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杜如虚院士:医疗3D打印应用需要系统化工程,并非打印完了就植入人体

2019年9月19-21日,IAME中国(西安)国际3D打印博览会暨高峰论坛在西安高新国际会议中心举办。2019IAME旨在搭建增材制造(3D打印)科技创新的开放合作共享交流平台,汇聚全球顶尖的增材制造(3D打印)领域成果及人才,促进行业各环节、产业链的衔接融合。南极熊作为战略合作媒体,到西安现场全程报道。

△杜如虚院士演讲

在现场,加拿大工程院院士、华南理工大学教授杜如虚做了题为“3D打印颅颌面植入系统”的报告,在会后,南极熊对杜如虚院士专访。

△图片:南极熊专访杜如虚院士

南极熊:杜院士您好,我们是南极熊3D打印网的记者,请您再介绍一下国内外在医疗3D打印方面的进展吗。

3D打印市场三分天下,医疗是其一

杜院士:今天上午我讲的题目是3D打印在医疗工程中的应用,现在看来3D打印市场不管是在中国,还是在全世界,基本上是三分天下,其中三分之一就是生物医学,另外的三分之一是航天航空,还有就是其他文化创意、汽车零部件等等。医学领域的话,在2017年以前增长很快,在2017年以后增长的慢了一些,主要是遇到了一些瓶颈。瓶颈问题主要体现在两个部分:一个就是政府部门的监管,另外一个是标准还没有出来,制定标准其实是很困难。

质量控制和标准仍是大问题,难以解决系统化要求

因为3D打印的都是个性化的,质量控制不是很容易做,很难去设定一个标准,设定标准之后的检查,也很难去解决。现在全世界不单只是中国,美国医疗3D打印方面也很少,欧盟也很少,日本更少,这是一个瓶颈。另外,3D打印从第一波人开始做起十多年,到了2017年以后,已经到了一个可以开始推广的阶段,结果发现在培训和后期支持方面还比较差,不能系统化。

很多人觉得好像植入物3D打印完了就能往人体装上去,这样的理念其实是不可以实现的。因为它是一个系统工程。首先设计上包含很多方面,要考虑到植入体的设计,还有配套的螺丝设计,导板的设计,手术器械的设计,手术的策划等缺一不可。这是一个完整的工程,还需要配套的软件。目前,不少医生跟大专院校合作,3D打印完了消毒灭菌一下就直接装上了,国家规管它就发现了一些问题,没法控制质量。

质量以后会不会出问题?疲劳损坏?一年两年没问题,十年八年呢?因为3D打印的植入体可能在人体内待一辈子,是20年30年,甚至更长,这都可能成为瓶颈。制造环节也是这样,不是说打印出来就行,从产品原材料的质量控制、3D打印控制、后处理,到无菌封装,这都是一个严格的过程。 最后做手术,做手术其实也要医生受过一定的训练才行。 我把这些问题讲完了以后,又回头看我们今后在医疗3D打印工作中的发展问题。

未来医疗3D打印的三大趋势

我觉得主要是围绕三个方面。

第一个是完整的规管系统,没有一个完整的规划系统的话没法做。你要做一个新的药,要经过各种各样的测试,你不能说我做一个3D打印的假体,我就不做这个测试。其实规管、非常规管还要分成好几块,一个是规管,怎么去规管,谁去规管,都要有一些制度。这是其实是困扰整个中国和全球的一些问题。

第二个就是一定要系统化。系统化非常重要,其实比如说你做一个电梯,电梯看上去好像很简单,一按电钮就走,其实也有几百个零部件。缺少一个零部件,就不走了或者就坏了。你坏了电机,打个电话叫人来修,但给人植入的3D打印假体,出了问题,你不能说就把它拿出来,那个问题比较大。所以系统工程必须要突破。

现在国内的好多同仁在做3D打印,大专院校也在做,医院也在做,但是在系统化方面,做的人还是比较少的,我觉得这个方面得加强。看上去虽然都是一些小鼻子小眼的东西,比如又不能出什么文章,又不能赚到多少钱,但是其实你少了一条就不行。 

第三个就是3D打印不断的创新。今天的会议,我的印象非常深,这次来到西安,感觉与七年前的西安变化蛮大的。看到这么多公司又成长起来,有些是老公司,比如说美国的3D Systems、Stratasys、德国的EOS。同时也出现了很多新的公司,好多人都提出了一些新的理念,比如说西工大,他做的这套系统非常不错,主要是做航天航空的应用,医工结合方面跟第四军医大学也有合作。另外,香港城市大学的吕坚院士,做纳米材料复合的3D打印,非常不错。 

我觉得这样的创新会为医疗带来了新的理念、新的方法。目前,3D打印行业还处在一个指数级上升的阶段,万一遇到什么瓶颈,那就是创新还不够多。比如3D打印的植入体材料,美国目前批复的就是钛合金材料,中国也是这个材料。

但是你现在想一想,人的骨头不是金属,人的骨头其实是陶瓷,为什么不用陶瓷去取代它。特别要提到一点,相比于美国和德国,法国的3D打印技术也不弱,特别是陶瓷材料,比如3DCeram。医疗3D打印技术今后要更多的创新,全球合作,开创一个医疗的新天地。

南极熊:您对医疗3D打印的认证,包括政策这方面有一个什么样的期待吗?

杜院士:我们其实在3D打印医疗技术的应用这边,国家已经有两个工作团队,在朝这方面努力,他们都跟中国药监局有很多次的沟通,我也多次参加了讨论。这个事情非同小可,一定要很仔细,最主要的还是要规管它的程序。因为它是一个个性化制造,已经很难规管,所以你最后要规管他的过程,规管他的制造系统。

目前的行业需求太大了,他们已经全力在做,应该再过一两年会有结果。

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