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醫(yī)療激光新聞

3D打印成為植入體制造市場主力軍

星之球科技 來源:榮格2016-12-29 我要評論(0 )   

根據(jù)德勤最近出爐的《3D打印市場展望》報告,預(yù)計到2020年,全球3D打印市場價值約205億美元。其中3D打印醫(yī)療植入體的市場總收入將達到35億美元。

3D打印技術(shù)從2012年應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)以來,在增材制造領(lǐng)域發(fā)展迅猛,解決了大部分的植入體制造難題。根據(jù)德勤最近出爐的《3D打印市場展望》報告,預(yù)計到2020年,全球3D打印市場價值約205億美元。其中3D打印醫(yī)療植入體的市場總收入將達到35億美元。
 
目前3D打印骨科應(yīng)用已經(jīng)進行了充分的實驗,3D打印的醫(yī)療植入體將實現(xiàn)更加廣泛的商業(yè)應(yīng)用。同時3D打印醫(yī)療植入應(yīng)用正迅速擴大到膝蓋、脊椎、肩和其他植入物,以彌補傳統(tǒng)治療方法在特殊病例中的不足。
 
3D打印能夠生產(chǎn)出超常規(guī)理念的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件,并且打印成本和打印時間都在不斷減少。克利夫蘭知名肝臟醫(yī)生Nizar Zein談道,2012年打印一個肝臟模型要需要6個星期左右,而現(xiàn)在只需要30小時左右。不僅時間提高了很多,打印精度也有了質(zhì)的提升。
 
3D打印目前主要發(fā)展方向是以生物相容性為目的。醫(yī)學(xué)植入體中的多孔及胞格結(jié)構(gòu)需要采用利于骨骼生長和細胞遷移的貫通式開孔結(jié)構(gòu)。同時也為了避免金屬材料較高的彈性模量造成的“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象,保證植入體的力學(xué)性能與真實骨結(jié)構(gòu)相匹配。這些就需要采用3D打印特有的多孔結(jié)構(gòu)/胞格結(jié)構(gòu)設(shè)計制造,根據(jù)需要對孔的類型、孔徑尺寸、孔壁厚度及孔隙率進行設(shè)計后完成打印過程。
 
多孔結(jié)構(gòu)/胞格結(jié)構(gòu)與為實現(xiàn)輕量化要求的點陣夾芯結(jié)構(gòu)類似。但是目的不同,其目的在于保證結(jié)構(gòu)單元組成的生物植入體具有良好的生物相容性。以圖6中Arcam公司EBM技術(shù)制造髖臼杯為例。經(jīng)過生物體實驗證明,這種結(jié)構(gòu)植入體有較好的生物相容性,孔結(jié)構(gòu)內(nèi)有大量的骨組織長入。
 
3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用可分為三個層次,離人體越近的應(yīng)用難度越大,離人體遠一點的相對簡單,比較容易實現(xiàn)。第一層是人體外應(yīng)用。例如,利用3D打印機可將CT、MR的二維圖像生成三維圖像和模型,大夫分析病情時更直觀,也能幫助他們術(shù)前分析和規(guī)劃,降低手術(shù)風(fēng)險。
 
第二層離人體更近一步,變成了打印一些醫(yī)療輔助工具。例如,種牙時為了種得比較準(zhǔn)確,可以利用3D打印技術(shù)將患者的牙齒模型打印出來,先用計算機模擬種牙的位置、角度和深度,再打印出“導(dǎo)板”,有了“導(dǎo)板”牙齒就能非常準(zhǔn)確地植進去。在未來十年內(nèi),3D打印的醫(yī)療模型和定制的手術(shù)導(dǎo)板很可能成為許多手術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)流程,包括心臟手術(shù)、下顎手術(shù)、全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)、髖關(guān)節(jié)置換術(shù)、顱內(nèi)植入、肩關(guān)節(jié)手術(shù)、脊椎手術(shù)或者更多其他手術(shù)。
 
3D打印在前兩層的應(yīng)用由于不涉及人體器官的改變,因而相對比較容易,到了第三層,即植入人體內(nèi)的組織、支架、骨骼和器官等,這一層的應(yīng)用就需要較高的技術(shù)含量。2015年世界首例3D打印鈦金屬脊柱植入手術(shù)成功。同時,西班牙在3D打印胸肋骨植入手術(shù)上也取得成功進展。
 
骨科植入成功意味著3D打印技術(shù)已進入第三層,未來,3D打印將向細胞打印層面發(fā)展。細胞打印屬較為前沿的研究領(lǐng)域,是一種基于微滴沉積的技術(shù)——一層熱敏膠材料一層細胞逐層打印,熱敏膠材料溫度經(jīng)過調(diào)控后會降解,形成含有細胞的三維結(jié)構(gòu)體。
 
細胞打印能夠為再生醫(yī)學(xué)、組織工程、干細胞和癌癥等生命科學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域提供新的研究工具,為構(gòu)建和修復(fù)組織器官提供新的臨床醫(yī)學(xué)技術(shù),推動外科修復(fù)整形、再生醫(yī)學(xué)和移植醫(yī)學(xué)的發(fā)展??蓱?yīng)用于藥物篩選技術(shù)和藥物控釋技術(shù),在藥物開發(fā)領(lǐng)域具有廣泛前景。
 
此外,3D打印技術(shù)在醫(yī)療應(yīng)用方面的研究還涉及納米醫(yī)學(xué)、制藥乃至器官打印。通過3D打印制造的醫(yī)療植入物將顯著提高人類的生活質(zhì)量,因為3D打印產(chǎn)品可以根據(jù)確切體型匹配定制,如今這種技術(shù)已被應(yīng)用于制造更好的鈦質(zhì)骨植入物、義肢以及矯正設(shè)備。打印制造軟組織的實驗已在進行當(dāng)中,很快通過3D打印制造的血管和動脈就有可能應(yīng)用于手術(shù)之中。
 
隨著輔助制造行業(yè)的快速發(fā)展,3D打印將在未來十年內(nèi)會成為醫(yī)療制造主力軍,醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的未來正變得越來越清晰。

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