對話智塑健康張靖：醫(yī)療3D打印出個性化醫(yī)療服務(wù)

來源：億歐網(wǎng)作者：漆葉青

導(dǎo)讀：醫(yī)療3D打印，是當(dāng)前整個行業(yè)內(nèi)最熱門的細(xì)分領(lǐng)域之一，這個領(lǐng)域當(dāng)前有著數(shù)十億美元的市場空間。

如今，3D打印已經(jīng)遠(yuǎn)離了科幻色彩，被廣泛運用于成衣、航天、建筑、汽車、醫(yī)療等多個領(lǐng)域，也可能是3D打印出來的！13年前，在這個市場遠(yuǎn)未如此熱鬧的時候，仍在清華大學(xué)物理系就讀本科的張靖就一腳跨入了這個領(lǐng)域，隨后他“一條路走到黑”。

本科即進(jìn)入清華機械系增材制造實驗室，中國第一家3D打印實驗室，碩士師從林峰教授，博士師從“3D打印建筑之父”美國工程院院士、南加州大學(xué)Khoshnevis教授，并于2017年在波士頓一手創(chuàng)辦了ZSFab, Inc. ，北京部為智塑健康科技發(fā)展有限公司。當(dāng)時吸引張靖選擇3D打印的就是離散堆積這種極致的美，從點到線，進(jìn)而到面和體，突破了制造領(lǐng)域?qū)Φ氖�縛，對成形能力做了重新的定義，今天，他正致力于將所學(xué)應(yīng)用醫(yī)學(xué)臨床，提供個性化的精準(zhǔn)醫(yī)療服務(wù)。

從宏觀來看，醫(yī)療3D打印，是當(dāng)前整個行業(yè)內(nèi)最熱門的細(xì)分領(lǐng)域之一，這個領(lǐng)域當(dāng)前有著數(shù)十億美元的市場空間，已經(jīng)可以覆蓋從藥物到植入體、從脊椎到關(guān)節(jié)、從批量患者匹配到疑難個性定制等不同應(yīng)用領(lǐng)域。而隨著技術(shù)的推進(jìn)，將來可以進(jìn)一步打印出可降解材料、人體活性組織、器官……甚至如同電視劇“西部世界”所描述，《紐約客》所揚言，也許有一天人類可以“打印自我”

Fig.1 影視劇“西部世界”中人體的3D打印片段（Source: “West World”）

不過，張靖也坦言，醫(yī)療3D打印是一個高度復(fù)雜且交叉的領(lǐng)域，不僅需要掌握3D打印技術(shù)，還需要醫(yī)療、材料、算法等多領(lǐng)域知識的結(jié)合，在他看來，這一切都需要不斷學(xué)習(xí)，同時這也離不開人才的支撐，“所以我們的團隊基本上是從麻省理工、哈佛這邊發(fā)起的，就是典型的一群‘學(xué)霸’”。

作為“學(xué)霸”團隊的核心成員之一，在與億歐的交流過程中，張靖有著技術(shù)創(chuàng)業(yè)者典型的務(wù)實特征，不盲從于技術(shù)的狂熱，尊重數(shù)據(jù)和實時，從應(yīng)用需求的角度出發(fā)。為此，張靖及其團隊已經(jīng)與中美超過70家醫(yī)療機構(gòu)、300多名醫(yī)療人員進(jìn)行了一對一的深入交流，真實了解行業(yè)的所需。

據(jù)其介紹，目前智塑健康最主要的精力和成本都在研發(fā)以及與醫(yī)療機構(gòu)的合作上，“我們要在生產(chǎn)過程的每一個階段實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計，產(chǎn)品審批上市后會在渠道上有更大的投入”。

3D打印出千億商機
3D打印是增材制造的另一種說法，它是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術(shù)。在所適用的領(lǐng)域，增材制造可節(jié)約制造材料和加工時間，制作形態(tài)萬千的物品，實現(xiàn)制造的個性化和定制化。

張靖以建房子作為類比具體解釋道，“建房子前我們會有一個藍(lán)圖設(shè)計，之后再按照藍(lán)圖通過水泥、混凝土把一磚一瓦堆疊上去，投射到3D打印，這些原材料被換作基礎(chǔ)粉末，再利用電子束、激光束將其融化后，按照模型把這個三維物體打印出來”。

嚴(yán)格意義上來說，3D打印技術(shù)并非什么新事物，一般認(rèn)為，1983年第一個專利的誕生標(biāo)志著3D打印的起源，，1986年，3D Systems公司推出世界上第一臺3D工業(yè)打印機，才標(biāo)志著3D打印技術(shù)真正實現(xiàn)商業(yè)化。

在之后的發(fā)展中，這一行業(yè)時冷時熱。

2019年10月22日，在“直通烏鎮(zhèn)”全球互聯(lián)網(wǎng)大賽總決賽上，3D打印公司LuxCreo清鋒時代獲得大賽冠軍。這家成立于2016年的年輕公司，開發(fā)出的極速液態(tài)成型3D打印技術(shù)，可現(xiàn)場直接打印出一個傳統(tǒng)工藝無法一次成型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)格球。

同月，專攻數(shù)字化齒科3D打印機的迅實科技也得到辰德資本和遠(yuǎn)毅資本的青睞，拿到過億人民幣的B輪融資，并宣布融資所得將繼續(xù)專注齒科領(lǐng)域數(shù)字化產(chǎn)品的研發(fā)和市場拓展。

一時間，3D打印這個沉寂了一段時間的市場似乎再度被催熱。張靖也有類似的感觸——過去四五年間，對3D打印這種新技術(shù)的崇拜逐漸冷靜，不管是普通用戶還是公司，都開始更加聚焦在其價值發(fā)揮上，而隨著3D打印真實解決了一些問題，行業(yè)內(nèi)聲音又多了起來。

根據(jù)南極熊3D打印網(wǎng)發(fā)布的《2018年全球3D打印投融資報告》，2018年全球3D打印行業(yè)投資總額超過203億元人民幣，其中國內(nèi)投資總額超過18億元人民幣，國外投資額超過27億美元，較之2017年，投資總額增加了約128億元人民幣，國內(nèi)投資總額翻倍。

獨立咨詢機構(gòu)沃勒斯則在2019年發(fā)布的3D打印產(chǎn)業(yè)年度報告中預(yù)測，到2020年，3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到158億美金，2022年可能會爬升至239億美金，2024年則有可能達(dá)到356億美金。

常年往返于中美，張靖對于國內(nèi)外3D打印行業(yè)的發(fā)展也有清晰的認(rèn)知.在他看來，中國3D打印市場略微滯后于歐美市場，“歐美大約2010年3D打印就火起來了，2014年2月達(dá)到股市的巔峰，到2014年底相關(guān)公司股價已經(jīng)腰斬，2015年的基本上已經(jīng)跌的很慘了，但中國3D打印市場是這個時候還在升溫之中�！逼湎騼|歐表示。

個性化醫(yī)療的想象空間
縱觀目前整個3D打印市場，其應(yīng)用范圍非常廣泛，從工業(yè)至消費，都可以看到3D打印的身影，例如，Nike所開發(fā)的3D打印編織物的跑鞋，在面世之后，有多名運動員使用該跑鞋打破了世界紀(jì)錄，以至于世界田聯(lián)需要發(fā)文禁止該鞋在比賽中的應(yīng)用。張靖開玩笑的說，“將來我們的產(chǎn)品也要做到，凡是植入了智塑健康產(chǎn)品的運動員，都禁止以這種不公平的優(yōu)勢參與比賽”

不過，現(xiàn)今最熱門的領(lǐng)域之一當(dāng)屬醫(yī)療3D打印。有業(yè)內(nèi)專家表示，作為3D打印技術(shù)走向商業(yè)化的主要落地場景，醫(yī)療領(lǐng)域本身的發(fā)展勢頭就十分積極，當(dāng)二者相互碰撞結(jié)合，將釋放出龐大的市場空間。

按照當(dāng)前的發(fā)展速度，到2030年，3D打印醫(yī)療市場規(guī)模將有望超過60億美元，并保持16%以上的高速復(fù)合年增長率；而在國內(nèi)市場，進(jìn)口替代的進(jìn)程中，這一數(shù)值將遠(yuǎn)超世界平均速度。

2019年4月15日，以色列特拉維夫大學(xué)（Tel Aviv Univerdity）宣布該學(xué)校實驗室3D打印出了一顆“心臟”。這顆心臟不僅僅只是外形，它有細(xì)胞，有血管，也有其他支撐結(jié)構(gòu)，它甚至可以像心臟一樣收縮。

一夜之間，“3D打印器官”仿佛觸手可及，器官移植供體緊缺似乎也不再是問題，但冷靜下來會發(fā)現(xiàn)：這個“心臟”很小，并非人類尺寸；血管系統(tǒng)并不完整，毛細(xì)血管未被打印出來；采用凝膠粘結(jié)，不具備所需的強度，換言之此“心臟”尚不具備泵血等心臟所需生理功能。

目前3D打印市場遠(yuǎn)未進(jìn)化到這一階段，張靖向億歐表示，目前3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域比較引人注目的市場在于骨科植入物，“過去針對一些需要關(guān)節(jié)置換的患者，醫(yī)院提供的是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，但通過3D打印可以實現(xiàn)患者匹配的定制”，而這，正是智塑健康的優(yōu)勢之一所在。

“所謂標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，就像買鞋子一樣，只能去試那樣幾個型號，但DNA其實決定了每個人的指紋、瞳孔、骨骼都是獨一無二的，而在患病時病情通常也是獨一無二的，所以在進(jìn)行植入體置換時最有效的方式其實時量身定制�！睆埦妇唧w解釋道。

過去，患者為了適應(yīng)這些標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，不得不忍受不少痛苦，如，削去不必要的健康骨骼；并且，往往，植入體在植入10年、15年后要進(jìn)行翻修，以往會出現(xiàn)這樣的情況：患者在削去過多的健康骨骼后已無足夠的骨量來進(jìn)行翻修——通過3D打印，這些問題可以避免。

在利用3D打印做產(chǎn)品的時候，形狀定制只是第一步，更重要的還在于性能定制，張靖表示，“每個人的骨頭性能都不一樣，舉個極端的例子，有些人的骨頭可能像雞蛋一樣、有些人則像石頭一樣，有些人則像鋼鐵一樣，在進(jìn)行植入體設(shè)計時，在同樣利用鈦合金這一材料時，要充分考慮他們的差別，通過設(shè)計多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，促進(jìn)骨長入，植入體和人體也更易合為一體，既提升植入體壽命，也降低患者的疼痛感�！�

據(jù)其介紹，從安全和市場角度考慮，智塑健康當(dāng)前主要針對脊椎在開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品從安全性上已經(jīng)可以運用在人體上，當(dāng)前正在等待美國FDA的審批，之后審批上市后才會進(jìn)行大規(guī)模的商業(yè)推廣，公司現(xiàn)今主要的投入都在研發(fā)上；而所開發(fā)的算法，可以即刻應(yīng)用在關(guān)節(jié)類等其他產(chǎn)品之上。

列國混戰(zhàn)的藍(lán)海
既有中美兩國的教育背景，而今，又有中美兩國的聯(lián)合創(chuàng)業(yè)背景，張靖時常會被人問起在美國創(chuàng)業(yè)的感受，以及美國創(chuàng)業(yè)環(huán)境與國內(nèi)的差異。張靖坦言，“最開始確實比較累，要協(xié)調(diào)中美兩邊的團隊，有時候一個月要飛至少1次甚至更多”。

而今，隨著中美團隊彼此的交流機制建立，各方面的配合更加順暢默契。張靖認(rèn)為，兩地聯(lián)合創(chuàng)業(yè)反而是對效率很大的一個提升，他戲稱由于波士頓與北京時差剛好為12小時（冬天為13小時），團隊相當(dāng)于一天24小時都在工作。

據(jù)介紹，目前智塑健康團隊在中國主要是開展動物試驗、臨床試驗、與醫(yī)生交流等工作，將算法團隊形成的算法進(jìn)行具體實現(xiàn)，“總體來說，目前中國這塊的成本會比美國低一些，效率會高一些”。

波士頓是全球醫(yī)療、藥品、器械最活躍的區(qū)域之一，把公司設(shè)在這個地方，可以自然而然地接觸到全球最高水準(zhǔn)的醫(yī)療水平，目前智塑健康與哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、麻省總醫(yī)院、康奈爾醫(yī)學(xué)院等醫(yī)療機構(gòu)保持頻繁溝通。

除了與這些國家頂尖院校合作，波士頓本就以其優(yōu)勢的醫(yī)療資源吸引著全世界的醫(yī)學(xué)人才，“很多國內(nèi)醫(yī)院的院長、科室主任、主治醫(yī)生都會來這邊交流、進(jìn)修，在這個過程中，我們也可以和這些醫(yī)生建立比較好的聯(lián)系“

在充分利用中美兩地優(yōu)勢資源的同時，張靖也深刻地感受到，中美兩地醫(yī)療器械市場的差異——在美國，整個市場被強生、美敦力等大公司瓜分殆盡，在大部分醫(yī)生還是醫(yī)學(xué)院學(xué)生時他們就會進(jìn)行比較充分的市場教育，而在國內(nèi)，這一切都比較薄弱。

他把當(dāng)前中國的醫(yī)療器械市場形容為“春秋戰(zhàn)國時期的列國混戰(zhàn)“，“中國目前有一些不錯的公司，但沒有一個大的器械公司，有些上市公司盡管市值已經(jīng)五六十億，但和美敦力、強生之類銷售額上百億美金的公司比起來，依然不在一個量級”。

不過，張靖也認(rèn)為，這樣的市場環(huán)境也給智塑健康帶來了機遇。與此同時，國家強調(diào)醫(yī)療器械“進(jìn)口替代“，“肯定是用好的產(chǎn)品來替代，不能用差的產(chǎn)品替代”，因此，在他看來，這既是一個缺口，也是一個很好的歷史契機。