骨科3D打�,。汗怩r外衣掩蓋下的骨感賽道

來源：醫(yī)菲特,，作者：老和山下

2019年7月,，嘉思特華劍醫(yī)療器材（天津）有限公司的3D打印髖關(guān)節(jié)假體通過NMPA審批,，時隔4年,，國內(nèi)終于出了第二家獲批3D打印骨科植入物的廠商,。同樣在7月,，國家藥監(jiān)局、國家衛(wèi)健委聯(lián)合發(fā)布了《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定（試行）》,，這對于推進(jìn)醫(yī)療3D打印行業(yè)規(guī)范的建立和完善起到了風(fēng)向標(biāo)作用,。而在不久前，專注于骨科3D打印的上海麥遞途完成了數(shù)千萬元A+輪融資,，在資本寒冬的大環(huán)境下,，融資成功的消息顯得尤其振奮人心，對于行業(yè)的發(fā)展也是一劑強心針,。以上這些的確都是好消息,，但和大多數(shù)新興的技術(shù)領(lǐng)域一樣，3D打印的商業(yè)化遠(yuǎn)沒有預(yù)期中那樣美好,，尤其在長周期高壁壘的醫(yī)療行業(yè)中,，應(yīng)用設(shè)想雖包羅萬象，但是臨床落地之路需要經(jīng)歷漫長的過程,。

這回我們專門來討論下骨科3D打印,，剝開它光鮮亮麗的外衣，看看其骨感的內(nèi)核,。

一,、骨科3D打印的價值在哪里？

3D打印是一種新的材料成型加工技術(shù),，它又叫增材制造,，這個叫法是非常形象的，比如做一把金屬榔頭（工科生應(yīng)該都記憶深刻吧，金工實習(xí)經(jīng)典科目）,，傳統(tǒng)的方式是通過車床對一塊毛坯進(jìn)行銑削,，這相當(dāng)于做減法，而如果用3D打印的方式是從金屬粉末開始一點點堆積出來的,，相當(dāng)于做加法,。有人可能會說，傳統(tǒng)的澆鑄成型（熔融材料注入模具）也是做加法啊,，請注意關(guān)鍵點就在這里：3D打印不需要模具,，你想做什么成形狀，只需在軟件里畫好就行,。很多做過研發(fā)的同仁應(yīng)該有切身體會,，研發(fā)過程中產(chǎn)品的設(shè)計方案不斷在打磨，經(jīng)常需要找供應(yīng)商打樣,，數(shù)量可能只需要兩三個,，這種情況下單價就很高，可能還需要等供應(yīng)商的排期,；到了后期開始批量生產(chǎn)了,，開模費又是很大一筆費用，萬一出了點bug需要重新開模,，對于資金十分緊張的初創(chuàng)公司來講簡直要崩潰,。所以，3D打印作為一種個性化定制的低成本加工方式確實有很大的應(yīng)用前景,。

從宏觀的角度來講,，材料制造和加工處于工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的上游，屬于底層技術(shù),，技術(shù)演變緩慢可能數(shù)百年不變,，但一旦出現(xiàn)新的革命性技術(shù)，對整個產(chǎn)業(yè)鏈的塑造就是顛覆性的,，這也是3D打印如此受關(guān)注的邏輯所在,。在3D打印最火熱的2013年，連美國總統(tǒng)奧巴馬都出來助陣說：“3D打印將給幾乎所有產(chǎn)品的制造方式帶來革命性變化,�,！碑�(dāng)時，3D Systems和Stratasys兩家設(shè)備制造商的股價也是一飛沖天,。

只是時至今日,，3D打印的商業(yè)化依然還在路上，真正能夠落地的應(yīng)用場景并不多,，這其中骨科植入物是一個極佳的落地場景,，主要原因有兩點：一是3D打印的多孔結(jié)構(gòu),；二是其定制化成本低。關(guān)于第二點比較好理解,，我們會在后面詳細(xì)討論,。這里解釋下多孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢：常規(guī)金屬植入物普遍存在應(yīng)力遮擋的問題，通俗的理解,，如果把比骨骼更為堅硬的材料植入人體,，那么更為堅硬的植入物材料將承擔(dān)更大的應(yīng)力，而骨骼承擔(dān)的應(yīng)力減少,，這種現(xiàn)象會到導(dǎo)致人體骨組織體積和密度逐漸下降,，從而導(dǎo)致骨折或植入物松動。初始的松動將導(dǎo)致磨損以及進(jìn)一步的松動,，最終導(dǎo)致植入物失敗。相比之下,，3D打印植入物多孔表面的模量低于常規(guī)植入物,，所以金屬植入物和骨骼之間的剛度差異會減小，這使得植入物與骨骼之間能夠更好的“貼合”,，同時多孔的表面有利于骨組織的滲入生長,，從而實現(xiàn)有效的骨融合。

二,、骨科3D打印產(chǎn)品分類

如上圖所示,，骨科3D打印產(chǎn)品分為術(shù)前產(chǎn)品和術(shù)中植入物，其中術(shù)前解剖模型和手術(shù)導(dǎo)板的應(yīng)用已經(jīng)普及,，其技術(shù)門檻較低,，很多廠商都已經(jīng)推出了此類產(chǎn)品。而植入物屬于高風(fēng)險三類醫(yī)療器械,，審批難度大,，也是我們關(guān)注的重點。需要強調(diào)的是,，目前市場上的3D打印植入物分為標(biāo)準(zhǔn)化和定制式兩種,，且標(biāo)準(zhǔn)化的3D打印植入物臨床上應(yīng)用更多，這和很多人以為的“3D打印就是做定制化產(chǎn)品”有很大的出入,。其實,，標(biāo)準(zhǔn)化3D打印植入物和傳統(tǒng)植入物一樣是批量化生產(chǎn)，并不涉及個性化定制,，區(qū)別只在于3D打印有多孔結(jié)構(gòu)這一優(yōu)勢,。也許你會問，既然3D打印適合定制化生產(chǎn),，為何不一步到位針對每位患者做定制化產(chǎn)品呢,？這就戳到了行業(yè)目前的痛點，且往下看。

三,、標(biāo)準(zhǔn)化3D打印植入物市場
2007年,，意大利外科醫(yī)生Guido Grappiolo通過Lima公司以及金屬3D打印設(shè)備廠商Arcam合作，植入了世界上第一個3D打印的髖臼杯,。他此后植入了近600個髖關(guān)節(jié),，而他所在的科室已經(jīng)植入了超過1500個3D打印的植入物。

第一個3D打印髖臼杯植入手術(shù)幾個月后,，Grappiolo醫(yī)生查看患者的CT掃描圖像,，看到她的骨組織已經(jīng)開始長成與植入體形成很好的結(jié)合。從技術(shù)角度來看,，這向醫(yī)學(xué)界證明了3D打印植入物可以帶來的價值,。而通過Arcam的3D打印設(shè)備至今已經(jīng)制造了超過10萬個髖臼杯，雖然3D打印的髖臼杯在醫(yī)院今天進(jìn)行的髖關(guān)節(jié)置換術(shù)總數(shù)中仍占很小的比例,，但這一切正在發(fā)生變化,。

縱觀國外在這個領(lǐng)域的競爭格局，和大多數(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域一樣,，骨科3D打印產(chǎn)品的探索和開拓大多來自于小公司,，代表性公司包括美國的K2M和4-WEB、德國的EIT以及上面提到的意大利Lima等,，而傳統(tǒng)骨科巨頭主要通過并購在近幾年紛紛布局了3D打印業(yè)務(wù),，相應(yīng)產(chǎn)品的推出集中在了2016-2018年。到2018年,，F(xiàn)DA已經(jīng)批準(zhǔn)了超過35種3D打印植入物,。

但到目前為止，大多數(shù)3D打印公司仍處于虧損狀態(tài),，以被史賽克14億美元收購的K2M為例,，2017年營收2.58億美元，營業(yè)利潤為虧損4042萬美元,，這其中巨額的市場銷售費用是導(dǎo)致虧損的主要原因,，這和骨科植入物產(chǎn)品的高壁壘屬性息息相關(guān)。所謂的高壁壘,，是指骨科植入物作為一種長期植入體內(nèi)的高風(fēng)險醫(yī)療產(chǎn)品,，其安全性和臨床效果需要經(jīng)過長時間的驗證，在這之前,，想要替換現(xiàn)有產(chǎn)品阻力極大,，再加上醫(yī)生和現(xiàn)有供應(yīng)商、銷售代理的牢固合作關(guān)系,，其商業(yè)化推廣的難度可想而知,。

對于3D打印植入物而言,，從最早的2007年（第一例髖臼杯植入）開始算，到目前也只有12年的時間,，而傳統(tǒng)關(guān)節(jié)植入物的有效使用壽命通常在15-20年以上,，因此3D打印植入物能否保障20年以上的長期效果，仍需要時間驗證,。與此同時,，負(fù)面的消息也從未停止過。比利時聯(lián)邦醫(yī)療保健知識中心（KCE）稱,，使用3D打印植入物的假設(shè)好處可能不如我們想象的那樣有效或令人信服,，目前的臨床證據(jù)和數(shù)據(jù)量還不夠支撐。

四,、定制化3D打印植入物市場
定制化3D打印是在標(biāo)準(zhǔn)化3D打印植入物的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步,，針對每個患者的情況進(jìn)行定制化生產(chǎn)。有數(shù)據(jù)表明,，使用標(biāo)準(zhǔn)化植入物,，5個病人里面有一個是不匹配的，所以理論上講,，定制化植入物可以解決這個痛點，更好的匹配意味著更好的術(shù)后恢復(fù)（研究表明,，術(shù)后最開始一段時間的恢復(fù)情況會極大的影響患者的信心和之后的生活）,。此外，定制化潛在的優(yōu)勢還包括減少手術(shù)步驟和工具（由5-8籃減少到1-2籃）,、縮短住院時間,、減少術(shù)后并發(fā)癥、潛在的更長壽命,、盡可能多的保留骨骼（在醫(yī)學(xué)博士William Kurtz的一項研究中,，使用iTotal CR關(guān)節(jié)置換植入物時，骨切除術(shù)的平均總量比使用現(xiàn)成植入物進(jìn)行骨切除術(shù)的平均總量少27%）等等,。
藍(lán)圖看上去如此美好,，那么現(xiàn)實如何呢？在業(yè)內(nèi),，確實有一家叫Conformis的公司從頭到尾一直在堅持做著定制化3D打印植入物的商業(yè)化探索,，這對于行業(yè)是一個很好的參考。

Conformis成立于2004年,，從2007年開始開展定制化膝關(guān)節(jié)業(yè)務(wù),，2011年推出全置換膝關(guān)節(jié)定制系列，2018年推出髖關(guān)節(jié)定制系列,。截至2018年底,，Conformis已賣出9萬多個膝關(guān)節(jié)植入物,，包括7萬多個全膝關(guān)節(jié)置換植入物和2萬多個部分膝關(guān)節(jié)置換植入物。
那么率先“吃螃蟹”的Conformis是否盈利呢,？答案是否定的,。3D打印若是標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)，成本結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)制造相似,；若是定制化生產(chǎn),，生產(chǎn)供應(yīng)模式完全不同，每一個定制產(chǎn)品都需要臨時設(shè)計方案,，從工廠生產(chǎn)出來之后再送至醫(yī)院,，從Conformis的運營結(jié)果來看其商業(yè)模式很難盈利（見表一）。這其中的困難在于：

1）非批量化生產(chǎn)的效率受限,；
2）跨地區(qū)運輸帶來很大的物流壓力,，若送貨不及時（不能如期手術(shù)），負(fù)面影響很大,，十分尷尬的是Conformis目前只有一個工廠,，其在德國的業(yè)務(wù)需要跨國運輸；
3）定制化生產(chǎn)額外增加了CAD設(shè)計環(huán)節(jié),，導(dǎo)致高昂的人力成本,，公司為降低成本已將CAD設(shè)計大量外包給印度。

Conformis的案例告訴我們,，步子賣的太大,，很容易成為烈士。在標(biāo)準(zhǔn)化3D打印植入物尚未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用和盈利之前,，定制化的嘗試需要很大的勇氣,。

五、國內(nèi)骨科3D打印方興未艾
3D打印作為一個新興行業(yè),，國內(nèi)外的技術(shù)代差不算太大,，尤其是在應(yīng)用端�,？偟膩砜�,，由于國內(nèi)醫(yī)療產(chǎn)品的審批相對保守、標(biāo)準(zhǔn)建立緩慢,，3D打印植入物的商業(yè)化處在更早期,。在標(biāo)準(zhǔn)化3D打印植入物領(lǐng)域，國內(nèi)目前共有四款產(chǎn)品拿到了三類醫(yī)療器械注冊證,，分別是愛康醫(yī)療的3D打印髖臼杯,、3D打印人工椎體、3D打印脊柱椎間融合器和嘉思特華劍的3D打印髖關(guān)節(jié)假體,。由于嘉思特華劍的產(chǎn)品剛剛獲批,，所以這幾年正兒八經(jīng)在賣的也就愛康醫(yī)療一家,，其3D打印產(chǎn)品自2015年上市以來增長迅速，2018年營收7000萬元,，是否盈利未知,。     

除了這兩家老牌骨科公司之外，國內(nèi)也涌現(xiàn)了一批從事骨科3D打印業(yè)務(wù)的初創(chuàng)公司,，由于審批壁壘高等原因,，目前大多數(shù)廠家仍停留在門檻較低的術(shù)前產(chǎn)品（骨科模型、手術(shù)導(dǎo)板等）階段,。但另一方面,，很多創(chuàng)業(yè)公司在定制化3D打印植入物領(lǐng)域不斷探索新的商業(yè)模式，比如黑焰醫(yī)療采取了醫(yī)工結(jié)合,、與醫(yī)院共建3D打印中心的模式,，這種模式在國外也開始嘗試，如前面提到的意大利Lima公司：于今年5月在紐約HSS（美國特種外科醫(yī)院,，連續(xù)九年被評為美國排名第一的骨科醫(yī)院）開工建設(shè)on-site 3D打印中心,，HSS醫(yī)院從2016年開始通過Lima 意大利總部制造定制化植入物。這也反映出定制化植入物的制造過程是一個醫(yī)工交互合作的過程,，在院內(nèi)建立的3D打印中心為臨床醫(yī)生與植入物設(shè)計工程師之間的互動提供了便利性,，使得每個定制案例的設(shè)計流程都會更快，而本地化的制造也免去了植入物國際運輸?shù)倪^程,。

最后特別提醒,，今年7月出臺的《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定》明確了對定制式醫(yī)療器械實行備案管理，定制式醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)療機構(gòu)共同作為備案人,。為合理控制風(fēng)險，《規(guī)定》對生產(chǎn),、使用定制式醫(yī)療器械的生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)療機構(gòu)均提出了明確要求,，并明確定制式醫(yī)療器械不得委托生產(chǎn)。同時定制式醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)具備以下條件：
（一）有定制式醫(yī)療器械研制,、生產(chǎn)所需的專業(yè)技術(shù)人員,；
（二）具備定制式醫(yī)療器械研制能力和研究基礎(chǔ)；
（三）有相同類型的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格批量生產(chǎn)的醫(yī)療器械注冊證及相應(yīng)生產(chǎn)許可證,。
關(guān)于最后一點,，筆者的解讀是，生產(chǎn)企業(yè)若想要開展定制化3D打印植入物業(yè)務(wù),，還得先取得標(biāo)準(zhǔn)化3D打印植入物的注冊證,，這個門檻可不低！

六,、總結(jié)——是金子總會發(fā)光,！
從已有的臨床結(jié)果來看,，3D打印骨科植入物的多孔結(jié)構(gòu)和定制化優(yōu)勢對于患者而言是有很大價值的，但因為骨科植入物的高壁壘屬性和較長的學(xué)習(xí)曲線,，其商業(yè)化推廣在前期困難重重,，但筆者堅信是金子總會發(fā)光，隨著驗證時間和臨床數(shù)據(jù)的積累,，臨床接受度的逐漸提高,，優(yōu)秀的骨科3D打印公司遲早會跑出來。

在國內(nèi),，隨著醫(yī)療3D打印監(jiān)管政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的出臺,，骨科3D打印的發(fā)展和競爭開始加速，當(dāng)然標(biāo)準(zhǔn)化3D打印植入物的研發(fā)仍需要傳統(tǒng)骨科的技術(shù)積淀,，其開發(fā)路徑并無本質(zhì)區(qū)別,。同時，定制化業(yè)務(wù)的發(fā)展偏向醫(yī)工結(jié)合的本地化服務(wù)型模式,，未來無疑是屬于國內(nèi)玩家的天下,。醫(yī)菲特