3D打印,作為快速成型技術的一種,是以三維數字模型文件為基礎,通過軟件分層離散和數控成型系統,利用激光、熱熔等方式將金屬、陶瓷、塑料、細胞等材料進行逐層堆積粘合,制造物體的技術。3D打印作為一項較有代表性的前沿技術,近幾年其市場應用程度不斷深化,尤其是在醫療行業,隨著3D打印商用價值的不斷釋放,醫療服務供應商布局3D打印的速度也不斷加快。
全球3D打印市場規模正逐年攀升,醫療的個性化需求和高附加值特征,使得該領域成為最適合使用3D打印技術的領域,近年來應用專利的數量遠超其他行業。
幾個應用較多的領域包括:醫療模型(教學、手術)、矯形或正畸、手術導板、牙科及骨科、植入物、精準用藥、藥物篩選、藥物劑型設計等。其中最早在醫療領域大規模生產的是助聽器,目前口腔行業應用規模最大,導板已經很成熟,定制化植入物需要三類醫療器械注冊證才能商業化。上游材料、軟件、設備,下游是應用,未來發展的著眼點和突破口在于應用。
3D打印市場規模現狀
根據Wohlers Associates 發布的2020年全球增材制造市場研究報告“Wohlers Report 2020 AM”,2019年全球增材市場規模(包括AM產品與服務)增長了21.2%,達到了118.67億元,但是相比于2018年33.5%的增長率,2019年的增長率略有降低。
2019年全球總共銷售出22115套增材制造系統,相比于2018年的19285套增長了14.7%,而2018年和2017年的設備系統銷售增長率分別為17.8%,25.1%,由此可見,未來市場設備銷售將區域緩慢增長,而對應的加工服務將會是增材制造市場主要的持續增長點。
從市場領域劃分情況來看,醫療應用位居第四位,占比為13.9%,位居前三的是汽車、消費電子及航空航天。值得注意的是,在世界范圍內,中國是僅次于美國的主要應用國家,為10.8%,相比與美國的34.4%,還有不小的差距。
3D打印技術在醫療領域的應用
無生命3D打印產品
大家比較熟悉的金屬3D打印,比如說鈦合金的,還有一些不銹鋼的3D打印,一般可以做成人體的標準的替代部件,比如說植入的螺釘,還有固定的鋼板,還有一些修復的一些組織,這些都是金屬的,也是無生命的。
生物3D打印產品
對于生物3D打印,國內其實也有很多的院校相繼投入了大量的資金、人力、物力在做研究,也取得了一些成績。從國際上來看,中國的生物3D打印跟國外幾乎同步,個別的領域可能還要超過他們,但是有一個問題,中國的這種3D打印的技術由于基礎的研究比較薄弱,包括在這個上面的相關的知識產權比較少,在目前看來好像沒什么問題,可能隨著時間的推遲,隨著時間可能會國外的專利可能會引起一些問題。
生物3D打印可能要有很多準備過程:首先,是對生物材料的選擇;其次,目前市場上現有的打印機可能還不足以滿足你的要求,可能要對它進行底層的改造,甚至自己要重新來做;要非常熟悉組織的結構;還要非常清楚和把握對于組織的構建。
醫療3D打印發展趨勢
目前3D打印在醫療領域的細分應用發展速度較不均衡,隨著近幾年成本逐步下降,醫療3D打印的市場滲透率將逐步增加。
3D打印技術細分領域應用發展不均衡的問題具體表現為:
1.已經商業化且發展較為成熟,包括:部分醫療器械(醫療模型、手術導板)和牙科的應用。目前口腔領域因市場需求大且監管要求相對較低應用規模最大,醫療模型和手術導板是現階段大規模產業化的突破口;
2.處于臨床研究數據的積累階段,主要為植入體。其中骨科植入物的發展也日趨成熟,而關節軟骨、鈦合金植入物等正在積極研發材料,并將其與臨床相結合進行性能提升。通過不斷的數據積累,調整改進,積極發展;
3.處于實驗室的研究階段,有功能的組織器官;相對比較低功能性的醫療器械牙科等,有功能的組織器官要求復雜多變,目前各國科學家都在組織力量進行相關生物方向的積極研發,不斷有突破性的成果進入大眾的視野。
總而言之,3D打印技術在醫療領域的應用相對技術門檻較高,需要行業組織,科研院校,醫療機構,醫療器械制造商,3D打印企業(設備、材料等)通力協作,發揮各自所長。
就現階段我國3D打印技術在醫療領域的應用案例來看,我國多是醫療機構主導,根據病患需求提供個性化解決方案。我國現階段相對工業基礎薄弱,用于醫療領域的3D打印機、軟件以及專用材料的發展還不夠成熟,這些減緩了3D打印技術在醫療領域的全面發展。
我們亟需加強產業聯盟、行業協會建設,推動3D打印醫療領域產業協同發展,加強與國外先進技術的交流與學習,加強國內教育培訓,促進社會化產業化推廣,降低3D打印在醫療領域治療效果及相關費用,切實惠及患者。
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