星期四, 5月 19

    医用3D列印应用下一个风口在哪儿?

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    ■资料来源:CPRJ 中国塑料橡胶

    前言

    「3D列印技术在口腔领域的应用已非常成熟,现在金属义齿3D列印技术,已成功融入到整个义齿加工生产 链中,逐渐代替传统人工雕刻、铸造的加工方式。未 来在骨科金属3D列印植入体领域有望迎来爆发性的增 长。」上海交通大学医学院附属第九人民医院3D列印 技术临床转化研发中心常务副主任姜闻博日前在接受雅 式橡塑网(AdsaleCPRJ.com)记者采访时说。根据CFDA 专家的预测,未来3D列印技术将有可能为中国骨科医 疗器械行业直接带来300亿元人民币的市场,并间接带 来800亿元人民币的市场规模。

    在骨科的应用将迎来爆发性增长

    上海交通大学医学院附属第九人民医院3D列印技术临 床转化研发中心由骨外科学和骨科生物力学专家戴尅戎 院士於2013年建立,并在2016年升格为上海交大医学 3D列印技术创新研究中心,集成上海交通大学生物医 学工程学院、材料学院、机械学院,以及上海九院的临 床主任医师,共同推进医学3D列印技术的研究与临床 转化服务。

    目前,上海交通大学医学院附属第九人民医院主要将 3D列印技术临床转化应用于骨科、口腔科、整复外科 等领域。其中,骨科包括骨肿瘤(图1)、关节、脊柱、 创伤。口腔领域则包括口腔颌面肿瘤、正颌、正畸、颞下颌关节手术(图2)等。 「每个3D列印个性化医疗器械产品都是临床医生与 工程师的共同成果。医生提出患者手术的实际需求, 工程师基於电脑断层扫描图像进行3D建模,再通过 3D列印技术实现快速制备。」姜闻博介绍道。

     

    图 13D 打印肩部肿瘤模型     图 23D 打印用于颅底颞下和关节联合重建

    减少患者手术风险,帮助基层医生快速成长

    姜闻博表示,目前3D列印医学应用主要包含3D列 印医学模型、导板、植入体、康复器械等,现在推广 比较多的是模型、导板和康复器械,未来3D列印的 植入器械将会迎来快速增长,因为植入器械的附加值 比较高。「从临床科室来说,还是骨科、口腔应用的 比较多,以骨科为例,现在应用比较多的是骨肿瘤的 重建,未来在关节置换尤其是关节翻修领域的应用可 能会迎来较快的发展。」姜闻博说。

    据他介绍,3D列印技术刚开始主要是在北京、上海、 广州等着名的三甲医院得到应用,用来解决临床复杂 疑难病例遇到的问题。随着3D列印技术的发展和推 广,很多县级市、地级市医院的医生也会更多的应用 3D列印技术。对此,姜闻博补充道:「未来很多疾 病的治疗都会落到这些医院,而3D列印技术在帮助 基层医生快速成长方面可以起到一定的作用,如利用 3D列印病变模型进行充分的术前讨论和规划、3D列印导板辅助手术的实施等,都可以降低手术的风险。」

    未来PEEK 有望取代钛合金列印植入体

    按照医疗器械分类,研发中心已有3D列印的模型、 导板和植入体实现了临床转化。这些不同的医疗器 械,对3D列印的材料及成型工艺要求也不相同。如 用于术前沟通的模型,对生物的相容性要求不高,光 敏树脂、尼龙以及聚乳酸(PLA)都可作为材料进行3D 列印。如果是在手术室内使用的模型,则需要满足灭 菌要求。「这意味着选用的材料必须要在进行高温高 压灭菌之后不易变形。」姜闻博补充道。 导板则主要用尼龙采用激光烧结列印而成,通常导板 需要与体表进行接触,因此需要满足最基本的灭菌要 求,其中用于穿刺固定用的导板需要保证不会对皮肤 产生过敏;而与骨骼及血液接触的导板则要满足血液 相容性测试的要求。植入体目前以钛合金材料为主, 姜闻博指出:「在部分领域,PEEK材料已可取代钛 合金,但由于目前医用PEEK的3D列印加工工艺尚未完全成熟,可能还需要一段时间。」

    成本高,但临床转化依然前景可期

    尽管3D列印医疗应用听起来非常「高大上」,但在 实际操作中还是存在不少痛点。姜闻博说:「比如某些部件在进行3D列印之后,需要依靠人工对产品边 缘进行打磨,这些工作都是非常耗时耗力。另外,高 成本也是3D列印在医学领域难以大规模推广应用的 因素之一。」但从事这一行业已有10来年的姜闻博依然看好3D列 印的临床转化应用前景,「毕竟材料科学一直在进步, 加工工艺一直在改善,相关的行业规范也在逐步完 善。」■

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