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          3D打印在醫療行業“遍地開花”,為精準醫學搭建“橋梁”
          2016-10-21 17:13   查看  
          導讀
          10月15日,西安高新區管委會舉辦了“聯創智薈開業儀式暨醫學3D打印創新創業論壇”。論壇上,中國工程院院士盧秉恒、杭州捷諾飛生物科技有限公司董事長徐銘恩、西安交通大學機械工程學院教授賀健康、3D打印醫學應用專家委員會唯一軟件專家廖勝輝、西安點云生物科技有限公司創始人曾慶豐等嘉賓針對生物3D行業的發展現狀、產業方向,從醫學應用需求、實現個性化醫療、軟件建模、創業創新等方面進行了精彩的主題匯報,為大家呈現了醫學3D行業前沿的技術創新和活躍的產業動態。

          論壇現場

          10月15日,西安高新區管委會舉辦了“聯創智薈開業儀式暨醫學3D打印創新創業論壇”,旨在構建西安生物 “眾創生態”平臺,促進醫學3D打印行業5大關鍵環節——設備、材料、軟件、醫學應用和資本之間的良好結合,力求打造西安醫學3D打印創業高地。

          該論壇作為2016年全國大眾創業萬眾創新活動西安高新區主會場系列活動之一,邀請了3D打印領域的科研學者、企業高管、投資代表等眾多知名人士參與交流和學習,力求推動一體化服務體系的建成,帶動區域醫藥健康產業快速發展。

          論壇上,中國工程院院士盧秉恒、杭州捷諾飛生物科技有限公司董事長徐銘恩、西安交通大學機械工程學院教授賀健康、3D打印醫學應用專家委員會唯一軟件專家廖勝輝、西安點云生物科技有限公司創始人曾慶豐等嘉賓針對生物3D行業的發展現狀、產業方向,從醫學應用需求、實現個性化醫療、軟件建模、創業創新等方面進行了精彩的主題匯報,為大家呈現了醫學3D行業前沿的技術創新和活躍的產業動態。

          現場,生物探索記者與參會的多名專家近距離接觸,多方位了解醫學3D打印技術的研發進展和應用現狀。同時,嘉賓們還分享了他們對于這一行業未來發展的看法和預期。

           

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          當生命醫學遇上3D打印

           

          3D打印專業的術語又稱“增材制造”(Additice Manufacturing),是指通過層層疊加粉末狀金屬或塑料等可粘合材料制造實體的技術。相較于傳統制造方式,它更適合制作小批量定制化的產品。我們較為熟悉的可能是3D打印的汽車、玩具、機器人等傳統的制造業應用,多涉及模型制備、工業設計、零部件制造等領域。

          那么,當3D打印技術與生命醫學相遇,會碰撞出哪些不一樣的火花呢?

          從上世紀90年代開始,3D打印技術在生命醫學領域的應用經歷了4個發展階段:體外模型與器具、個性化假體與內置物、可降解組織工程支架和器官打印。從非生物相容性到生物相容性,從不可降解到可降解,從非活性到活性,3D打印技術正逐步改變著醫療模式。

          杭州捷諾飛生物科技有限公司董事長徐銘恩在主題演講中表示:“生物3D打印是一種用戶自由設計或由醫學影像重建的計算機三維模型為基礎,定位裝配生物材料或者活細胞,制造生物支架、組織器官和個性化醫療器械等生命醫學產品的技術。”

          3D生物打印的最終目的是解決器官移植來源有限的問題。目前,器官移植面臨著供不應求的現狀。不少學者醫生開始尋求替代方案,例如使用動物來源的器官或人工制造的器官等。而3D生物打印技術的出現,有望彌補這一空缺,挽救眾多患者的生命,提高他們的生活質量。

          如何打印出具有活性、生理功能的組織、器官?這一目標的實現涉及到一個核心材料——“生物墨水”。不同于傳統的打印材料,生物墨水需要含有種子細胞(干細胞、已分化細胞等)、生長因子和營養成分等元素。這些元素構成生物磚(Biosynsphere),再結合其他材料就可以在生物打印機下實現器官、組織的重現。

          除了材料、打印,3D打印的關鍵環節還包括3D醫療建模和軟件設計。國家衛計委醫管中心3D打印醫學應用專家委員廖勝輝在接受生物探索采訪時表示:“三維數字化醫療建模技術可以通過分析醫學影像數據實現人體組織的三維模型重建,為后期精確的3D打印提供依據。它在3D打印鏈條中起著承上啟下的作用。而3D打印軟件的設計需要輔助、滿足臨床需求。”

           

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          3D打印在醫療行業“遍地開花”

           

          論壇上,中國工程院院士盧秉恒進行了《3D打印與精準醫療》的主題報告。盧院士在報告中強調:“3D打印是實現精準醫療的高端器械,具有廣闊的應用前景。從影像診斷、三維數據設計、骨骼等結構打印到臨床手術,3D打印能夠實現個性化組織再生和修復。”

          市場研究機構將3D打印在醫療中的應用劃分為4大類:生物醫學研究、醫療器械制造、專業醫療輔助器械、直接給病人使用的醫療用品。目前,醫療器械制造和專業醫療輔助器械方面的應用發展較為成熟。

          盧院士介紹,3D打印技術較為典型的醫療應用包括構建手術規劃模型、醫療培訓教學、手術導板、3D打印植入物以及假肢、助聽器等康復醫療器械。例如,將醫學影像技術和3D打印技術結合,醫生可以獲得手術3D模型和手術導板,既可輔助醫生進行精準的手術規劃、提升手術的成功率,又方便醫生與患者進行直觀的溝通。

          第四軍醫大學唐都醫院3D打印研究中心副主任楊冠英告訴生物探索:“3D打印技術目前在外科學應用比較多,但是它勢必朝著更多的醫療應用方向滲透,例如個性化醫療器械、藥效評價等等。”

          論壇現場(部分演講嘉賓

           

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          3D打印搭建“個性化”醫療橋梁

           

          醫學3D打印產品作為精準醫療的高端器械,具備滿足“個性化”需求的特征,正逐步改變著現代醫療的范式。目前,3D打印血管、氣管已經在臨床中開始使用,而3D打印腎臟、肝臟則主要用于藥物毒性測試。

          在采訪中,楊冠英主任從胸腔外科的病例為切入點,形象地講述了3D打印技術與外科手術的完美結合。他介紹道:“因為胸骨腫瘤,患者不得不接受‘胸骨切除手術’,但是傳統的切除意味著患者心臟會失去 ‘防護墻’,這對其術后的生存會造成很大的負面影響。為了解決問題,唐都醫院的專家團隊決定依據患者胸骨數據,利用3D打印技術制造出個性化的3D鈦合金胸骨模型,實現病變胸骨的整體置換。”

          作為西安本土扎根于3D打印技術產業化的西安點云生物科技有限公司,自2004年開始就一直致力于研發“3D打印可再生人工骨”,并獨創了無絲打印技術作為產品輸出支撐。這一先進技術可以根據患者骨缺損尺寸、形狀和內部孔隙等參數,精確定制出可生物降解的理化特性和外觀結構仿生的人工骨。

          “目前,3D打印可再生人工骨已經完成了動物試驗,即將進入臨床試驗。未來,3D打印可再生人工骨可以用于骨腫瘤、骨創傷、大段骨修補等疾病治療中。而且,得益于可再生的能力,它可以實現骨骼動態修復,適用于包括兒童、老人等在內的不同群體。”公司董事長曾慶豐介紹道。

          徐銘恩董事長則認為3D打印技術對于精準醫療的意義在于提供了精準化的子彈。他進一步解釋說:“3D打印可以實現從個體影像學數據到個性化醫療器械設計、制造的過程,它的個性化特點和臨床需求高度契合,兩者的結合可以進一步推進精準醫療。”

           

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          醫學3D打印面臨的挑戰

           

          目前我國高端醫療設備占醫療裝備市場份額達到25%,遠遠低于國外55%的平均水平。作為個性化的高端器械,3D打印技術在醫療領域的應用前景很大。但是,它的發展在人才儲備、技術創新、產業轉化等方面都存在著局限和挑戰。

          楊冠英主任強調:“醫療3D打印面臨的主要挑戰是國家許可問題,因為3D打印本身帶著個性化的特征,缺乏依循的統一標準,例如器械外形尺寸、誤差范圍。這是醫學3D打印產業化需要積極解決的重點。”

          西安市紅會醫院副主任醫師喬峰也表示:“3D打印模型可以作為輔助工具,為醫生診療、規劃手術方案提供更為準確的參考和依據。但是3D打印植入器械屬于三類醫療器械,在申請國家資質環節,從動物試驗到臨床試驗,面臨著病例量大、周期長、需求量不夠等問題。這意味著,3D打印產品的臨床應用還需要投入很多研究和時間。”

          3D打印技術涉及生物材料、機械科學、生命醫學等多學科,技術本身仍然處于不斷完善的階段。徐銘恩董事長認為:“3D打印技術面向臨床需要遵循敬畏生命的大前提,嚴格按照國家監管體系的要求進行研發和應用。同時,臨床應用的產品需要標準化,而3D打印技術的特點卻是個性化,那么如何讓個性化的產品高效、安全地造福患者?這是我們需要合力解決的問題之一。”

           

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          聯創智薈構建共創平臺,迎接3D打印廣闊前景
           
          中國工程院院士盧秉恒,西安高新區黨工委副書記、高新區管委會副主任楊仁華共同為“聯創智薈”眾創生態平臺揭牌

           

          隨著3D打印技術在臨床應用中的普及,它將為醫生提供更高效的診療手段,減輕患者痛苦的同時降低其治療風險。與此同時,醫學3D打印產業的蓬勃發展還將帶動設備開發、應用材料、數據軟件、醫療服務等多個子領域的技術創新,形成產業轉型、升級的新業態。

          為了進一步打造西安醫學3D打印創新創業資源聚集地,活躍生物醫健創新創業,西安高新區管委會、西安市科技局、西安市發改委聯合成立了“聯創智薈” 眾創生態平臺。“作為西北首家生物醫健眾創生態平臺。聯創智薈以多樣化的研發生產空間為基礎,以公共技術服務平臺為支撐,以專業化服務為抓手,形成四級創業孵化服務鏈條,以開放的心態、專業的服務,打造生物醫健眾創生態平臺。” 聯創智薈負責人楊杉女士在采訪中說道。

          依據國家增材制造委員會的規劃,2025年3D打印行業將推動個性化替代物全面進入臨床應用,屆時90%的骨替代物實現個性化修復。同時,增材制造再生組織(血管、骨組織等)部分進入臨床應用。而3D打印技術在藥理模型中也將獲得大量應用,包括個性化藥物、細胞打印、加速藥物研發等等。

          未來,增材制造在醫療領域的應用勢必將朝著從單一向多組織、從體外向體內打印、從宏觀組織研究向微觀組織細胞基因學研究的多方向發展。當然,這一廣闊前景的到來離不開“政產學研用”的通力合作。


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