3D打印造人骨和關(guān)節(jié)植入物，華科三維等獲科技部資助

2016年6月24日,，南極熊報(bào)道了“一批3D打印企業(yè)和單位獲得科技部共計(jì)2.3億元的資金支持”的新聞,，引起業(yè)界極大的關(guān)注。本次公布的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“增材制造與激光制造”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)涉及航空航天,、醫(yī)療,、互聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域，共27項(xiàng),�,？吹絼e人拿了幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)元，很多3D打印企業(yè)都在感嘆：為啥拿到錢(qián)的不是我,？

南極熊獨(dú)家獲悉,，武漢華科三維作為3D打印行業(yè)的領(lǐng)航企業(yè)，與華中科技大學(xué)等單位聯(lián)合申報(bào)的“骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體增材制造關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)及臨床應(yīng)用”,，獲得本次科技部資助,。
骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體增材制造現(xiàn)狀
與傳統(tǒng)制造方法相比，增材制造（3D打�,。┘夹g(shù)在骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體制造領(lǐng)域具有巨大的優(yōu)勢(shì),。少數(shù)采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的個(gè)性化植入假體已經(jīng)獲得審批，開(kāi)始應(yīng)用于臨床。

2007 年,，意大利Adler Ortho 和Lima-Lto公司通過(guò)增材制造技術(shù)生產(chǎn)的帶有小梁結(jié)構(gòu)的髖臼杯通過(guò)歐洲合格認(rèn)證,。美國(guó)Exactech公司生產(chǎn)的同類(lèi)產(chǎn)品在2010 年上市。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),，截至目前已有超過(guò)30000 名患者植入了通過(guò)增材制造技術(shù)生產(chǎn)的髖臼杯,。2009年Advanced Medical Technologies AG 公司生產(chǎn)的FUSE Lumbar PLIF 純鈦?zhàn)甸g融合器通過(guò)歐洲合格認(rèn)證。

同濟(jì)醫(yī)院早在2005 年就主持了衛(wèi)生部重點(diǎn)項(xiàng)目“快速原型制造技術(shù)在椎弓根螺釘個(gè)體化植入中的應(yīng)用研究”,，通過(guò)增材制造技術(shù),，重現(xiàn)病損脊柱三維結(jié)構(gòu)模型并獲取椎弓根各種解剖參數(shù)，實(shí)施椎弓根螺釘?shù)膫�(gè)體化植入,，極大的提高了置釘準(zhǔn)確率,。

2014 年4 月，西京醫(yī)院完成了亞洲首例增材制造鈦合金骨盆腫瘤假體植入術(shù),，同年世界首例增材制造鈦合金鎖骨和肩胛骨假體植入術(shù)也在西京醫(yī)院成功完成,。
2015 年8月，北京愛(ài)康宜誠(chéng)公司生產(chǎn)的增材制造鈦合金人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品獲得國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局的注冊(cè)批準(zhǔn),，成為我國(guó)首個(gè)通過(guò)認(rèn)證的增材制造骨與關(guān)節(jié)植入假體,，迄今已有30余名患者接受了該假體的植入手術(shù)。

然而增材制造技術(shù)在骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體制造領(lǐng)域仍是一種不夠成熟的新技術(shù),，個(gè)性化植入假體的增材制造存在制造時(shí)間長(zhǎng),、精度不夠高、質(zhì)量穩(wěn)定性不足等缺點(diǎn),，其臨床應(yīng)用還處于起步階段,。為了滿足患者對(duì)個(gè)性化醫(yī)療的迫切需求，必須提高我國(guó)個(gè)性化植入假體的增材制造水平,。目前制約個(gè)性化植入假體增材制造發(fā)展的瓶頸包括：缺乏專(zhuān)業(yè)高效的建模分析軟件,；缺乏適用于個(gè)性化植入假體增材制造的生物醫(yī)用材料；缺乏適用于個(gè)性化植入假體增材制造的高精度制造設(shè)備與成形工藝,；增材制造個(gè)性化植入假體的臨床應(yīng)用也面臨很多問(wèn)題,，如臨床適應(yīng)癥與禁忌癥不明確，臨床應(yīng)用安全性與有效性還缺乏長(zhǎng)期隨訪來(lái)驗(yàn)證,。

為了解決這些問(wèn)題,，需要臨床醫(yī)師、軟件工程師,、材料學(xué)家及增材制造工程師一起努力,，系統(tǒng)地研究個(gè)性化植入假體的建模設(shè)計(jì)、成形材料,、成形裝備與工藝和臨床應(yīng)用,。個(gè)體化醫(yī)療是21 世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要方向,，隨著骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體不斷地發(fā)展成熟，骨與關(guān)節(jié)疾病的治療水平必將得到極大的提高,，最終使廣大患者受益,。

基于這樣的情況,，對(duì)3D打印骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體進(jìn)行資助,，有著巨大的實(shí)際意義。

△獲得科技部項(xiàng)目資助的單位

為什么是華科三維與華中科技大學(xué),？
據(jù)南極熊了解到,，3D打印骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體這個(gè)項(xiàng)目，依托于華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,、武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,、華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院（下稱(chēng)同濟(jì)醫(yī)院）和中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)附屬西京醫(yī)院（下稱(chēng)西京醫(yī)院）骨科國(guó)家臨床重點(diǎn)專(zhuān)科、武漢大學(xué)口腔醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)國(guó)家臨床重點(diǎn)專(zhuān)科等國(guó)家級(jí)研究平臺(tái),，具有強(qiáng)大的研發(fā)力量和前期基礎(chǔ),。

項(xiàng)目組是我國(guó)最早開(kāi)展增材制造技術(shù)研究和臨床應(yīng)用的團(tuán)隊(duì)之一，已成功研制出多種增材制造裝備及其成形材料,，系統(tǒng)地掌握了增材制造領(lǐng)域的全套技術(shù),。完成了世界首例增材制造鈦合金鎖骨及肩胛骨假體的臨床應(yīng)用，應(yīng)用增材制造醫(yī)用模型千余例,、導(dǎo)板數(shù)百例,。

項(xiàng)目組解決了生物降解鈣磷陶瓷材料低溫制備的關(guān)鍵技術(shù)難題；在國(guó)內(nèi)率先研發(fā)出聚乳酸/羥基磷灰石生物降解復(fù)合材料骨釘和開(kāi)展生物惰性氧化鋁陶瓷人工關(guān)節(jié)的研究及應(yīng)用,，臨床應(yīng)用達(dá)30 萬(wàn)例,。 目前，華科三維參與的這個(gè)項(xiàng)目組,，希望通過(guò)本項(xiàng)目的成功開(kāi)展,，最終能夠開(kāi)發(fā)出基于醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體三維建模軟件，可實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)建模,；開(kāi)發(fā)骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體的生物力學(xué)性能分析軟件,，在靜力學(xué)條件下，可依據(jù)材料參數(shù)進(jìn)行假體力學(xué)性能的有限元分析,，并對(duì)假體模型進(jìn)行優(yōu)化,；研制了2 種適用于3D打印骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體生物醫(yī)用材料；開(kāi)發(fā)出支持多種生物材料的3D打印裝備及其配套工藝流程,；對(duì)3D打印出來(lái)的骨與關(guān)節(jié)進(jìn)行檢測(cè),，報(bào)告結(jié)果令醫(yī)生興奮；3D打印出來(lái)的骨與關(guān)節(jié),，植入人體的臨床研究,，并對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行完善,，并逐漸形成標(biāo)準(zhǔn)；培養(yǎng)了一批這領(lǐng)域的人才,，逐漸打造出骨與關(guān)節(jié)3D打印頂級(jí)團(tuán)隊(duì),。

人骨和關(guān)節(jié)，是3D打印往醫(yī)療發(fā)展的重要方向
個(gè)體化醫(yī)療是21 世紀(jì)醫(yī)療發(fā)展的重要方向,，骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體作為骨與關(guān)節(jié)疾病個(gè)體化醫(yī)療的支撐,，其發(fā)展成熟對(duì)于提高骨科疾病的個(gè)體化醫(yī)療水平具有重要意義。增材制造技術(shù)在骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體的制造上最具潛力,，然而由于多方面的限制,，現(xiàn)有的增材制造個(gè)性化植入假體尚不成熟，不能滿足臨床大規(guī)模應(yīng)用的要求,。本項(xiàng)目通過(guò)多學(xué)科合作,，擬在解決骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體增材制造面臨的瓶頸問(wèn)題，促進(jìn)骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體發(fā)展成熟,。

△華科三維工廠內(nèi)部

華科三維參與的這個(gè)項(xiàng)目,，針對(duì)我國(guó)在骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體增材制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)薄弱環(huán)節(jié)，有望解決目前骨與關(guān)節(jié)個(gè)性化植入假體增材制造的主要瓶頸問(wèn)題,，使我國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備達(dá)到世界先進(jìn)水平,。項(xiàng)目所形成的共性關(guān)鍵技術(shù)，包括建模軟件,、生物活性材料,、成形工藝、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等還可以為其他醫(yī)療領(lǐng)域的個(gè)性化假體增材制造提供參考,。

骨與關(guān)節(jié)植入假體是骨與關(guān)節(jié)疾病治療不可或缺的工具,，然而由于核心技術(shù)受制于國(guó)外醫(yī)療器械商，其價(jià)格一直居高不下,，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年骨與關(guān)節(jié)植入假體的醫(yī)療費(fèi)用高達(dá)約200 億元人民幣,，而且還在以每年約20%的速率增長(zhǎng)。如此巨大的醫(yī)療費(fèi)用,，大部分卻進(jìn)入了國(guó)外醫(yī)療器械商的賬戶(hù),，這不僅意味著大量資金流向國(guó)外，更為重要的是,，關(guān)乎人民健康的關(guān)鍵行業(yè)在某種意義上為國(guó)外企業(yè)所把控,，有礙我國(guó)的科技創(chuàng)新。由于國(guó)外醫(yī)療器械商在傳統(tǒng)植入假體制造領(lǐng)域的巨大技術(shù)優(yōu)勢(shì)與技術(shù)壁壘,，國(guó)內(nèi)廠商想要跨越十分困難,，但是個(gè)性化植入假體3D打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都還處于起步階段，可以彎道超車(chē),。

南極熊憧憬一下：未來(lái),，人體有一些骨頭受損了或者壞掉了,，直接3D打印出來(lái)，然后換掉,，就像汽車(chē)換零件一樣方便,。

那么，科技部給予本項(xiàng)目的大力支持是非常值得的,。

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