3D打印手術導板和植入物如何助力骨科修復？

骨科醫(yī)療器械增材制造是3D打印技術增長的重要驅動力，醫(yī)療器械研究機構Avicenne Medical 曾預測骨科應用在2016-2021年期間為增材制造技術帶來每年約20% 的增長。增材制造/3D打印技術已發(fā)展成為一種骨科醫(yī)療器械的生產(chǎn)技術，特別是在關節(jié)置換手術導板和骨科植入物制造領域，這一技術不僅為實現(xiàn)產(chǎn)品批量定制化生產(chǎn)提供了技術解決方案，還在骨科植入物手術質量提升方面發(fā)揮著積極作用。

提高手術精度
植入物在植入人體后質量如何，患者的行動能力恢復的如何除了與產(chǎn)品本身設計、制造水平相關之外，還與手術精確程度相關。3D打印手術導板是針對每臺手術定制化設計的，使用定制化手術導板實施關節(jié)置換比單純依靠經(jīng)驗和手持工具更為精準。

Cutting-Guide Smith &Nephew施樂輝（Smith＆Nephew）公司生產(chǎn)的3D打印手術導板，用于四分之一膝關節(jié)置換手術，導板的應用簡化了膝關節(jié)造型手術的步驟。

手術導板甚至能夠為關節(jié)置換手術帶來與機器人輔助系統(tǒng)接近的精確度，但是手術導板的成本卻明顯低于機器人輔助系統(tǒng)。除此之外，手術導板的應用還將減少手術步驟，縮短手術時間，減少手術成本。比如說，根據(jù)3D科學谷的市場研究，施樂輝公司制造的VISIONAIRE手術導板能夠使植入物置換手術縮短21個步驟。

BodyCAD guideBodycad 用3D打印制造的定制化植入物置換手術導板

3D打印技術在手術導板這種個性化手術器械的生產(chǎn)中起到的主要作用是實現(xiàn)定制化（或規(guī)模定制化）生產(chǎn)。

增材制造骨科產(chǎn)品的臨床進展

增材制造技術為植入物個性化生產(chǎn)和產(chǎn)品優(yōu)化帶來了新的機會。為產(chǎn)品優(yōu)化帶來的機會主要體現(xiàn)在通過增材制造技術能夠制造設計更為復雜的功能集成一體化結構。

比如說，制造集成了表面多孔結構的植入物，通過增材制造技術能夠直接制造出帶有多孔表面的植入物，而傳統(tǒng)技術制造多孔結構的方式是在植入物加工之后噴涂。增材制造植入物一方面消除了涂層脫落的風險，另一方面增材制造的多孔結構更有利于促進骨結合，提高植入物壽命。參考閱讀：除了實現(xiàn)定制化生產(chǎn)，3D打印技術還將賦予植入物制造什么優(yōu)勢？

還有一種典型的功能集成植入物是脊椎植入物。針對增材制造技術而設計的脊椎植入物是一個一體化的產(chǎn)品，該結構的完整性高于傳統(tǒng)技術制造的由多個部件組成的植入物。

這些具有復雜結構的增材制造植入物早已走過研發(fā)階段，進入到了臨床應用中，比如說已有超過10萬個3D打印髖臼杯被植入物人體，具有10年的臨床病史。

3D打印如何融入生產(chǎn)

在醫(yī)療器械制造時，選擇什么樣的制造方法總是取決于應用和重新設計產(chǎn)品的能力。如果醫(yī)療器械制造商對產(chǎn)品進行了設計優(yōu)化，而重新設計的產(chǎn)品無法通過傳統(tǒng)制造技術來實現(xiàn)，那么就可以考慮用增材制造技術來實現(xiàn)�；�本來看，增材制造技術在以下情況中應用更具有成本效益：

傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的復雜設計
滿足獨特疾病或患者的個性化需求
功能集成式的設計


脊椎植入物制造與增材制造技術有著典型的結合點。在脊椎植入物產(chǎn)品系列中，有很多手術要求使用多樣化的植入物設計，通過增材制造技術，可以在一次制造中同時生產(chǎn)出多款不同設計的脊椎植入物，免除了傳統(tǒng)制造技術所需的復雜步驟和模具，節(jié)省對部分傳統(tǒng)制造設備的投資。這類應用為小型植入物制造商進入市場競爭帶來了機會。

增材制造技術在制造功能集成式植入物時體現(xiàn)出來價值是，減少產(chǎn)品零件數(shù)量，這將使整個產(chǎn)品的生產(chǎn)時間縮短。

從最初在產(chǎn)品設計原型制造中使用3D打印技術，至今，增材制造已發(fā)展成為一種醫(yī)療器械生產(chǎn)技術。越早通過增材制造技術生產(chǎn)優(yōu)化設計產(chǎn)品的醫(yī)療器械企業(yè)，越容易在市場中獲得競爭優(yōu)勢。

當然，增材制造骨科植入物與其他任何方式制造的植入物產(chǎn)品一樣，都需經(jīng)過嚴謹臨床試驗過程，并需要進行規(guī)范的產(chǎn)品清潔、消毒等工作，這意味著在產(chǎn)品上市之前，企業(yè)需要投入大量時間和資金進行研發(fā)。

比較利好的情況是，醫(yī)療監(jiān)督機構也正在完善增材制造產(chǎn)品的監(jiān)管、審批流程，據(jù)了解，目前市場上已有超過100種FDA批準的增材制造醫(yī)療產(chǎn)品。

科學研究工作也一直在支持著增材制造骨科醫(yī)療器械技術的發(fā)展，這些因素將加速增材制造骨科產(chǎn)品在市場中的應用。

來源：3D科學谷