醫(yī)療3D打印藍海啟動材料與技術難題待解

近年來，隨著3D打印技術的迅速發(fā)展，該技術已開始應用于臨床醫(yī)療。它能精準地復制出各種人體組織、器官和藥物，從膝蓋骨到肝臟、從抗癌藥到DNA等，業(yè)內人士指出，也許有一天人類可以“打印自我”。

“3D打印技術近年來在國內日趨升溫?！焙叫抢A（北京）科技有限公司常務副總、技術總監(jiān)宿紅剛接受《中國企業(yè)報》記者采訪時表示，特別是在醫(yī)療領域，3D打印發(fā)展很快，未來具有廣闊發(fā)展空間。同時，宿紅剛也指出，同發(fā)達國家相比，我國的3D打印醫(yī)療應用還有一定差距，在新材料的研發(fā)和多學科協同方面還有待突破。

3D打印突破醫(yī)療難關

北京大學第三醫(yī)院今年6月公布，世界首個金屬3D打印定制19厘米人造脊椎植入順利完成。這也標志著中國3D打印技術正式開啟人工椎體時代。

而在今年5月，國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準注冊了我國首個金屬3D打印人體植入物——人工椎體。這種產品屬于直接植入人體的三類骨科植入物，為我國監(jiān)管等級最高的醫(yī)療器械。

脊椎摔傷的徐元（化名）老人就是3D打印技術用于臨床醫(yī)療的受益者。由于年齡大，徐元進行傳統(tǒng)手術存在極強風險。醫(yī)生在征求徐元老人同意后，決定采用3D打印脊椎手術導板進行輔助治療。

首先，通過3D掃描儀設備，對人體進行數據采集，并結合CT掃描數據進行數據匹配定位。通過3D設計軟件，設計好下針角度、位置及長度，采用SLA工藝打印導板。最終，醫(yī)生順利完成了徐元老人的手術。而提供這項3D技術的就是航星利華（北京）科技有限公司（以下簡稱航星利華）。

宿紅剛對《中國企業(yè)報》記者介紹，脊椎微創(chuàng)手術是比較常見的手術，然而如何精確確定下針位置是一個難題。借助于3D打印技術，這一難題獲得了解決。上述案例利用3D打印技術輔助手術，精確地確定了下針位置。

“我們公司目前生產除了比較常見的是手術導板、輔具之類的應用外，更多的精力是投入骨科類的金屬植入物研究和推廣。我們和協和醫(yī)院已經進行了相關理論研究和部分動物試驗，也申請了十幾項相關專利?！彼藜t剛說，3D打印定制化藥物也在不斷的前進中，英國中央蘭開夏大學利用3D打印技術研制針對患者需要定制的藥物，美國食品與藥品管理局(FDA)2015年批準了首個3D打印藥物——SPRITAM?？梢哉f，3D打印在醫(yī)藥領域的應用非常廣泛。

醫(yī)療應用市場巨大

隨著時代的發(fā)展，人們對健康，保健要求越來越高，以及老齡化人口越來越多，定制化的醫(yī)療服務是未來的發(fā)展趨勢。國家在政策層面也對3D打印不斷加碼，包括智能制造、航空航天、醫(yī)療等領域都在發(fā)展3D打印技術?！拔覀冋J為3D打印一定會成為未來發(fā)展的主力軍，是工業(yè)4.0不可或缺的基礎?！睋藜t剛介紹，航星利華于2014年開始進入3D打印行業(yè)，選擇德國Concept Laser進行合作，包括設備銷售和相關技術的研發(fā)和推廣。

目前航星利華已與中科院、清華大學、北京航空航天大學、中央美院、航空、航天、核工業(yè)、協和醫(yī)院、中車集團等科研院所和企事業(yè)單位開展多方位合作，在航空、航天、航海、醫(yī)療、交通等領域的3D打印技術方面取得了競爭優(yōu)勢。

據前瞻產業(yè)研究院統(tǒng)計，2012年中國3D打印市場規(guī)模約為10億元，2013年翻了一番達到20億元。但是與美國、德國等發(fā)達國家相比，中國的3D打印產業(yè)仍處于起步階段，國內3D打印應用仍主要停留在科研階段，并未實現在工業(yè)及個人消費領域大規(guī)模推廣。

“國內3D打印技術起步晚，但是自3D概念一出，立即受到了熱捧，3D打印技術近年來在國內日趨升溫。” 宿紅剛預測，未來3D打印機這一產品將會得到迅猛發(fā)展，也將會應用到各個領域，同時隨著3D打印技術不斷更新，呈現出輕盈和大尺寸的多樣化選擇。

此外，市場研究公司Future Market Insights發(fā)布最新市場分析報告稱，2016年全球3D打印醫(yī)療設備市場預計將達到2.796億美元，并在未來的10年內將以17.5%的復合年均增長率增長。報告顯示，2015年全球3D打印醫(yī)療設備市場的估值為2.38億美元，2016年顯著增長有許多因素的影響，包括某些醫(yī)學病癥的增加、個人保健意識的提升、人口老齡化增加等因素。

《3D打印醫(yī)療設備市場：2016—2026年全球產業(yè)分析及機會評估》稱，在2015年，北美3D打印醫(yī)療設備市場收入為1.05億美元，并將持續(xù)增長。同樣，西歐、東歐以及亞太地區(qū)的市場收入份額也有望上升，西歐預計以18.5%的復合年均增長率增長，東歐為15.6%。

技術瓶頸待突破

雖然這些數據令人心潮澎湃，但3D打印技術在醫(yī)療方面的應用仍面臨挑戰(zhàn)。宿紅剛指出，目前3D打印技術醫(yī)療應用還有如下一些問題亟待突破。

首先，3D打印設備目前成本還相對較高，大部分的產品還壟斷在國外品牌手中。不過，宿紅剛相信，隨著國內廠商和院校的努力，在不久的將來，國產設備終將趕上國外設備或者超越國外設備技術水平。

據了解，目前3D打印的主要技術還是集中在歐美等發(fā)達國家手中。雖然中國在3D打印領域的專利數也在不斷增加，但離國外技術還有差距。在應用層面，非金屬體外3D打印，包括手術模型、導板輔具等，中國和國外應用差距不大。金屬植入物在骨科的應用，國內的案例比國外更多更成熟，包括與航星利華合作的協和醫(yī)院、北醫(yī)三院、阜外醫(yī)院等。而生物3D打印領域，國外技術相對先進，美國WFIRM的科學家3D打印出能跳動的心臟細胞，還能借助3D打印機培養(yǎng)人工氣管。

其次，3D打印還面臨材料單一問題。目前比較多的是鈦合金、不銹鋼等材料，陶瓷、復合材料、聚合物以及其他金屬合金等在3D打印上的使用還不太成熟、普及度不高。

再次，3D打印也面臨知識匹配不上的問題，目前很多學科，包括生物、工藝、基因等還沒有很好地結合到3D打印上來，比如器官的打印還需要多學科協同配合。

最后，監(jiān)管方面也需要完善。目前CFDA認證周期較長，相關的技術要求和標準還在不斷地完善當中，對3D打印產品的市場化還需要進一步引導和扶持。