3D打印医疗技术掀起新医学产业革命 前景可期

发布时间:2018-8-29 14:46    发布者:chinco
关键词: 医疗电子 , 3D打印
3D打印,也叫增材制造技术,是快速成型技术的一种,是以三维数字模型文件为基础,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光、热熔等方式将金属、陶瓷、塑料、细胞等材料进行逐层堆积粘合,制造物体的技术。3D打印产业链可分为上游建模工具、软件、材料,中游打印设备,下游应用与服务,医疗3D打印在此基础上增加了医疗和生物的属性。3D打印发展历史短,全世界都处于起步阶段,其主要优势在个性化定制和高附加值,定位在传统制造业的补充,而不是完全颠覆和替代,与传统工艺配合使用增加了更多想象空间。全球3D打印市场规模正逐年攀升,医疗的个性化需求和高附加值特征,使得该领域成为最适合使用3D打印技术的领域,近年来应用专利的数量远超其他行业。几个应用较多的领域包括:医疗模型(教学、手术)、矫形或正畸、手术导板、牙科及骨科、植入物、精准用药、药物筛选、药物剂型设计等。其中最早在医疗领域大规模生产的是助听器,目前口腔行业应用规模最大,导板已经很成熟,定制化植入物需要三类医疗器械注册证才能商业化。上游材料、软件、设备,下游是应用,国内企业未来发展的着眼点和突破口在于应用。目前3D打印公司多数还属于通用技术,专做医疗领域应用的较少且刚刚起步,企业优势不明显,随着陆续有企业申请到注册证,医疗市场将出现竞争局面。
医疗3D打印产业链示意图
市场规模
根据Wohlers Report的统计,2014年全球3D打印在生物医疗领域的产值为5亿美元左右,主要应用于合金骨骼、假牙、假肢和局部人体/器官模型。据Allied Market Research统计,2015年全球3D打印医疗保健市场的销售额为5.79亿美元。由此预测到2020年,3D打印在生物医疗的产值将达到接近40亿美元体量,CAGR分别为37%。但长期来看,其市场潜力超过万亿美元。国内公司于2008-2012 年开始大规模进入3D打印领域,且投资非常火热,经过几年的市场培育,投资热情已逐渐趋于理性。目前产业规模还没有发展起来,行业里还没有年销售额超过两亿的企业,千万级的公司也只有几家。国内用于推广和普及3D打印技术产业化应用的全国性平台较少,,较大的主要有南京 3D 打印研究院、陕西渭南市高新区3D打印产业园、中国3D打印创新中心(青岛)。主要的组织和媒体为中国3D打印技术产业联盟、中国生物医学3D打印联盟、3D 打印在线,小而分散,不成体系。
医疗行业3D打印市场规模预测
行业政策
为保护医疗器械临床试验受试者安全,规范临床试验审批工作,国家食品药品监督管理总局制定了《需进行临床试验审批的第三类医疗器械目录》,将定制增材制造(3D打印)骨科植入物等8类产品收录到其中。但是,业内对改革3D打印技术等高科技产品上市审批流程仍存在较高呼声。工信部、财政部等印发《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,提出到2016 年,初步建立较为完善的增材制造产业体系,产业销售收入实现快速增长,年均增长速度30%以上,整体技术水平与国际同步。其中医用领域发展目标为:初步成为新药研发、临床诊断与治疗的工具。在全国形成一批应用示范中心或基地。
2016年3月8日,科技部公布《关于发布国家重点研发计划精准医学研究等重点专项2016年度项目申报指南的通知》,指南明确将“精准医学研究”列为2016年优先启动的重点专项之一,并正式进入实施阶段。2016年3月9日,科技部还同时发布了《生物医用材料研发与组织器官修复替代重点专项2016年度项目申报指南》,将个性化植、介入器械的快速成型及生物3D打印技术作为帮扶对象,会给与财政补贴。2017年2月,省经信委发布《安徽省“十三五”医药产业发展规划》,“3D打印技术医疗器械”被列入中四大发展重点之中。规划中提及的最尖端的产业则是“细胞3D打印”,这是更微观级别的医学操作。它意味着,可能在五年之内,这就将成长为安徽医疗新产业。
3D医疗打印技术
如果要问3D打印在医疗行业应用最广的是什么,那自然要数肢体和器官打印。 在人的身体上,可替换度最高的自然当属肢体、牙齿等。这些部位的主要功用辅助人的行动和生活,功能单一,所以结构也相对简单。
并且,四肢的残缺理论上来说几乎不会对人的寿命造成明显的影响。因此,义肢、假牙很普遍,而3D打印技术一旦出现,其自然也被迅速应用到这个领域中来。目前在生活中,3D打印义肢技术已经非常成熟,并得到了广泛应用。如果说打印肢体、牙齿等是easy级的话,那么,3D打印器官可能就是hard级。而相关的研究也正在有条不紊地展开。
3D打印器官之所以存在困难,是因为其内部有大量的血管,并且各个器官的组织构成也不一样。比如大脑主要由大量的神经组织构成,要实现对神经组织的打印和培养目前还是存在较大的技术困难的。
不过可喜的是,目前已经有3D肝脏被打印出来,并且成功存活。美国生物科技公司就曾经利用细胞3D打印技术,在细胞培养基座中打印出肝脏所需的细胞组织。经过在器皿中的培养,就可以生长为正常形状的肝脏并移植到人体。只不过,这个肝脏的细胞在经过打印后会失去活性,变成死细胞。除了肝脏之外,肾脏、胰脏等器官也在研究当中。研究者们普遍认为,要实现真正功能健全、可移植的3D打印器官,至少还需要10年的时间。
对于人体器官移植发展来讲,10年的时间不算长,但也不短。一旦这项技术变为现实,其带来的改变将是革命性的:亟待手术的人们将不必因为等不到活体器官而绝望地死去,器官也将成为可以批量生产的商品。对解决活体器官短缺、延长人类寿命,甚至是产生新的器官供应产业链,都将带来积极的影响。
从“一次性”到“重复性”
3D打印另一项在医疗领域拥有绝对优势的应用则是辅助手术。手术是一项风险性很高的工作,尤其是对内脏等人体内部器官组织的手术处理。
最初在没有任何可视的医疗设备的时候,医生们判断某一部位有问题的话,只能先打开身体,然后探索着寻找病变的位置,再实施手术。这个过程中医生则主要依靠自身累计的经验来进行精准定位。
但人体是各异的,在后来仪器、电子设备的加持下,医生们在做手术之前通过技术手段就可以确定病灶,手术的精确性又相比经验手段大大提高。 无论是最初的“单刀直入”还是可视化的设备加持,手术有一个明显的特征:一次性。而3D打印技术的出现,手术操作开始具备了另一个特征:重复性。我国在3D打印应用在手术方面也已经取得了技术的突破。
南京医科大学二附院心血管中心就利用3D打印心脏的技术,复制了一位心脏病患者的心脏,从而发现了其心脏中复杂的血管构造,并通过模拟不同的手术手段,最终制定出了最佳的手术方案,并顺利进行。那么,当手术从“一锤定音”变成了可反复试验的医疗手段,无疑将大大提高手术成功率,降低风险。而在另一方面,通过对手术过程的重复性模拟,也会增加医生们的操作熟练度,手术的时间会被大大缩短,患者也将避免遭受更长时间的手术痛苦。除此之外,3D打印技术甚至还会用到制药行业中去,实现患者按需打印药物的可能;制作康复器械如矫正鞋垫、助听器;打印植入物如骨骼等。可以说3D打印技术正在全方位地影响着医疗行业的走向。
文章来源:搜狐
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