October 6 University教授Mahmoud:英国和埃及3D打印技术发展现状和趋势

3D打印直播
2019
08/19
15:50
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来源: SAMA国际论坛

2019年8月16日,由上海市经济和信息化委员会指导,上海市增材制造协会主办的第四届SAMA国际论坛暨2019一带一路3D打印与智能制造年会在上海盛大开幕。来自中国、美国、英国、法国、德国、韩国、新加坡、以色列、瑞典、埃及、印度、捷克等不同国家和地区的近百位全球顶级专家、行业领袖以及800余位企业代表莅临大会,探讨智能制造和3D打印行业发展,展示和交流智能制造和3D打印技术在航空航天、生物医疗、汽车、模具、文创、影视及消费品等领域的应用。
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埃及October 6 University教授Mahmoud Hafez应邀出席并做主旨报告。
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我在英国和埃及两个国家都在工作,跟大家讲讲现在医学应用现状和未来趋势。首先跟大家讲一讲两个国家在医学领域应用的一般情况。英国在欧洲具有强大的经济,埃及在非洲是发展很快的经济国家,所以这是一个总体的背景。两个国家的卫生局是不一样的,在英国我们有NHS,健康卫生部是在二十世纪四十年代所建立的,在现在它主要的使命和工作是为英国的人民提供完整的医学的保险。在埃及是不一样的,在英国私人的卫生领域参与度是很小的10%,但是在埃及跟它比起来,首先不会为所有的人口来提供卫生的服务,并没有卫生部。在埃及私营领域提供医疗保险,所以在埃及主要是私营领域来参与,在埃及患者有许多人是买不起医疗保险,主要是因为埃及的卫生部所提供的质量并不是很好。
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    另外一个差别是决定是否使用3D或者其他技术的部门是不一样的。在英国有许多的协会,比如说他们有国家临床技术研究所会去颁发相应的指南,规定哪些技术可以使用,哪些技术是不能使用的。同时还有一些医疗的协会,比如说BMA等等,这样的协会都会出版相应的指南,这些指南会知道我们的医生哪些技术可以使用,哪些技术是不可以使用。所以是由NHS决定的,并且我们也知道这些医院有医院的理事会和董事会,董事会也会对一些事情有决定权。但是跟它相比较在埃及我们看到高费用的服务和低费用的服务之间的差距还是比较大的,我们也知道对于私营领域来说一般是由利益驱动的。所以我们的患者要挑选自己能够负担得起的服务,决定可以由外科医师来决定。除非卫生部想要作出相应的服务。

    关于现在的状况,在英国由于国家卫生部所做的是否使用技术的决定可以达成全国范围内的统一性,并且在英国主要的目标是安全和成本高效。主要决定的因素产品是否是安全产品,它是否非常的经济。因此所有的技术并不会非常容易就被采纳,除非能够去符合这两个目标。在埃及则是不一样的,埃及可能领先英国使用一些新的技术。因为埃及不断在搜索搜寻新的技术,这和英国是不一样的。
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因为在医学的领域它和工程师不一样的,在医学如果有新的技术,这个技术是可以应用的,或者是非常容易就可以去使用的话,并不意味着这样的技术就一定能够在医学领域使用,因为我们知道医疗最重要的就是安全。比如说做手术我们可以用机器人来进行手术,比如说可以去进行髋关节的置换,但是如果很贵的话要花100万美金,或者做的并不能够像外科医生做的一样好,那可能就不能使用。另外一方面机器人用它进行手术如果有一些风险我们也不会不用它。因此我们必须要够现实,这和工程师,医学的医生对于3D打印感到非常激动,他们觉得可以打印一些器官,比如说心脏,可以解决所有医学目标,但是这不现实。我们必须要在真正的实际的实践,也可以真的使用的,以及哪些我们的梦想,我们的理念,思想要区分开来。同时我们要区分出哪些是可以应用的,有一些在实验室当中可以操作,但是在实际的使用当中是不可以的,另外我们要区分开哪些是有用哪些是没有用的,使用机器人或者其他的一些3D材料还有成本高效,必须要反复问自己一个问题,这样新的技术你要去了解新的技术的成本和花费,是否能够大范围使用。

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3D打印的应用有不同的程度,有一些3D打印可以作为标准的应用。可以解决某一个疾病,可以作为LG使用,我们会去看是不是能够广泛普遍使用,有一些3D打印可以作为选择性模式,其他的治疗方法可以作为传统的,3D可以作为替代性偶尔使用的治疗方法。另外我们可以在实验室的实验去使用,比如说有一些在患者身上应用没有取得FDA或者其他认证,他们还是需要进行更多的实验。我们要进行更多的研究,了解一下最终的结果,了解是否能够获得相应的认证。还有在实验中使用,在实验室中或者在动物身上进行实验。还有一些其他3D打印的应用,比如说创新性、创造性的应用,但是还没有真正的使用,有点像未来主义。所以我们在举例一些标准化,比如说教育,我们并不会对患者进行真的使用3D打印,但是我们在教育过程中培育一些新的年轻医生的时候可以使用3D打印解剖模型,我们就可以使用3D打印出的模型培训医生实际的操作,比如说在口腔当中可以去使用。在口腔科当中3D打印的模型是作为常规的模型,我们还可以使用上颌面使用或者外科整形科使用,或者取病学神经手术神经外科等等,我们可以发现大多数都是在规划下,也就是说你只是在规划使用,在规划一个手术的时候,我们会获得CTMRI的影象帮助医生来进行规划。我们就可以用3D打印出模型,并不是在手术的实施过程中使用的,而是在手术前帮助我们来进行手术的计划。比如说在这里一个上颌面的模型,因为在上颌面的应用在未来可以作为常规的应用,另外一个比如说我自己,90%我做的手术都会使用3D打印进行规划,明天我也会做更加详细的演讲,在明天的论坛当中。我们会把它作为指导进行放射治疗,或者在疾病学当中去使用。因为肿瘤非常复杂,我们可以用3D打印模型进行规划,这是非常有用的实践应用。

对于刚才我讲到的这些应用的场景,在英国也是有所使用的,他们在埃及也是有所使用的,所有的私人医院或者公立医院都会使用。在发展中的国家可能有一些零部件或者是机械机器,或者是非常小的医疗的设备仪器,如果说你要进口比较困难,或者是因为花费非常高,你不太能够去购买,我们就可以使用。在这里显示出经常使用的3D打印,因为花费相对来说比较少。这是我想跟大家解释,为了解释不同程度的使用情况,想让大家更好的了解一下现在有哪些应用场景。比如说假肢,经常会使用3D打印。英国和埃及两个国家都是使用的。这是另外一个替代性的治疗,比如说在这里是破碎的颅骨,我们可以用定制的3D打印的钛替代物。在中国我知道也有所使用,在埃及也使用,但是使用非常有限。但是在英国使用的比较多这项技术。早期的应用比如说在心脏学当中有一个CT TAVI,他们有一个软件会用3D打印,比如说会用它来打印出主动脉膜。患者主动脉膜功能有缺陷,我们就可以使用这样的技术。你可以经过血管进入心脏,进入心脏的瓣膜,你就可以用3D打印进行实验,或者是使用3D打印出的模具看一下是否契合患者,或者仅仅是用3D打印进行计划规划完成非常困难的任务。因为这个任务非常困难,我们会使用软件进行规划避免使用和我们患者不契合的瓣膜。我们用3D打印就能够帮助我们进行手术。我在英国的医院就会有所使用,但是现在埃及还没有使用,在美国已经使用几年,最近刚刚在英国开始使用,但是在埃及还没有使用,因为埃及很贵。
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这也是我们3D打印的应用,心脏的瓣膜,3D打印可以预测心脏瓣膜旁漏具体的位置,并且旁漏的大小。我们在圣地亚哥有专门的测试预测心脏的瓣膜旁漏。这也是我们做的实验,这个实验在埃及没有做,即便在英国目前还是没有的。在埃及没有,在英国也是没有的,目前依然还在我们的实验阶段,目前没有能够具体成型。用3D打印可以把皮肤直接打印在你烧伤的伤口上,从而弥补你的皮肤。扫描伤口产生大小相似感觉的连接皮肤层,把它扫描你就知道你的皮肤大小,产生大小相似的皮肤层,从而来覆盖原来的皮肤,填充皮肤伤口上缺失的皮肤层,这个技术是很有前景的技术,特别会有一些皮肤烧伤的受害者,他们需要皮肤的重生。因为每年的皮肤受害者还是会很多,对此来说应用前景是很大的。从未来的视角来看,3D技术也可以充分利用未来的科技,当然这是未来的,不是属于现在的,我想可能几年之后也许就可以成形的。比方说再十年左右,我们可能打印出真正的固体器官,比方说人的肝脏、心脏,你的肾或者你器官的一部分,直接来进行应用,这个前景还是非常好的。但是不是现在而是未来,未来除了能够打印出真正器官之后问题也会来,比方说会不会出现买卖器官的情况,这种伦理问题是需要我们注意的。

我是一个研究人员,就是做这方面的研究和实验,同时我也在学术圈当中有一定的影响力。这是在英国卡迪夫大学和两位教授一起合作,一位是做整形外科,还有一位是做工程的。我们一起共同指导3D打印方面的博士研究生,比方说运动员受伤的时候,或者腿部有一些曲折的时候,对于运动员来说我们研发3D打印技术帮助运动员可以更加精准置换运动员需要置换的损害的关节的方面,会做骨外科就是整形外科。同时还会做其他的一些应用,我们可以用一些新材料,比方说做膝关节的置换术,用3D打印比现在所用的更为便宜,相对来说性价比更高,这是我们所做的3D打印合作项目。在卡迪夫大学我们有很好的仪器设备,有相应的机器,同时也有一些大的机器,包括SLS和SLA大的机器在卡迪夫大学保证研究。
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这是另外一所大学,在伯明罕大学做的增材制造,我们在伯明罕大学,大家看中间的图片,这是我们小型的激光机器,主要是用作空间应用,所以3D打印能够在小型的空间中用起来。幻灯片的右侧是精准化医疗设备中心,在伯明罕大学和一家公司做跨学科研究开拓增材制造的潜力,主要用在医疗器械方面解决未来疑难杂症问题创造全新的合作,从而提升人们的生活质量,这就是我的一些工作,既是研究也是应用。这是在2015年发表的一系列论文,我们做的3D打印医疗应用,从2004年开始有一个3D打印的工作就开始做了,讲的是埃及中央冶金研究所的工作,我与研究所的合作是从2008年开始的。这是目前在埃及使用MRP,包括具体的执行,数字基本上出现比较大的增长,甚至数几倍的增长。这是我们3D打印在埃及的运用,3D打印有很多的运用,特别是在医学的植入方面的应用,埃及曾经在2011年发生了很多暴力事件,那时候患者有骨折,3D打印就会发挥很多的作用,能够有金属植入物的应用,包括上颌和下颌假体。下面是我们一些研究方面的工作,做的是生物相容性的材料,用于关节置换手术,这是明天也会要讲的用的全关节置换术,我们去扫描你的关节。这是另外的幻灯片,做关节置换术需要300片完成关节置换术,现在可能需要两片。以前是72个步骤,要钻孔等等。而我们用3D打印就不需要这么多步骤,不会产生太多的创伤。从而减少创伤性的影响,原来需要400个置换,现在我们能够实现更好的效果,在我们所完成400例当中没有一例后来因为复发而出现死亡,也不会有后续太多的复发或者综合症。


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