此外 , 当前打印的材质主要是钛合金 , 打印精度、表面光洁度也决定着植入物性能 。 对于植入体而言 , 避免在临床使用过程中出现金属粉末残留 , 是多家企业面临的难题 。 智塑健康的颈椎融合器粉末颗粒脱落 , 安全性能也超出FDA的标准要求 。
在医疗健康领域 , 应用3D打印技术 , 契合临床精准治疗的需求 , 长远来看 , 有可能实现千人千面、个性精准的骨科植入物 。 现阶段 , 由于三类医疗器械的监管要求 , 3D打印植入物也需逐个开展临床试验并获批准入 , 因此目前主要是针对人群的宏观力学匹配 。
“我们通过对海量人体数据的学习 , 比如骨密度、骨结构、不同部位骨骼的力学等东亚人体参数 , 开发出的3D打印植入物 , 能够与人体骨骼实现高度的力学匹配 。 ”
张靖举例介绍 , 通常来说 , 钛合金等金属的杨氏模量在110-120Gpa , PEEK等聚合物材料在4左右 , 人体骨骼所需不超过10GPa左右 , 目前智塑健康的3D打印植入物可以将这一参数降低到10GPa以内定制可调 , 匹配不同部位骨骼需求 。
而且 , 通过多孔隙结构的设计制造 , 智塑健康的3D打印植入物能实现骨细胞的有效传导、骨长入 , 进而提升骨骼在负载方面的性能 。 “打个比方 , 传统的实心植入物 , 相当于在管道里放了一个障碍物 , 血流只能绕着走;而多孔隙结构下 , 血流可以贯穿进去 , 输送养料也会更加顺畅 。 ”张靖表示 , 人体自身骨骼与植入物的融合 , 也将加速患者的康复 , 避免假体周边出现骨质疏松 。
【CPU|令3D打印植入物更像人体骨骼,「智塑健康」聚焦患者功能修复】企业供图
此外 , 为了缩短手术所用的时间 , 在手术前就为患者匹配更适合的植入体 , 智塑健康也开发了手术规划软件 , 针对患者的CT、X光片等进行分析 , 为医生推荐相应的型号 。
3D打印数字化的技术路径 , 与传统制造开模具、上生产线的方式不同 , 能在一定程度上解决规模化与个性化之间的矛盾 。 “3D打印制造不同型号的产品 , 成本很低 , 所以我们会极大地扩大型号选择 , 一些产品可能会拓展到几十、上百个型号 。 ”张靖总结道 , 目前智塑健康可以做到批量个性化 , 即一次性实现上百位患者不同的植入体需求 , 并进行一次性打印 。
在追求个性化的情况下 , 成本又该如何把控?一方面 , 智塑健康通过更加自动化的方式替代人工 , 从软件设计、算法到后处理 , 尽可能实现自动化;另外 , 在考虑相似舒适度的情况下 , 选用进口PEEK原材料的植入物 , 成本也是不菲;若为实现骨长入 , 在PEEK外镀钛合金膜 , 又将拉高费用 。
“智塑健康产品性能更优 , 且成本低于传统PEEK产品 , ”张靖表示 。 在商业销售上 , 由于前期的研发费用投入 , 现阶段仍主要针对中高端人群 , 比照3D打印植入物的行情定终端价;但未来随着新产品的不断迭代推出 , 也有可能会参与集中带量采购 。
对于未来 , 物理系出身的张靖相信“第一性原理”:老龄化社会加速到来 , 人群对于骨科植入物的需求必然不断增加;随着国人收入的提高 , 市场呼唤更具临床价值的植入物 。 在骨科和新材料领域 , 此前中国一直是跟随者 , 但在多学科交叉的3D打印领域 , 有望实现超越 , 这也意味着抢占中高端 。
当前 , 3D打印骨科植入物是一众医疗器械领域布局的重点 , 强生、史赛克除团队自研外 , 也斥巨资收购创业公司补充力量 。 此外 , 国内爱康医疗、大博医疗等上市公司纷纷下注 , 嘉思特、中诺恒康等企业也有产品在国内上市 。
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