3D打印可(kě)滿足個(gè)性化産品需求
發布時(shí)間(jiān):
2014-04-30 08:49
來(lái)源:
騰訊科技(jì)訊2013年 5月31日消息,首屆世界3D打印技(jì)術(shù)産業産業大(dà)會(huì)于5月29-31日在北京中國大(dà)飯店(diàn)隆重舉行(xíng)。在會(huì)上(shàng)董事長劉青發表演講,劉青表示,3D打印能夠很(hěn)精确的控制(zhì)支架孔隙的大(dà)小(xiǎo),可(kě)以做(zuò)細胞培養支架和(hé)可(kě)植入的産品,這是目前3D打印的優勢所在。
劉青稱,3D打印更多(duō)的是看重個(gè)性化的應用,每個(gè)病人(rén)的身高(gāo)體(tǐ)重不一樣、每個(gè)器(qì)官大(dà)小(xiǎo)也不一樣,個(gè)性化應用是大(dà)家(jiā)非常看好的一個(gè)領域。
以下董事長劉青演講實錄:
劉青:各位早上(shàng)好!非常高(gāo)興有(yǒu)機會(huì)在這裏跟大(dà)家(jiā)談一下三維打印在生(shēng)物各學方面的應用。今天早上(shàng)前面有(yǒu)三位教授已經講了不少(shǎo)了,因為(wèi)我是做(zuò)企業的,根據我的理(lǐ)解和(hé)我們的工作(zuò),再稍微做(zuò)一點補充。
今天我主要介紹一下發展現狀,然後再簡單介紹一下我們公司主要做(zuò)什麽,我們公司的技(jì)術(shù)和(hé)産品,最後根據這幾年我們在這方面的工作(zuò)經驗談一下現狀和(hé)挑戰,以及未來(lái)的發展方向。
今天談了很(hěn)多(duō),我們根據醫(yī)學影(yǐng)像在臨床上(shàng)的應用,很(hěn)容易得(de)到病人(rén)軟組織、應組織的模型,比如說CT或MRI,經過在實驗室進行(xíng)三維圖象重建,可(kě)以在屏幕上(shàng)看到可(kě)視(shì)的。現在大(dà)家(jiā)知道(dào)很(hěn)多(duō)三維打印機,如果你(nǐ)有(yǒu)圖象的話(huà),就可(kě)以輸入這個(gè)文件,用三維打印機把它打印出來(lái),醫(yī)學方面的三維重建原理(lǐ)就是這樣的。
現在CT影(yǐng)像和(hé)MRI影(yǐng)像的發展給我們提供了這個(gè)可(kě)能,以前沒有(yǒu)這個(gè)東西,我們根本做(zuò)不了這個(gè)。三維重建,根據目前的技(jì)術(shù)水(shuǐ)平,我們很(hěn)容易把軟組織、硬組織都重建出來(lái),這裏可(kě)以看到,我們可(kě)以把骨骼和(hé)脊柱很(hěn)容易的重建起來(lái),如果你(nǐ)對這個(gè)病人(rén)的血管感興趣的話(huà),可(kě)以看到這個(gè)血管上(shàng)放了支架。你(nǐ)對心髒感興趣、對主動脈、腎髒感興趣的話(huà),現在都有(yǒu)技(jì)術(shù)把這些(xiē)做(zuò)出來(lái),這些(xiē)都不是很(hěn)大(dà)的問題。最難的一點在什麽地方呢?你(nǐ)在三維重建的時(shí)候,如何進行(xíng)重建?真實反映到體(tǐ)內(nèi)的狀況就是比較有(yǒu)挑戰性的一個(gè)問題。
這兩張圖片大(dà)家(jiā)也看到,左邊這張三維的結構非常清楚,如果你(nǐ)采用了不适當的方法,或者技(jì)術(shù)不夠好,就得(de)到右邊這種情況。所以說,如果你(nǐ)在進行(xíng)三維重建的時(shí)候,不小(xiǎo)心得(de)到了右邊這張圖片,那(nà)麽得(de)出來(lái)的模型就不是真實的模型,我們在工作(zuò)中經常遇到這樣一個(gè)問題,就是如何保證三維重建跟體(tǐ)內(nèi)的真實環境是一樣的,需要有(yǒu)一定的技(jì)術(shù)。
目前,三維打印技(jì)術(shù)已經很(hěn)多(duō)種了,有(yǒu)了圖像你(nǐ)就可(kě)以用三維打印技(jì)術(shù)把模型打印出來(lái),像3DP、SLS、SL、FDM,剛才幾位教授都講到過,生(shēng)物打印,我怎麽打印細胞,采用的明(míng)膠、光固化的方法結合起來(lái),主要特點就是我可(kě)以把細胞打印出來(lái),在體(tǐ)外作(zuò)為(wèi)工程的髒器(qì)。
現在最多(duō)的應用解決用三維打印制(zhì)作(zuò)病理(lǐ)模型,比如說大(dà)夫要開(kāi)刀了,想在開(kāi)刀之前做(zuò)一個(gè)手術(shù)方案,盡管CT模型、CT掃描也能有(yǒu)一個(gè)大(dà)概的印象,但(dàn)還(hái)是不如你(nǐ)手裏有(yǒu)一個(gè)真實的模型這麽便利,所以它也應用于病理(lǐ)模型制(zhì)作(zuò)。
從去年開(kāi)始,三維打印特别熱,最近也有(yǒu)報告,它可(kě)以在體(tǐ)外把人(rén)的肝髒打印出來(lái),在做(zuò)肝移植的時(shí)候,我事先把肝髒模型打出來(lái)的話(huà),根據這個(gè)模型的大(dà)小(xiǎo),尋找合适的供體(tǐ),充分做(zuò)好手術(shù)前的規劃。還(hái)可(kě)以把心髒打印出來(lái),根據數(shù)據,可(kě)以把所有(yǒu)的器(qì)官通(tōng)過三維打印出來(lái),做(zuò)好手術(shù)前的規劃和(hé)方案的設計(jì)。
最近,美國一家(jiā)公司叫Ofard Performance Materials做(zuò)了顱骨的修複,非常成功。另外在歐洲,有(yǒu)個(gè)公司叫LayerWise,這家(jiā)公司首次用激光燒結的技(jì)術(shù),用钛合金做(zuò)了将下颚的一個(gè)關節植入到人(rén)體(tǐ)。這是在3D打印領域比較著名的兩個(gè)例子。3D打印更多(duō)的大(dà)家(jiā)是看重個(gè)性化的應用,每個(gè)病人(rén)的身高(gāo)體(tǐ)重不一樣、每個(gè)器(qì)官大(dà)小(xiǎo)也不一樣,個(gè)性化應用是大(dà)家(jiā)非常看好的一個(gè)領域。還(hái)有(yǒu)口腔牙齒,每個(gè)病人(rén)都是不一樣的。
組織工程器(qì)官,根據美國聯合器(qì)官共享機構的統計(jì),目前至少(shǎo)有(yǒu)113萬的患者在等待器(qì)官移植,但(dàn)是器(qì)官非常少(shǎo),但(dàn)隻有(yǒu)1%—2%的供體(tǐ)能夠适合做(zuò)器(qì)官的捐贈,能夠植入到病人(rén)的體(tǐ)內(nèi),并不是說每一個(gè)死亡病人(rén)的器(qì)官都能用,所以很(hěn)多(duō)病人(rén)在痛苦的等待中因為(wèi)等不到器(qì)官而死亡。所以,這兩年組織工程和(hé)再生(shēng)醫(yī)學工程的發展非常快,如果将來(lái)有(yǒu)一天,心髒移植的病人(rén),我事先在體(tǐ)外培養了很(hěn)多(duō)的心髒,你(nǐ)大(dà)号的、中号的、小(xiǎo)号的,植入進去就好了。最著名的就是體(tǐ)外膀胱的培養。還(hái)有(yǒu)就是08年小(xiǎo)鼠的心髒培養試驗。
康乃爾大(dà)學也在打印耳朵,甚至想打印椎間(jiān)盤,因為(wèi)椎間(jiān)盤的損傷是非常嚴重的,由于人(rén)們長期的辦公室工作(zuò),椎間(jiān)盤容易突出,這也是非常嚴重的一個(gè)疾病。所以,才想用組織工程的方法,用細胞打印出椎間(jiān)盤,在體(tǐ)外培養以後植入到病人(rén)體(tǐ)內(nèi),從來(lái)替代病人(rén)病變的椎間(jiān)盤,這是一種很(hěn)好的想法,目前還(hái)處于剛剛開(kāi)始試驗的階段。所以,目前我們知道(dào)這個(gè)領域發展得(de)非常快,因為(wèi)它潛在的能夠解決現代人(rén)面臨的很(hěn)多(duō)健康方面的問題。
簡單介紹一下我們3D支架有(yǒu)兩個(gè)系列,一種是聚苯乙烯,我想簡單介紹一下三維打印技(jì)術(shù)給我們帶來(lái)的最大(dà)好處,你(nǐ)可(kě)以設計(jì)這個(gè)結構。這是一個(gè)四層的聚苯乙烯結構,每層用不同的顔色表示,第一層和(hé)第三層的排列正好錯開(kāi)位了,第二和(hé)第四層也是錯開(kāi)位了,聚苯乙烯材料本身是透明(míng)的材料,從上(shàng)往下看可(kě)以看到四種顔色,什麽意思呢?我們知道(dào),你(nǐ)如果用不透明(míng)的材料做(zuò)支架的話(huà),你(nǐ)在顯微鏡下觀察,很(hěn)難看到細胞在裏面生(shēng)長的情況,就是我細胞種進去以後,養到什麽程度,死了沒有(yǒu),長得(de)什麽樣,你(nǐ)根本不知道(dào)。我們現在用了聚苯乙烯的培養皿,有(yǒu)一個(gè)巨大(dà)的優點就是你(nǐ)可(kě)以随時(shí)拿(ná)出來(lái)在光學顯微鏡下看,如果對它的生(shēng)長不滿意的話(huà),可(kě)以放進去讓它繼續生(shēng)長。我們設計(jì)了這種聚苯乙烯支架結構,就可(kě)以讓你(nǐ)做(zuò)同樣的事情,你(nǐ)可(kě)以在光學顯微鏡下,通(tōng)過調節聚焦的平台,可(kě)以一層一層看,這是非常獨特的設計(jì),隻有(yǒu)3D打印可(kě)以做(zuò)到這一點。
我們知道(dào)細胞在支架上(shàng)生(shēng)長它可(kě)以受到孔隙率的影(yǐng)響、孔的大(dà)小(xiǎo)的影(yǐng)響,所以現在有(yǒu)很(hěn)多(duō)人(rén)自己在做(zuò)組織工程支架,孔是不一樣的、海綿狀的各種各樣的孔的結構,沒有(yǒu)辦法做(zuò)統一的比較。所以,美國國立标準研究院把市面上(shàng)所有(yǒu)的支架都拿(ná)來(lái)做(zuò)了篩選,最後選定了3D打印做(zuò)出來(lái)的支架,作(zuò)為(wèi)标準的組織工程參比支架。
我們用3D打印技(jì)術(shù)制(zhì)作(zuò)可(kě)修複的血管支架,另外還(hái)有(yǒu)一個(gè)最大(dà)的領域就是可(kě)吸收支架,我國大(dà)概有(yǒu)将近一億人(rén)有(yǒu)糖尿病,這些(xiē)病人(rén)要麽做(zuò)搭橋,要麽就是放一個(gè)支架,現在國際上(shàng)很(hěn)多(duō)公司都在做(zuò)可(kě)吸收之際方面的研究,我們都不用做(zuò)管子,直接用3D打印來(lái)做(zuò),這方面我們已經有(yǒu)專利了。
另外,就是3D打印在組織工程上(shàng)有(yǒu)很(hěn)多(duō)應用,比如說對血管組織工程,很(hěn)多(duō)病人(rén)放血管支架解決不了問題,他需要搭橋,有(yǒu)些(xiē)情況還(hái)比較搭橋,搭橋的話(huà),你(nǐ)就需要從身體(tǐ)别的部分取小(xiǎo)一根血管。組織工程就是要解決這個(gè)問題,就是我能不能在體(tǐ)外培養出一段血管,你(nǐ)需要搭橋的話(huà),不需要從别的部分取靜脈
我們現在面臨的挑戰是什麽呢?我們現在的現狀,包括我們講的例子,包括我們公司的産品,我們3D打印能夠解決一些(xiē)目前解決不了的問題,比如說一些(xiē)個(gè)性化産品,3D打印能夠很(hěn)精确的控制(zhì)支架孔隙的大(dà)小(xiǎo),可(kě)以做(zuò)細胞培養支架和(hé)可(kě)植入的産品,這是目前3D打印的優勢所在。問題在什麽地方?應用範圍還(hái)不夠廣,昨天聽(tīng)了一些(xiē)報告,就是說3D打印還(hái)不是一個(gè)替代性的技(jì)術(shù),隻适用于個(gè)性化的産品,大(dà)規模化的生(shēng)産成本最低(dī),所以這是我們現在面臨的問題。
另外,3D打印技(jì)術(shù)現在還(hái)比較慢,稍微打印大(dà)一點的東西比較費時(shí)間(jiān),有(yǒu)時(shí)候成本自然就會(huì)高(gāo)。另外,你(nǐ)要是做(zuò)個(gè)性化的植入,你(nǐ)做(zuò)臨床實驗的時(shí)候,每個(gè)人(rén)病人(rén)植入的産品大(dà)小(xiǎo)不一樣,臨床方案設計(jì)時(shí),樣本怎麽統計(jì),這都是現在面臨的問題,我們下面還(hái)需要進行(xíng)進一步探討(tǎo)。
未來(lái)的發展方向,目前我們現在有(yǒu)什麽問題,我們就需要解決這些(xiē)問題。所以說,我們希望将來(lái)有(yǒu)了這種需求,技(jì)術(shù)就會(huì)發展,進一步提高(gāo)我們3D打印的速度,帶來(lái)我們成本的下降。希望我們将來(lái)應用領域的發展、規模化的擴大(dà),現在舉一個(gè)簡單的例子,血管支架這個(gè)東西應該每年是幾十億的規模的市場(chǎng),如果這個(gè)東西能夠成功的話(huà),對我們3D打印會(huì)帶來(lái)一個(gè)非常正面的影(yǐng)響。
3D打印必須在醫(yī)學方面必須是多(duō)學科的合作(zuò),我們剛才看到了,影(yǐng)像科學的發展、計(jì)算(suàn)機數(shù)據處理(lǐ)、機電(diàn),我們現在現有(yǒu)的一些(xiē)3D打印機是滿足不了要求的,比如說我們公司機器(qì)完全是自己做(zuò)的,需要你(nǐ)需要有(yǒu)機電(diàn)方面的人(rén)才,還(hái)需要懂材料,所以多(duō)學科、交叉學科的合作(zuò),必須有(yǒu)合作(zuò)才能走得(de)更遠,未來(lái)最重要的一點就是材料加工工藝的發展,适合于3D打印新材料,能夠打印出來(lái)直接植入到人(rén)體(tǐ)的一些(xiē)新材料,比如現在我們用的聚乳酸材料還(hái)不是最好的,今後是不是能打印更好的材料都在研究過程中。比如說我們做(zuò)出來(lái)一個(gè)肌肉的形狀、心髒的形狀,摸起來(lái)能像肌肉和(hé)心髒,目前還(hái)做(zuò)不到,這些(xiē)都是我們未來(lái)要解決的問題。
時(shí)間(jiān)關系,我就簡單介紹到這兒,謝謝大(dà)家(jiā)!
上(shàng)一頁
下一頁
上(shàng)一頁
下一頁