快速成型技术
2017年8月,由美国Stratasys公司和中国三的部落联合主办的3D打印医疗研讨会在上海成功举办,会上汇报了快速成型技术(3D打印)在康复辅具、整形康复、自导引植入性腰椎钢板、骨科精准手术、支架血管化及骨修复等领域的科学研究及临床应用成果。快速成型技术在促进医疗行业各领域发展中扮演重要角色,具有无限潜能。
快速成型技术是基于材料堆积法的一种高新制造技术,简言之,就是利用三维CAD的数据,通过快速成型机,将一层层的材料堆积成实体原型。工作效率高,成本低。快速成型技术,目前主要表现为3D打印技术,广义上也涵盖4D打印技术,以及未来可能实现的5D打印。
3D打印 VS 4D打印
3D打印是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。例如常用的ABS材料,需要通过打印机进行高温融化,然后经打印喷嘴缓慢释放材料,逐层形成物体,从而取代了传统模具,实现了直接制造。现阶段技术已广泛应用于汽车、航空、建筑、牙科及一些医疗领域。
4D打印相对于3D打印多了一个时间维度,准确说,是一种能够自动变形的材料,4D打印不需要机电设备或者打印机等,成型性质已经融入到材料本身中,只需要一个特定的激励,如温度、湿度等,就能按照产品设计响应,自动折叠成相应的形状。
技术发展迅猛,各大医院加紧临床转化
上海交通大学附属第九人民医院、南方医科大学深圳医院、西南医院等众多机构均已设立3D打印中心,聚集力量研究3D打印技术的创新应用及临床转化,同时着眼于基于智能材料的4D打印技术。
根据上海交通大学附属第九人民医院3D打印中心的最新研究案例,使用金属3D打印在骨小梁结构模拟应用中已经取得了一定成果,西南医院已经实现了3D打印在关节置换过程中的应用,使手术更加精准便捷。
医疗应用捷报频传,市场前景广阔
相比于传统的CT、核磁共振(MRI)等医学影像设备所获取的二维图像,快速成型技术所制造的3D模型能够呈现出更为逼真的三维数据,可以辅助医生进行更精准的手术规划,提升手术成功率。南方医科大学骨科团队,已经通过打印出来的实物模型,实现对骨骼受损部位、移位程度及走向的清晰掌握,从而详细了解病人病情并计划手术方案。尤其对于骨折、骨科修复、畸形矫正等风险高难度大的手术,快速成型技术提供的3D模型为术前规划提供了非常重要的治疗信息。
对于骨关节严重缺损,传统手术往往无法治疗或者被迫换掉整个关节,而应用快速成型技术则可以实现缺损多少便一直多少的精准医疗。以南方医科大学骨科团队为例,借助于快速成型技术,目前已完成数百例骨科手术,其中不乏高位颈椎、胸椎等疑难病例。北京大学第三医院骨科团队,基于快速成型技术的研究,完成了世界首例3D打印人工枢椎置换手术治疗颈椎肿瘤,以及其他胸腰椎等人工椎体手术,效果良好。
随着4D生物打印技术的飞速发展,体外构建仿生血管研究也将取得突破,体外构建仿生血管研究的实现将极大地改善目前面临的血管困境,造福于广大患者。另外在药物运输方面,4D生物打印技术可以精确控制不同的组件的空间分布,以可编程的方式释放或封装药物和细胞,具有良好的应用前景。
快速成型技术在医疗领域一直备受推崇,也曾在临床医学中不止一次的造福过许多病友,未来仍将不断创造新变革。
在手术前演练规划、手术中导航和金属假体植入等方面,目前取得的成果和应用比较乐观,随着技术发展和临床转化的加速,快速成型技术未来将推动医疗行业迎来全新的局面。
沙利文全球合伙人、全球市场战略规划副总裁兼大中华区总裁王昕博士指出,医工结合是医学发展的趋势,个体化、精准化、微创化、远程化是临床医学行业的四大发展方向,而数字化技术和快速成型技术的支撑,则是实现精准医疗行业发展的重要保障。
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沙利文最近出版的与快速成型技术相关的部分研究报告包括:
报告名称:《3D打印材料的创新》
英文原名:Innovations in 3D Printing Materials
出版时间:2017.01
报告语言:英文
价格:人民币41,700元或US$6,950
报告名称:《3D打印在卫生保健领域的应用》
英文原名:3D Printing for Healthcare Applications
出版时间:2016.12
报告语言:英文
价格:人民币29,700元或US$4,950
报告名称:《4D打印技术进展(技术见解)》
英文原名:Advances in 4D Printing (Technical Insights)
出版时间:2014.06
报告语言:英文
价格:人民币29,700元或US$4,950
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Julie.Zheng@frost.com.
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