3D打印造人骨和关节植入物，华科三维等获科技部资助

2016年6月24日，南极熊报道了“一批3D打印企业和单位获得科技部共计2.3亿元的资金支持”的新闻，引起业界极大的关注。本次公布的国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项涉及航空航天、医疗、互联网等多个领域，共27项。看到别人拿了几百万甚至上千万元，很多3D打印企业都在感叹：为啥拿到钱的不是我？

南极熊独家获悉，武汉华科三维作为3D打印行业的领航企业，与华中科技大学等单位联合申报的“骨与关节个性化植入假体增材制造关键技术的研发及临床应用”，获得本次科技部资助。
骨与关节个性化植入假体增材制造现状
与传统制造方法相比，增材制造（3D打印）技术在骨与关节个性化植入假体制造领域具有巨大的优势。少数采用增材制造技术生产的个性化植入假体已经获得审批，开始应用于临床。

2007 年，意大利Adler Ortho 和Lima-Lto公司通过增材制造技术生产的带有小梁结构的髋臼杯通过欧洲合格认证。美国Exactech公司生产的同类产品在2010 年上市。据不完全统计，截至目前已有超过30000 名患者植入了通过增材制造技术生产的髋臼杯。2009年Advanced Medical Technologies AG 公司生产的FUSE Lumbar PLIF 纯钛椎间融合器通过欧洲合格认证。

同济医院早在2005 年就主持了卫生部重点项目“快速原型制造技术在椎弓根螺钉个体化植入中的应用研究”，通过增材制造技术，重现病损脊柱三维结构模型并获取椎弓根各种解剖参数，实施椎弓根螺钉的个体化植入，极大的提高了置钉准确率。

2014 年4 月，西京医院完成了亚洲首例增材制造钛合金骨盆肿瘤假体植入术，同年世界首例增材制造钛合金锁骨和肩胛骨假体植入术也在西京医院成功完成。
2015 年8月，北京爱康宜诚公司生产的增材制造钛合金人工髋关节产品获得国家食品药品监督管理局的注册批准，成为我国首个通过认证的增材制造骨与关节植入假体，迄今已有30余名患者接受了该假体的植入手术。

然而增材制造技术在骨与关节个性化植入假体制造领域仍是一种不够成熟的新技术，个性化植入假体的增材制造存在制造时间长、精度不够高、质量稳定性不足等缺点，其临床应用还处于起步阶段。为了满足患者对个性化医疗的迫切需求，必须提高我国个性化植入假体的增材制造水平。目前制约个性化植入假体增材制造发展的瓶颈包括：缺乏专业高效的建模分析软件；缺乏适用于个性化植入假体增材制造的生物医用材料；缺乏适用于个性化植入假体增材制造的高精度制造设备与成形工艺；增材制造个性化植入假体的临床应用也面临很多问题，如临床适应症与禁忌症不明确，临床应用安全性与有效性还缺乏长期随访来验证。

为了解决这些问题，需要临床医师、软件工程师、材料学家及增材制造工程师一起努力，系统地研究个性化植入假体的建模设计、成形材料、成形装备与工艺和临床应用。个体化医疗是21 世纪医学发展的重要方向，随着骨与关节个性化植入假体不断地发展成熟，骨与关节疾病的治疗水平必将得到极大的提高，最终使广大患者受益。

基于这样的情况，对3D打印骨与关节个性化植入假体进行资助，有着巨大的实际意义。

△获得科技部项目资助的单位

为什么是华科三维与华中科技大学？
据南极熊了解到，3D打印骨与关节个性化植入假体这个项目，依托于华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室、武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室、华中科技大学同济医学院附属同济医院（下称同济医院）和中国人民解放军第四军医大学附属西京医院（下称西京医院）骨科国家临床重点专科、武汉大学口腔医院口腔医学国家临床重点专科等国家级研究平台，具有强大的研发力量和前期基础。

项目组是我国最早开展增材制造技术研究和临床应用的团队之一，已成功研制出多种增材制造装备及其成形材料，系统地掌握了增材制造领域的全套技术。完成了世界首例增材制造钛合金锁骨及肩胛骨假体的临床应用，应用增材制造医用模型千余例、导板数百例。

项目组解决了生物降解钙磷陶瓷材料低温制备的关键技术难题；在国内率先研发出聚乳酸/羟基磷灰石生物降解复合材料骨钉和开展生物惰性氧化铝陶瓷人工关节的研究及应用，临床应用达30 万例。 目前，华科三维参与的这个项目组，希望通过本项目的成功开展，最终能够开发出基于医学影像数据的骨与关节个性化植入假体三维建模软件，可实现快速精准建模；开发骨与关节个性化植入假体的生物力学性能分析软件，在静力学条件下，可依据材料参数进行假体力学性能的有限元分析，并对假体模型进行优化；研制了2 种适用于3D打印骨与关节个性化植入假体生物医用材料；开发出支持多种生物材料的3D打印装备及其配套工艺流程；对3D打印出来的骨与关节进行检测，报告结果令医生兴奋；3D打印出来的骨与关节，植入人体的临床研究，并对整个体系进行完善，并逐渐形成标准；培养了一批这领域的人才，逐渐打造出骨与关节3D打印顶级团队。

人骨和关节，是3D打印往医疗发展的重要方向
个体化医疗是21 世纪医疗发展的重要方向，骨与关节个性化植入假体作为骨与关节疾病个体化医疗的支撑，其发展成熟对于提高骨科疾病的个体化医疗水平具有重要意义。增材制造技术在骨与关节个性化植入假体的制造上最具潜力，然而由于多方面的限制，现有的增材制造个性化植入假体尚不成熟，不能满足临床大规模应用的要求。本项目通过多学科合作，拟在解决骨与关节个性化植入假体增材制造面临的瓶颈问题，促进骨与关节个性化植入假体发展成熟。

△华科三维工厂内部

华科三维参与的这个项目，针对我国在骨与关节个性化植入假体增材制造领域的基础薄弱环节，有望解决目前骨与关节个性化植入假体增材制造的主要瓶颈问题，使我国在该领域的技术储备达到世界先进水平。项目所形成的共性关键技术，包括建模软件、生物活性材料、成形工艺、标准规范等还可以为其他医疗领域的个性化假体增材制造提供参考。

骨与关节植入假体是骨与关节疾病治疗不可或缺的工具，然而由于核心技术受制于国外医疗器械商，其价格一直居高不下，据统计每年骨与关节植入假体的医疗费用高达约200 亿元人民币，而且还在以每年约20%的速率增长。如此巨大的医疗费用，大部分却进入了国外医疗器械商的账户，这不仅意味着大量资金流向国外，更为重要的是，关乎人民健康的关键行业在某种意义上为国外企业所把控，有碍我国的科技创新。由于国外医疗器械商在传统植入假体制造领域的巨大技术优势与技术壁垒，国内厂商想要跨越十分困难，但是个性化植入假体3D打印技术在国内外都还处于起步阶段，可以弯道超车。

南极熊憧憬一下：未来，人体有一些骨头受损了或者坏掉了，直接3D打印出来，然后换掉，就像汽车换零件一样方便。

那么，科技部给予本项目的大力支持是非常值得的。

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