术导板是医生在手术中辅助手术的重要工具,3D打印技术尤其适合制造异型或个性化的导板。

  2、3D打印康复器械

  通过3D打印的一个明显的优势是降低制造成本,降低佩戴者的经济负担。通过3D打印技术来接受个性化定制,添加一些喜欢的元素,这些能让佩戴者情感融入进来,有助于克服心理障碍。

  3、3D打印植入物

  由于骨肿瘤、车祸等造成的骨骼缺损、颌面损伤、颅骨修补等,都无法用一般修复产品进行治疗,而3D打印产品提供了有效的解决方案, 特别是这些打印的假体都是依据患者的自身特点进行量体裁衣而制造的。3D打印能够打印出与植入物一体的仿生骨小梁微孔结构,从而有利于人体骨骼的长入。2015年由北京大学第三医院张克教授团队和爱康宜城公司合作研发的3D打印人工髋关节获得国家食品药品监督管理总局批准,成为我国首个获准产业化的3D打印植入物。

  4、3D打印药品
3D打印技术对制药的影响主要体现在4个方面:一是可以实现药物活性成分的个性化定制;二是剂量的个性化定制,为患者提供个性化治疗方案。 这种一层一层的打印方法,可以把不同的涂层彼此紧密地结合一起,因此可以把某种物质的最大剂量置入一粒药片中。这样病人可以吞服少量或较小的药片;三是可以实现形状的个性化定制。 

  5、3D打印与医疗器械制造
制造医疗器械与其他产品一样,在新产品的研发阶段需要制造出产品原型进行设计验证。3D打印是一种经济、快速的产品原型制造方式,通常使用FDM或SLA等塑料3D打印技术即可完成快速原型制造。而金属3D打印技术在医疗器械领域的潜力已经超越了原型承担复杂手术器械的制造任务。

  6、3D打印与口腔科

  3D打印在口腔科的应用种类比较多,从牙科模型到手术导板,从种植牙、牙冠到矫正器等应用中都有3D打印技术的用武之地。以3D打印种植牙为例,金属的牙冠可以通过SLM 金属3D打印技术实现批量定制化的生产,在一次打印中可打印多组不同的牙冠,然后进行烤瓷等后处理,即可交付给客户使用。随着材料技术的发展,目前已经可以出现可制造永久牙冠的特殊光敏树脂材料,通过DLP 或SLA 技术可直接打印出牙冠。

  7、生物3D打印组织、器官

  虽然目前出现的生物3D打印器官并不是功能完整、结构完整的器官,但是它们在药物筛选测试、疾病的研究领域已经开始发挥作用。普通药物筛选技术的临床转化率低,最佳的药物测试对象其实是人体。

  二、发展趋势

  1、结合生命科学:3D打印在医疗行业中的最初是用来制造医疗模型和植入物不具有生命的医疗器械,随着技术的发展,3D打印技术与生命科学的结合成为必然的趋势,从打印简单的人体组织直到打印出复杂的人体器官。纳米级的3D打印技术也将应用在医疗行业。

  2、纳米级应用:Nanoscribe的双光子聚合3D打印技术用于打印纳米级的三维支架,在进行三维器官培养的时,这些极为精密的支架作用是控制细胞的形状。打印复杂的骨小梁结构也是该技术的一个应用方向。

  3、数字化制造:未来,不仅仅是牙科产品,越来越多的定制化的医疗产品会放弃手工制作方式,拥抱数字化技术。例如足踝矫正器,在使用数字化技术之后,交期由2-4周最短可以减少到1天。同时由于数字化建模技术、仿真技术和3D打印的界入,产品将更加舒适、安全。

  4、供应链缩短:传统的制造方式,由于需要依赖手工制造,所以不仅制造的流程繁琐,而且佩戴者需要多次前往医院进行调整试戴,整个供应链很长。但是在结合了数字化技术和3D打印之后,供应链的明显的缩短了。

  5、技术标准化:在增材制造技术的标准化工作中,3D打印的材料、工艺、设备都将逐渐规范,这对3D打印医疗器械,尤其是植入物的性能和安全性是一个保障。

  6、材料技术:新材料的出现将为医疗行业带来更多的3D打印解决方案,颠覆人们对产品的设计和开发能力。

  来源:生物谷、钛媒体及网络,综合整理

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