3D打印如何成就隱形牙套,？——探訪中國隱形牙套制造大咖上海正雅

來源：3D打印世界

車間里一排排聯(lián)泰光固化3D打印機無聲而緊張地運行著,，每10個小時就有一盤排得密密匝匝的牙齒模型“出爐”,，隨后進入到透明牙套的加工環(huán)節(jié)……這里是位于嘉興某工業(yè)園區(qū)的一個隱形牙套生產(chǎn)基地,，每天,，有成千上萬個3D打印牙齒模型在這里面世,，為全國各地的患者實現(xiàn)迅捷精確的隱形牙套訂制服務(wù),。

本期，探訪了中國最大的隱形牙套生產(chǎn)商之一——上海正雅齒科科技有限公司(以下簡稱“正雅”),，為你揭秘3D打印個性化技術(shù)如何挖掘口腔正畸這座“富礦”,。

隱形牙套：為3D打印而生

正雅的生產(chǎn)車間仿佛一個忙碌的集散中心。貨架上陳列著全國各地口腔醫(yī)院和診所寄來的患者口腔印模,，經(jīng)過一系列精密的加工處理流程,，做好的隱形牙套又從這里啟程被發(fā)往醫(yī)生手中。

正雅總經(jīng)理姚峻峰向我們介紹,，整個隱形牙套的生產(chǎn)流程大致分為“印模-掃描-3D建模-數(shù)字化模擬矯正設(shè)計-3D打印牙模-牙套加工-清洗消毒”幾大環(huán)節(jié),。3D打印在整個流程中，主要承擔著批量定制不同矯正階段牙齒模型的功能,。牙齒模型制作后,，再利用熱塑成型工藝將透明膜片包裹在模型上，從而制作出適合患者的隱形牙套,�,！巴ㄟ^對患者口腔數(shù)據(jù)的分析，我們醫(yī)學部的專業(yè)人員會結(jié)合軟件進行排牙設(shè)計,，例如每次每顆牙齒移動0.2-0.3毫米,，或者扭轉(zhuǎn)3-5度等，從而得到不同矯正階段的口腔模型數(shù)據(jù),，再利用3D打印技術(shù)一次批量打印出來,。”

通常,，一個患者需要更換30-40副左右的隱形牙套,，通過對牙齒持續(xù)形成的輕力，達到矯正的效果,。30-40副隱形牙套意味著需要打印30-40個矯正牙齒模型,，每個模型之間只有非常細小的差別�,！叭绻�采用傳統(tǒng)加工方式,，根本無法在短時間內(nèi)為患者量身定做和批量化生產(chǎn)矯正模型。3D打印作為一種數(shù)字化成型技術(shù),，能將任何數(shù)字化的設(shè)計轉(zhuǎn)化為實物,，而SLA 3D打印技術(shù)恰恰滿足了個性化和批量生產(chǎn)這兩種條件,。可以說,，隱形牙套是一個因3D打印而生的行業(yè),。”姚峻峰解釋,。

十多年前，他的企業(yè)和國外同行同時起步,，隨著國內(nèi)口腔正畸市場的方興未艾,，他的企業(yè)也正在迎來春天。

10年長跑,，方興未艾

2004年,，姚峻峰從英國留學回國。當時他的父親是國內(nèi)一家專業(yè)生產(chǎn)定制型人工關(guān)節(jié)的企業(yè)負責人,，已經(jīng)開始采用3D打印進行個性化關(guān)節(jié)的打樣,，這也讓他對這個技術(shù)有著天然的親近感。那一年,，全球最大的隱形牙套生產(chǎn)商隱適美(invisalign)正在大洋彼岸興起,。姚峻峰敏銳察覺到這個市場的巨大潛力，鎖定了利用3D打印制作隱形牙套這個方向,，并將父親獲得國家科技進步二等獎的《CAD/CAM個性化假體制造技術(shù)》做二次研發(fā),，引入到口腔正畸領(lǐng)域的器械產(chǎn)品中來。

從2004年到2009年,，姚峻峰率領(lǐng)他的團隊從零起步,，和當時國內(nèi)的一些3D打印服務(wù)商合作積累臨床應用。2010年,，正雅在大量臨床案例基礎(chǔ)上成功申報醫(yī)療機械生產(chǎn)證,，并開始小規(guī)模在市場銷售。2013年,，是3D打印正式進入公眾視野的一年,，也就是在這一年，正雅獲得一筆天使投資,，開始引入上海聯(lián)泰的光固化3D打印設(shè)備并擴大生產(chǎn)規(guī)模,。2015年，公司獲得A輪投資,，嘉興的工廠擴大至2500平米,，員工人數(shù)達到190人。目前,，正雅的病例達到一年7000-8000例,，銷售額近5000萬,，成為國內(nèi)為數(shù)不多的佼佼者之一。盡管產(chǎn)品銷量在國內(nèi)隱形正畸市場占有率已經(jīng)達到25%,，但姚峻峰謙虛地表示,，相比已經(jīng)占全球正畸市場四成份額的隱適美和它每年60萬例病例的體量，正雅“現(xiàn)在還只是他的零頭,，量還很小”,。

軟件和設(shè)備：缺一不可

隱形矯正是一種數(shù)字化醫(yī)療,，如何實現(xiàn)精確地“數(shù)字化”?軟件和設(shè)備支持缺一不可,。姚峻峰特別提到了公司的醫(yī)學部。具體來說,，醫(yī)學部需要根據(jù)數(shù)字化患者牙頜數(shù)據(jù),，以及患者的面相,、口內(nèi)照、全口X光片,、頭顱側(cè)位光片等,，來評估患者口腔狀況，并做模擬矯正設(shè)計,。

“和傳統(tǒng)矯正方式不一樣,，隱形矯正有一個數(shù)字化轉(zhuǎn)化的過程。醫(yī)學部需要和臨床醫(yī)生及患者進行充分溝通,，幫助醫(yī)生確定方案,，將醫(yī)生的想法變?yōu)楝F(xiàn)實。所以醫(yī)學部設(shè)計人員既要懂得口腔正畸的技術(shù),，也要了解矯正的原理,。這個團隊可以說是正雅最核心的部門�,！�

目前,，公司擁有一支由20多人組成的軟件研發(fā)團隊，其開發(fā)的多項核心軟件技術(shù)獲得國家軟件著作權(quán)登記,。自主研發(fā)軟件包括數(shù)字化正畸設(shè)計,、顱骨影像測量、個性化托槽設(shè)計等三款軟件產(chǎn)品,。截止目前,，公司擁有各類知識產(chǎn)權(quán)近100件，其中,，發(fā)明,、實用新型、外觀設(shè)計專利或?qū)＠�申請�?shù)70余件，計算機軟件著作權(quán)登記近10件,。

在打印設(shè)備的選擇上,，由于需要高強度持續(xù)運轉(zhuǎn)，打印效率和穩(wěn)定性無疑是最關(guān)鍵的,。姚峻峰介紹,，公司最早購買的以色列的Object二手機，但打印噴頭容易勞損,，維護成本非常高,。通過各種比較，最終他們選擇了聯(lián)泰的光固化3D打印機,�,！肮夤袒�3D打印層厚精度可以達到0.1毫米，完全能滿足牙齒模型的打印要求,。成型面尺寸較大，一次可以打印一百多個牙齒模型,。光敏樹脂材料相對成本較低,，強度較高，基本沒有毒性,。無論從成本,、精度、效率,、穩(wěn)定性和安全性來看,，SLA都是不二選擇。國外的龍頭企業(yè)隱適美采用的也是類似的光固化技術(shù),�,！彼�尤其提到��3D打印設(shè)備的服務(wù)，“設(shè)備在出現(xiàn)故障時及時維護,，并根據(jù)我們的反饋進行各種改進,，對于企業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定及產(chǎn)品性能提升很重要�,！�

風頭正勁的3D打印齒科應用

根據(jù)一份市場報告,，2015年3D打印在牙科行業(yè)的市場規(guī)模為7.21億美元，主要應用于制造牙冠,、牙橋,、牙科模型和隱形矯正器。預計到2016年,，3D打印在牙科行業(yè)的市場規(guī)模將達到9.78億美元,，2020年將超過23億美元。

這個趨勢在姚峻峰所在的企業(yè)也得到了驗證。他認為,，隨著社會生活水平的提升,，口腔正畸需求量正在快速增長。如全國最大的民營口腔連鎖拜博通過聯(lián)想投資,，短短兩年時間規(guī)模達到了200家,。相比傳統(tǒng)正畸方法，隱形牙套因為佩戴美觀舒適便利,，受到青少年,、白領(lǐng)等人群歡迎。同時,，因為降低了醫(yī)生對臨床技術(shù)的要求及維護成本,，也受到醫(yī)生的認可。

“國內(nèi)市場才剛剛起步,�,！币�峻峰舉了個例子：“美國青少年口腔正畸比例30-40%，而中國一個班上50個學生可能只有1個會去做,，比例非常低,。從我們接觸的醫(yī)生群體來看，正畸的患者數(shù)量這兩年是逐年翻倍的,。同時透過隱適美在全球的銷量,，以及正雅和國內(nèi)其他同行的銷量來看，近年來業(yè)務(wù)量也是100%增長,。隨著國民生活水平的提高,，我們預計隱形矯正市場將迎來爆發(fā)式增長�,！�

除了隱形矯正外,，用3D打印技術(shù)制作牙冠、牙橋,、義齒等也正在齒科領(lǐng)域興起,。

3D打印未來將扮演什么角色?

姚峻峰認為，要滿足未來大批量的快速生產(chǎn),，一定要改變企業(yè)勞動密集型的現(xiàn)狀,，提高整個生產(chǎn)流程包括3D打印的自動化水平�,！�3D打印是一種個性化生產(chǎn),，而個性化生產(chǎn)沒有統(tǒng)一規(guī)格，因為每個患者的牙間距離都是不同的,。要提高生產(chǎn)效率,、保證質(zhì)量、壓縮成本，就要求我們在生產(chǎn)過程中盡量標準化和自動化,，排除人為因素,。”目前公司新引進的一批機器人正在調(diào)試中,，他的目標是一年后,，實現(xiàn)人員減少一半、產(chǎn)能一倍,。

“隱適美基本上全部實現(xiàn)了自動化,，從3D打印出來后到矯治器加工到清洗包裝已經(jīng)全部自動化。80年代我們看國外彩電,、汽車生產(chǎn)線,，覺得很高大上，這些年我們自己已經(jīng)將這些變成了現(xiàn)實,。隱形牙套也可以做到,。”

他坦言,，目前利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)隱形牙套整個過程還是比較繁瑣,，如果3D打印材料足夠先進，可以直接打印透明材料,，將是“最終方向和最理想的狀態(tài)”。但這需要材料既能滿足3D打印需求,，又能滿足生物相容性,、彈性等要求，對材料的要求將非常高,。而材料作為一門基礎(chǔ)學科,，國內(nèi)現(xiàn)階段還比較薄弱，這也是制約3D打印行業(yè)發(fā)展的一塊短板,。

據(jù)介紹,，目前整套矯正器的成本為萬元以內(nèi)，面向終端消費者大概在2-3萬左右,。美國臨床收費大概5000-7000美元,，相當于當?shù)匾粋�白領(lǐng)兩個月工資。相對傳統(tǒng)托槽式矯正器萬元左右的售價,，隱形牙套價格在中國相對而言還較高,。“一方面是3D打印作為一種新技術(shù)使用成本比較高,，另一方面是醫(yī)生執(zhí)醫(yī)成本高,，需要長時間的服務(wù)周期和人力成本。但是我相信隨著技術(shù)進步、材料價格的下降,，價格一定會有下降空間,。”


他相信作為一項新興技術(shù),，3D打印本身在效率提升上還有很多文章可以做,。“牙模是中空打印,，但因為目前光敏材料在打印薄壁模型時強度不夠,，所以打得比較厚。如果材料足夠堅硬,，打一毫米就夠了,，可以節(jié)約大量成本和時間�,！薄艾F(xiàn)在交貨周期在6個工作日,，如果能通過3D打印速度的提升及整個流程自動化的提升，降低到5個小時,、3個小時,，實現(xiàn)今天取模，明天交貨,，就可以最大程度壓縮患者等待周期,。”

與此同時,，他也在思索,，如何通過提升軟件效率提高自動化程度。谷歌人工智能“AlphaGo”戰(zhàn)勝人類圍棋高手給了他很大啟發(fā),，人工智能是基于海量棋譜等大數(shù)據(jù)上的算法實現(xiàn)的,。“矯正排牙設(shè)計是否能通過大量病例數(shù)據(jù),，找到和患者類似的方案做為參考,，而減少人工干預，實現(xiàn)自動排牙呢?這個環(huán)節(jié)以后一定會實現(xiàn),�,！�

目前，隱形矯正在國內(nèi)市場的份額還不到5%,，而美國這個數(shù)字是20-25%,，預計將來可達到50%�,！皡⒖济绹�,，我們還有很多倍去翻,，空間很大�,！币�峻峰說道,。

不错