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，南極熊報道了“一批3D打印企業(yè)和單位獲得科技部共計2.3億元的資金支持”的新聞，引起業(yè)界極大的關(guān)注。本次公布的國家重點研發(fā)計劃“增材制造與激光制造”重點專項涉及航空航天、醫(yī)療、互聯(lián)網(wǎng)等多個領(lǐng)域，共27項�？吹絼e人拿了幾百萬甚至上千萬元，很多3D打印企業(yè)都在感嘆：為啥拿到錢的不是我？

南極熊獨家獲悉，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)合申報的“骨與關(guān)節(jié)個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)個性化植入假體制造領(lǐng)域具有巨大的優(yōu)勢。少數(shù)采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的個性化植入假體已經(jīng)獲得審批，開始應(yīng)用于臨床。

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

同濟醫(yī)院早在2005 年就主持了衛(wèi)生部重點項目“快速原型制造技術(shù)在椎弓根螺釘個體化植入中的應(yīng)用研究”，通過增材制造技術(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)，實施椎弓根螺釘?shù)膫�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，北京愛康宜誠公司生產(chǎn)的增材制造鈦合金人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品獲得國家食品藥品監(jiān)督管理局的注冊批準(zhǔn)，成為我國首個通過認(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)，個性化植入假體的增材制造存在制造時間長、精度不夠高、質(zhì)量穩(wěn)定性不足等缺點，其臨床應(yīng)用還處于起步階段。為了滿足患者對個性化醫(yī)療的迫切需求，必須提高我國個性化植入假體的增材制造水平。目前制約個性化植入假體增材制造發(fā)展的瓶頸包括：缺乏專業(yè)高效的建模分析軟件；缺乏適用于個性化植入假體增材制造的生物醫(yī)用材料；缺乏適用于個性化植入假體增材制造的高精度制造設(shè)備與成形工藝；增材制造個性化植入假體的臨床應(yīng)用也面臨很多問題，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期隨訪來驗證。

為了解決這些問題，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)地研究個性化植入假體的建模設(shè)計、成形材料、成形裝備與工藝和臨床應(yīng)用。個體化醫(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3D打印骨與關(guān)節(jié)個性化植入假體進行資助，有著巨大的實際意義。

△獲得科技部項目資助的單位

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)個性化植入假體這個項目，依托于華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國家重點實驗室、武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國家重點實驗室、華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬同濟醫(yī)院（下稱同濟醫(yī)院）和中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)附屬西京醫(yī)院（下稱西京醫(yī)院）骨科國家臨床重點�？啤⑽錆h大學(xué)口腔醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)國家臨床重點�？频葒�家級研究平臺，具有強大的研發(fā)力量和前期基礎(chǔ)。

項目組是我國最早開展增材制造技術(shù)研究和臨床應(yīng)用的團隊之一，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30 萬例。 目前，華科三維參與的這個項目組，希望通過本項目的成功開展，最終能夠開發(fā)出基于醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的骨與關(guān)節(jié)個性化植入假體三維建模軟件，可實現(xiàn)快速精準(zhǔn)建模；開發(fā)骨與關(guān)節(jié)個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)進行假體力學(xué)性能的有限元分析，并對假體模型進行優(yōu)化；研制了2 種適用于3D打印骨與關(guān)節(jié)個性化植入假體生物醫(yī)用材料；開發(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3D打印出來的骨與關(guān)節(jié)進行檢測，報告結(jié)果令醫(yī)生興奮；3D打印出來的骨與關(guān)節(jié)，植入人體的臨床研究，并對整個體系進行完善，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打印頂級團隊。

人骨和關(guān)節(jié)，是3D打印往醫(yī)療發(fā)展的重要方向
個體化醫(yī)療是21 世紀(jì)醫(yī)療發(fā)展的重要方向，骨與關(guān)節(jié)個性化植入假體作為骨與關(guān)節(jié)疾病個體化醫(yī)療的支撐，其發(fā)展成熟對于提高骨科疾病的個體化醫(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。本項目通過多學(xué)科合作，擬在解決骨與關(guān)節(jié)個性化植入假體增材制造面臨的瓶頸問題，促進骨與關(guān)節(jié)個性化植入假體發(fā)展成熟。

△華科三維工廠內(nèi)部

華科三維參與的這個項目，針對我國在骨與關(guān)節(jié)個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)個性化植入假體增材制造的主要瓶頸問題，使我國在該領(lǐng)域的技術(shù)儲備達到世界先進水平。項目所形成的共性關(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)受制于國外醫(yī)療器械商，其價格一直居高不下，據(jù)統(tǒng)計每年骨與關(guān)節(jié)植入假體的醫(yī)療費用高達約200 億元人民幣，而且還在以每年約20%的速率增長。如此巨大的醫(yī)療費用，大部分卻進入了國外醫(yī)療器械商的賬戶，這不僅意味著大量資金流向國外，更為重要的是，關(guān)乎人民健康的關(guān)鍵行業(yè)在某種意義上為國外企業(yè)所把控，有礙我國的科技創(chuàng)新。由于國外醫(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)勢與技術(shù)壁壘，國內(nèi)廠商想要跨越十分困難，但是個性化植入假體3D打印技術(shù)在國內(nèi)外都還處于起步階段，可以彎道超車。

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

那么，科技部給予本項目的大力支持是非常值得的。

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