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3D打印能否變革傳統醫療?

3D打印能否變革傳統醫療?

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  文/VB動脈網

  Gartner於2014年10月發布的預測報告稱,3D打印機市場從2012至2018年間的出貨量複合增長率為106.6%,而營收增長率將為87.7%。到2018年,3D打印機出貨量將達到230萬台,涉及134億美元的市場規模。3D打印是否真的能徹底摧毀強大的傳統製造?答案是肯定的。動脈網互聯網醫療研究院綜合多方數據,整理了這篇趨勢分析,快速了解3D打印技術在醫療領域的發展狀態及主要趨勢。

3D打印能否變革傳統醫療?

  雖然短時間內,3D打印還不能與現階段大規模的傳統製造並駕齊驅,但它正被應用於原型製作、安裝傳統製造部件、以及直接製作高度定製或工藝複雜但產量較少的物件等。

  隨着3D打印中對物體體積和打印速度瓶頸的逐漸突破,加上打印材料價格的下降,從經濟因素上看,尤其是端到端的設計、製造、組裝、運輸、發行和操作產品等成本及流程的不斷優化,都使得3D打印越來越受歡迎。人們將會更多地選擇含3D打印製作部件(或者全部由3D打印)的產品,涵蓋從汽車、飛機到消費電子產品和廚房電器等等。

  3D打印在醫療行業的應用已從骨骼植入物、牙齒和假肢開始

  3D打印最激動人心的應用是在醫療行業:用以拯救生命或改善患者的病痛。根據 SmarTech Markets的報告預測,3D打印機在醫療行業的出貨量將由2020年的2135個單位增長到2024年的3055個單位。雖然3D打印的醫用仍需要數年時間才能進入大規模應用,但從早期階段生產的組織、器官、骨骼和假肢等產品和設備中,已經可以一窺3D打印技術對提高患者生命質量所起的作用。

3D打印能否變革傳統醫療?

  不久前SmarTech Markets公司對3D打印市場在幾大應用領域的增長趨勢做了預測。我們從下圖可以看到,如果將醫學和單列的牙科合併來看,醫療市場在3D打印的整個市場中所佔比例非常大,在2015年時約佔37.8%,而預計在2023年將佔到41%的比重,達到近80億美元的市場規模。

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  醫學及牙科在使用3D打印技術上的機遇與挑戰

  醫學領域的機遇主要在以下幾個方面:

  建模

  切割嚮導

  整形外科移植

  專門醫療設備

  醫學領域的主要挑戰:3D打印可以應用於手術室中嗎?質量感知問題以及植入物的載重應用問題,植入物與人體組織的相容性問題,生物組織力學問題,運動力學問題等。

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  牙科領域的機遇主要在以下幾個方面:

  石蠟模型

  人造石模型

  臨時材料

  客制化牙科植入物

  牙科領域的主要挑戰:3D打印在牙科中的應用是行業趨勢。那麼,之前在牙科中廣泛採用的CNC是會幫助還是阻礙應用3D打印呢?採用3D打印后又會是怎樣的局面?

3D打印能否變革傳統醫療?

  3D打印醫療應用已經真正開始

  Wake Forest Institute for Regenerative Medicine開發出了一種能利用患者自身的培養細胞或幹細胞製造出組織和器官的3D打印技術。該公司的最終目標是解決用於移植的捐贈器官的短缺。科學家們正在攻克不同的難題,包括耳朵、肌肉、以及腎臟等(見下圖)。3D打印機通過使用醫學掃描(如CT或MRI)所得的數據打印人體組織和器官,其基礎是將活細胞,以及將細胞連結在一起的生物材料,以3D的形式打印出來。所得的3D器官或組織結構將被用於移植,從而解決了生物相容性以及身體的排異性問題,並在體內繼續成長。3D打印腎臟項目的前身是“微型”腎臟,它是利用細胞和生物材料製造而成,可以在移植進轉向裝置時產生一種類似尿液的物質。屆時細胞學、基因組學、轉化醫學等將百花齊放!

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3D打印的人體構造:左上為腎臟,右上為耳朵,下為手指。它們能在不久的將來解決捐贈器官短缺問題,以及人體部分損傷時的修復。來源:Wake Forest Institute for Regenerative Medicine


  此外, 3D打印技術在手術中的應用數量也越來越多。例如Walter Reed Army Medical Center就曾製造並成功移植了超過60例鈦顱骨板。2011年6月,史上第一例3D頜骨(材質同樣為鈦)被成功移植給了一位83歲的女士,主刀醫生為Hasselt大學的Jules Poukens。這些通過3D打印的植入物能夠充分契合患者的身體,固定度高,減少了手術時間,降低了交叉感染的可能性。動脈網VCbeat創業圈會員艾科賽龍是國內少數將3D打印技術引入臨床應用的公司之一。艾科賽龍用3D打印技術給國內多家醫院的骨科臨床醫生提供技術支持和開發新的治療手段。

  與患者身體契合也是假肢器械的關鍵所在。3D打印是這種需要高度定製、少量生產(每種設計僅生產1件)、使用結實但輕便材料產品的理想解決方案。它能讓肢體殘疾患者得到符合自身對外觀、觸感、尺寸和重量等要求的假肢器材,關鍵是消除截肢的幾率,並極大程度地恢復手術部位原有的功能,而花費卻僅僅是用傳統製造方式生產的假肢的數分之一。

  現已被3D Systems收購的Bespoke Innovations公司使用3D打印技術製作定製的假肢覆蓋物,並致力於在未來用3D打印生產出假肢整體。還有一個與此相關的例子:2歲的Emma出生時就患有一種罕見的關節攣縮症,醫生為她戴上了3D打印的一雙“魔術手臂”,使她可以舉起她真正的手臂,賦予了她新生。“魔術手臂”可以隨着Emma的不斷成長重新打印生成,而其材料也非常輕巧,不會對她僅25磅重的身體造成負擔。另外,儘管現在仍較為昂貴,但3D打印的助聽器由於其定製化的特點,也能提供優異的音質。

  3D打印是技術更是數字解決方案

  3D打印並不僅僅是製造技術,它是一項數字技術。3D打印目前是開源性質的,這為各種創新提供了實踐的舞台。它降低了製造的門檻,點燃了大眾創造力的火種。3D打印正創造着新產品和新服務,也正為市場培養着一批批有破壞性的新來者。而製造商們必須為這樣的破壞做好萬全的準備。而對傳統的大型設計製造公司來說,3D打印將是一座連接IT和製造業,以及IT和專家們的橋樑——科學家和工程師們往往需要將他們的設計可視化。例如,NASA JET Propulsion Laboratory(JPL)的CIO James Rinaldi的戰略藍圖的其中一部分,便是“將IT的含義從‘信息技術’(Information Technology)轉變為‘共同創新’(Innovate Together)。”

  在具體的應用領域,尤其是醫療領域,能提供一整套解決方案的服務才能體現出更大的價值。通過下面兩張SmarTech Markets的預測數據圖表我們可以看到,雖然設備本身的市場體量仍舊最大,但軟件、服務、材料三項一起也共同佔據了約半壁江山。而從佔比增長趨勢上來看,整體上軟件和設備佔比將持續小幅增長。

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(聲明:本文僅代表作者觀點,不代表新浪網立場。)

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