3D打印,作為快速成型技術(shù)的一種,是以三維數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng),利用激光、熱熔等方式將金屬、陶瓷、塑料、細(xì)胞等材料進(jìn)行逐層堆積粘合,制造物體的技術(shù)。3D打印作為一項(xiàng)較有代表性的前沿技術(shù),近幾年其市場(chǎng)應(yīng)用程度不斷深化,尤其是在醫(yī)療行業(yè),隨著3D打印商用價(jià)值的不斷釋放,醫(yī)療服務(wù)供應(yīng)商布局3D打印的速度也不斷加快。
全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模正逐年攀升,醫(yī)療的個(gè)性化需求和高附加值特征,使得該領(lǐng)域成為最適合使用3D打印技術(shù)的領(lǐng)域,近年來(lái)應(yīng)用專利的數(shù)量遠(yuǎn)超其他行業(yè)。
幾個(gè)應(yīng)用較多的領(lǐng)域包括:醫(yī)療模型(教學(xué)、手術(shù))、矯形或正畸、手術(shù)導(dǎo)板、牙科及骨科、植入物、精準(zhǔn)用藥、藥物篩選、藥物劑型設(shè)計(jì)等。其中最早在醫(yī)療領(lǐng)域大規(guī)模生產(chǎn)的是助聽器,目前口腔行業(yè)應(yīng)用規(guī)模最大,導(dǎo)板已經(jīng)很成熟,定制化植入物需要三類醫(yī)療器械注冊(cè)證才能商業(yè)化。上游材料、軟件、設(shè)備,下游是應(yīng)用,未來(lái)發(fā)展的著眼點(diǎn)和突破口在于應(yīng)用。
3D打印市場(chǎng)規(guī)?,F(xiàn)狀
根據(jù)Wohlers Associates 發(fā)布的2020年全球增材制造市場(chǎng)研究報(bào)告“Wohlers Report 2020 AM”,2019年全球增材市場(chǎng)規(guī)模(包括AM產(chǎn)品與服務(wù))增長(zhǎng)了21.2%,達(dá)到了118.67億元,但是相比于2018年33.5%的增長(zhǎng)率,2019年的增長(zhǎng)率略有降低。
2019年全球總共銷售出22115套增材制造系統(tǒng),相比于2018年的19285套增長(zhǎng)了14.7%,而2018年和2017年的設(shè)備系統(tǒng)銷售增長(zhǎng)率分別為17.8%,25.1%,由此可見,未來(lái)市場(chǎng)設(shè)備銷售將區(qū)域緩慢增長(zhǎng),而對(duì)應(yīng)的加工服務(wù)將會(huì)是增材制造市場(chǎng)主要的持續(xù)增長(zhǎng)點(diǎn)。
從市場(chǎng)領(lǐng)域劃分情況來(lái)看,醫(yī)療應(yīng)用位居第四位,占比為13.9%,位居前三的是汽車、消費(fèi)電子及航空航天。值得注意的是,在世界范圍內(nèi),中國(guó)是僅次于美國(guó)的主要應(yīng)用國(guó)家,為10.8%,相比與美國(guó)的34.4%,還有不小的差距。
3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用
無(wú)生命3D打印產(chǎn)品
大家比較熟悉的金屬3D打印,比如說(shuō)鈦合金的,還有一些不銹鋼的3D打印,一般可以做成人體的標(biāo)準(zhǔn)的替代部件,比如說(shuō)植入的螺釘,還有固定的鋼板,還有一些修復(fù)的一些組織,這些都是金屬的,也是無(wú)生命的。
生物3D打印產(chǎn)品
對(duì)于生物3D打印,國(guó)內(nèi)其實(shí)也有很多的院校相繼投入了大量的資金、人力、物力在做研究,也取得了一些成績(jī)。從國(guó)際上來(lái)看,中國(guó)的生物3D打印跟國(guó)外幾乎同步,個(gè)別的領(lǐng)域可能還要超過(guò)他們,但是有一個(gè)問(wèn)題,中國(guó)的這種3D打印的技術(shù)由于基礎(chǔ)的研究比較薄弱,包括在這個(gè)上面的相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)比較少,在目前看來(lái)好像沒(méi)什么問(wèn)題,可能隨著時(shí)間的推遲,隨著時(shí)間可能會(huì)國(guó)外的專利可能會(huì)引起一些問(wèn)題。
生物3D打印可能要有很多準(zhǔn)備過(guò)程:首先,是對(duì)生物材料的選擇;其次,目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的打印機(jī)可能還不足以滿足你的要求,可能要對(duì)它進(jìn)行底層的改造,甚至自己要重新來(lái)做;要非常熟悉組織的結(jié)構(gòu);還要非常清楚和把握對(duì)于組織的構(gòu)建。
醫(yī)療3D打印發(fā)展趨勢(shì)
目前3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的細(xì)分應(yīng)用發(fā)展速度較不均衡,隨著近幾年成本逐步下降,醫(yī)療3D打印的市場(chǎng)滲透率將逐步增加。
3D打印技術(shù)細(xì)分領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展不均衡的問(wèn)題具體表現(xiàn)為:
1.已經(jīng)商業(yè)化且發(fā)展較為成熟,包括:部分醫(yī)療器械(醫(yī)療模型、手術(shù)導(dǎo)板)和牙科的應(yīng)用。目前口腔領(lǐng)域因市場(chǎng)需求大且監(jiān)管要求相對(duì)較低應(yīng)用規(guī)模最大,醫(yī)療模型和手術(shù)導(dǎo)板是現(xiàn)階段大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的突破口;
2.處于臨床研究數(shù)據(jù)的積累階段,主要為植入體。其中骨科植入物的發(fā)展也日趨成熟,而關(guān)節(jié)軟骨、鈦合金植入物等正在積極研發(fā)材料,并將其與臨床相結(jié)合進(jìn)行性能提升。通過(guò)不斷的數(shù)據(jù)積累,調(diào)整改進(jìn),積極發(fā)展;
3.處于實(shí)驗(yàn)室的研究階段,有功能的組織器官;相對(duì)比較低功能性的醫(yī)療器械牙科等,有功能的組織器官要求復(fù)雜多變,目前各國(guó)科學(xué)家都在組織力量進(jìn)行相關(guān)生物方向的積極研發(fā),不斷有突破性的成果進(jìn)入大眾的視野。
總而言之,3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)技術(shù)門檻較高,需要行業(yè)組織,科研院校,醫(yī)療機(jī)構(gòu),醫(yī)療器械制造商,3D打印企業(yè)(設(shè)備、材料等)通力協(xié)作,發(fā)揮各自所長(zhǎng)。
就現(xiàn)階段我國(guó)3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用案例來(lái)看,我國(guó)多是醫(yī)療機(jī)構(gòu)主導(dǎo),根據(jù)病患需求提供個(gè)性化解決方案。我國(guó)現(xiàn)階段相對(duì)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,用于醫(yī)療領(lǐng)域的3D打印機(jī)、軟件以及專用材料的發(fā)展還不夠成熟,這些減緩了3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的全面發(fā)展。
我們亟需加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、行業(yè)協(xié)會(huì)建設(shè),推動(dòng)3D打印醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展,加強(qiáng)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的交流與學(xué)習(xí),加強(qiáng)國(guó)內(nèi)教育培訓(xùn),促進(jìn)社會(huì)化產(chǎn)業(yè)化推廣,降低3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域治療效果及相關(guān)費(fèi)用,切實(shí)惠及患者。
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