應用市場超百億 3D列印望重塑醫療行業
健康中國health.china.com.cn 時間： 2014-05-09 來源： 健康報
數據顯示，全世界每天共有18個人因為找不到合適的器官移植而導致死亡。但這種局面有望得到改變，今後我們或許將可以通過3D列印得到合適的器官。
《經濟參考報》記者採訪了解到，目前美國O rganovo公司已經用3D列印技術培養出人體肝臟組織，用於毒理預測學和疾病建模，並計劃在今年年底正式商用。隨著技術的日益成熟，3D列印將掀起醫學界的産業革命。
應用市場將超百億
上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院的骨科診室，一個特別的手術正在進行。
這是一個骨盆腫瘤患者，經過診治後大半個骨盆被切除，面臨殘廢的風險，醫生正在想辦法讓他重新站立行走。
中國工程院院士、該院骨科主任戴尅戎教授介紹，按照以前的辦法，一般是使用制好的“通用型”金屬製品或經過處理的異體骨頭修復骨骼巨大缺損，但匹配度差，效果並不好。而如今，他們正在嘗試用3 D打 印 技 術 為 患 者 重 新 “ 列印”一個新的骨盆。
在手術前，他們用C T掃描和磁共振技術採集完整的骨盆和腫瘤的數據，在此基礎上在電腦中構建出病人骨盆的立體圖像，並給出腫瘤的邊界和手術切除的範圍。同時，通過3D列印設備，列印出一個完整的與病人相同的骨盆模型。由醫師先在模型上進行模擬切除，根據模型的殘缺情況，設計製造出人工半骨盆假體並在模型上進行模擬安裝和修正，模擬安裝成功後，再使用鈦合金列印出真正的骨盆假體。手術切除腫瘤後，植入假體並與殘留骨盆精確連接。訂制的骨盆表 面 還 可 加 上 特 殊 涂 層 或 微 孔 結構，有利於周圍組織與假體形成一體。最後的手術很成功，病人已經能夠站立行走。
據悉，從上世紀80年代後期，戴尅戎的醫學團隊就開始在骨科應用3D列印技術即快速原型技術，已利用3D列印技術為九院和其他醫院的數百例四肢和骨盆嚴重病變的病人製作了不同部位和形狀的個體 化 骨 關 節 修 復 假 體 ， 並 取 得 成功。
3 D 打 印 也 稱 “ 增 材 制 造(A dditiveM anufacturing)”，與傳統的機械製造主要通過削除材料完成産品的方式不同，是一種以電腦的數據設計文件為基礎，使用粉末狀金屬或塑膠或者其他可粘合材料，通過逐層堆疊累積的方式，將材料逐層沉積或黏合以構造成三維物體的技術。3D列印早在80年代就已經在美國出現，目前3D列印設備已經廣泛地應用於航空航太、汽車、工業、醫療、建築等領域。
戴尅戎對記者表示，3D列印技術在醫療領域的發展空間巨大。從醫學角度看，3D列印技術有幾個特點，即因人制宜、就地製作、不限數量、節約成本，正好能滿足個體化、精準化醫療的需求。
3D列印頂尖諮詢機構Wohlers去年發佈的一項報告顯示，2012年3D列印市場(包括全球範圍內所有的産品和服務)年平均增長28 .6%(復 合 年 增 長 率)， 總 産 值 達 到22 .04億美元，過去三年(2010年-2 0 1 2年)的 年 平 均 增 長 率 為27.4%。2019年3D列印市場規模將達到60億美元。在醫療方面的應用市場份額佔15 .1%，位居第三位。LuxR esearch的分析師預測，3D列印技術在醫療行業將迅速採用，預測2025年該市場達到19億美元，折合人民幣超百億。
業界認為，3D列印在醫療行業甚至整個生命學領域都有廣泛的應用前景。康奈爾大學機械工程與電腦科學技術教授胡迪·利普森提出了一個“3D列印生命階梯”概念，即把身體各部位排列成一個階梯。階梯底層是無生命的假肢；中層 是 簡 單 的 活 性 組 織 如 骨 骼 與 軟骨；再往上是靜脈和皮膚；最靠近階梯頂層的是複雜且關鍵的器官，如心臟、肝臟和大腦；生命階梯的頂層將是完整的生命單位———也許有一天將會是具備完整功能的人造生命形式。
戴尅戎介紹，目前醫療行業3D打 印 技 術 的 應 用 主 要 有 以 下 幾 方面 ： 一 是 無 需 留 在 體 內 的 醫 療 器械，包括醫療模型、診療器械、康復輔具、假肢、助聽器、齒科、手術 導 板 等 ； 二 是 個 性 化 永 久 植 入物，使用鈦合金、鈷鉻鉬合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料通過3D列印骨骼、軟骨、關節、牙齒等産品，通過手術植入人體；三是3D生物列印，即使用含細胞和生長因子的“生物墨水”，結合其他材料層層列印出産品，經體外和體內培育，形成有生理功能的組織結構。這項技術成功後，有望解決全球面臨的移植組織或器官不足的難題。
Stratasys公司是全球3D列印的領先企業，專注于生産用於原型製作和直接製造的多個系列的3D印表機和列印材料，最近還發佈了全球首款彩色多材料3D印表機。在體外醫療器械尤其是骨科和齒科領域，Stratasys已經有多款産品，他 們 能 做 到 用 不 同 的 材 料(包 括FD M熱塑性塑膠和PolyJet光敏聚合物)模擬人體器官，外觀更逼真且具備真實器官的密度和質感，從而幫助外科醫生了解肝臟和腎臟等內部結構。
該公司大中華區總經理汪祥艮對 《 經 濟 參 考 報 》 記 者 表 示 ，Stratasys的3D列印業務近年迅猛增 長 ，2 0 1 3年 第 四 季 度 的 非G A A P(非會計準則)總收益較2012年同比增長達61.6%。而今公司已看到3D列印醫療行業的應用優勢以及未來的增長趨勢，並已加大投入，進一步發展該技術在醫療行業的應用。
當前3D生物列印領域的先驅是美國O rganovo公司。該公司商業運作執行副總裁M ikeR enard告訴《經濟參考報》記者，他們用3D列印技術培養的人體肝臟組織，已經被用於毒理預測學和疾病建模，第一個正式商用發佈計劃在2014年底進行，屆時將通過提供首個他們培養的人類肝臟組織樣本，來擴大該技術的推廣。“我們相信，(3D列印)組織工程學(應用)具有重塑全球藥物和醫療領域的潛力。”M ikeR enard説表示，目前3D生物列印能為測試新藥的測試者提供更好樣本、更好地理解疾病發展來幫助藥物確定新目標，在培養組織時將病人自己患病細胞更好地進行融合從而 作 為 開 發 個 性 化 治 療 方 法 的 基礎。
戴尅戎很看好該技術在醫療領域的應用。“3D列印非常有發展前景，對於醫療産品的創新改革以及推廣應用都有重大推動，是一種非常有生命力的新技術！”
亟需政策支援
戴尅戎介紹，在醫療行業，目前3D列印在我國體外醫療器械製造和個性化永久植入物方面都有一些應用，供産品設計的醫療模型和指 導 手 術 的 導 板 裝 置 也 已 使 用 多年。而在3D生物列印方面，我國仍在實驗階段。
“總體而言，我國的3D列印技術仍處於起步階段。”戴尅戎認為，我國與歐美國家相比仍有較大差距，目前關於3D列印的核心技術多數都在國外，而我國醫療行業使用的3D印表機和金屬列印材料多數依賴進口，國內的技術還欠成熟。“中國是鈦生産大國，但是目前專門生産適用於3D列印鈦粉的企業極少，並且産品品質與國外差距 較 大 ， 企 業 生 産 的 積 極 性 也 不高。”
而在産品價格方面，國外3D印表機設備和材料的價格也居高不下。據悉，用於製造器官模型的3D印表機售價在120萬元至300萬美元，列印金屬製品的設備價格則在350萬到1500萬元人民幣左右，很多醫院和機構難以承擔，這也成為醫療行業3D列印發展的巨大障礙。
要促進3D列印在醫療行業的廣泛應用，戴尅戎認為，一要鼓勵發展擁有自主智慧財産權的3D印表機和專用配套材料，二是加強電腦輔助設計人才的培養，三是政策上的支援，比如鼓勵使用並推廣這項新技術，同時嚴控品質，包括完善醫療器械監督管理條例，加強行業管理和規範，鼓勵創新和臨床轉化。他表示，現有的醫療器械管理條例于2000年開始執行，當時並無涉及3D列印的規定，這勢必會影響3 D打 印 技 術 更 好 的 為 病 人 服務，值得引起更大的關注。
汪祥艮認為，目前3D列印在醫學行業面臨的最大挑戰就在於傳播和教育，新技術的應用需要從傳統技術慢慢過渡並逐步適應，與傳統技術相輔相成，需要人們不斷看到該技術的優勢。因此，希望繼續加大對醫療行業和公眾的宣傳及培訓教育。
而M ikeR enard則表示，中國要更好地在醫療行業採用3D列印技術並支援相關産業的增長，需要做到三點：首先，確保對於該項技術的控制和智慧財産權保護；其次，促進國家食品藥品監督管理局與歐美主要國家政府監管機構之間的合作；最後，建立清晰的回報預期，使技術擁有者在將具有經濟可持續性和能為社會和醫保系統産生價值的技術引進到中國後，能夠基於準確的資訊來作出決定。