定制醫(yī)療設(shè)備的3D打印具有重塑全球醫(yī)療行業(yè)的潛力。但目前，這些設(shè)備在世界各地的可用性都不相稱，它們追蹤著更大的醫(yī)療支出趨勢(shì)。

泰國(guó)朱拉隆功大學(xué)(Chulalongkorn University)冶金工程教授、一家旨在改變這一比例的企業(yè)的聯(lián)合創(chuàng)始人Boonrat Lohwongwatana博士說:“90%的醫(yī)療支出只為世界上10%的人口服務(wù)?！彼墓尽耙唤z不茍”成立于2017年，致力于為泰國(guó)患者提供負(fù)擔(dān)得起的定制醫(yī)療植入物。使用人工智能(AI)算法，模擬軟件和金屬3D打印技術(shù)的組合，Meticuly可以在7天內(nèi)提供定制的骨假體，成本僅比傳統(tǒng)的，現(xiàn)成的植入物高10-30%。

新興經(jīng)濟(jì)體面臨的挑戰(zhàn)

本雜志的讀者可能已經(jīng)熟悉定制醫(yī)療植入物的好處。根據(jù)患者的需要設(shè)計(jì)和制造的設(shè)備可以使手術(shù)更簡(jiǎn)單，在手術(shù)室花費(fèi)的時(shí)間更短，愈合速度更快，整體效果更好。這些優(yōu)勢(shì)延續(xù)到了“Meticuly”模式，但在泰國(guó)，風(fēng)險(xiǎn)更大，因?yàn)槟抢锏尼t(yī)療設(shè)備通常是從國(guó)外進(jìn)口的。醫(yī)院的應(yīng)對(duì)方法是在庫存中保存大量植入物。但是只有普通的植入物是現(xiàn)成的，而且這些不一定是泰國(guó)患者的最佳解決方案。

lohongwatana博士解釋說:“現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的骨植入物大多是基于西方解剖學(xué)數(shù)據(jù)，所以大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的骨植入物需要大量的工作和時(shí)間來調(diào)整形狀，以適應(yīng)泰國(guó)患者的身體。”“此外，這些不匹配的植入物可能會(huì)導(dǎo)致手術(shù)失敗和翻修手術(shù)?！?/p>

他指出，有一些西方公司在泰國(guó)銷售定制植入物，但這比現(xiàn)成的選擇要貴得多，而且增加了治療過程的時(shí)間，導(dǎo)致患者等待手術(shù)數(shù)周。lohongwatana說:“在很多情況下，病人選擇不等待，或者根本負(fù)擔(dān)不起植入物的費(fèi)用?！边@可能意味著接受截肢或其他可以更快完成的治療。

為泰國(guó)的病人和外科醫(yī)生提供當(dāng)?shù)氐?、定制的和?fù)擔(dān)得起的選擇。lohongwatana通過他在高精度制造方面的研究了解到這種選擇的必要性，重點(diǎn)是3D打印。有幾位醫(yī)生找他要定制假肢，2015年，他和醫(yī)學(xué)教授Tipachart Punyaratabandhu博士一起創(chuàng)造了世界上第一個(gè)鈦制拇指假肢。兩人一起繼續(xù)使用金屬3D打印技術(shù)，以避免更多的手指和手臂被截肢，但他們的能力受到研究資金的限制。2017年，lohongwatana與Dr. Chedtha Puncreobutr一起縝密合作。

該公司與全國(guó)各地的外科醫(yī)生合作，設(shè)計(jì)和制造金屬3D打印骨假體，采用直接金屬激光熔化(DMLM)或選擇性激光熔化(SLM)，以及塑料熔絲制造(FFF)手術(shù)指南。泰國(guó)的外科醫(yī)生和患者現(xiàn)在可以選擇在離家更近、成本更低、時(shí)間更短的地方定制植入物。

“Meticuly的名字來自‘一絲不茍’這個(gè)詞，它已經(jīng)成為我們高精度制造的黃金標(biāo)準(zhǔn)，”lohongwatana說。“患者總是會(huì)收到一個(gè)精心設(shè)計(jì)的植入設(shè)備和手術(shù)指導(dǎo)系統(tǒng)，這是專門為他們?cè)O(shè)計(jì)和個(gè)性化的?！比欢瑐€(gè)性化只是Meticuly所代表和旨在提供的內(nèi)容的一部分。他說:“我們想讓世界上任何地方的每個(gè)人都能買得起個(gè)性化的植入物和手術(shù)解決方案?！薄拔覀兊哪繕?biāo)是，在遵守西方世界醫(yī)療設(shè)備制造法規(guī)的同時(shí)，密切關(guān)注如何節(jié)約成本，加快生產(chǎn)流程，從而讓我們的技術(shù)真正變得廉價(jià)和普及?！?/p>

一周內(nèi)從掃描到植入

泰國(guó)的外科醫(yī)生現(xiàn)在可以選擇以更低的成本，在幾天內(nèi)從Meticuly公司獲得定制的骨植入物，而不是使用不合適的現(xiàn)成的植入物或等待數(shù)周才能得到國(guó)外定制的設(shè)備。外科醫(yī)生將患者的CT掃描數(shù)據(jù)上傳到Meticuly的人工智能云服務(wù)器上，然后使用協(xié)作軟件與該公司合作，在人工智能算法的幫助下進(jìn)行手術(shù)方法和植入物設(shè)計(jì)。一旦外科醫(yī)生確認(rèn)，設(shè)計(jì)將被發(fā)送到制造設(shè)施(無論是縝密自己的設(shè)施或當(dāng)?shù)睾献骰锇榈脑O(shè)施)，在那里植入物和相應(yīng)的手術(shù)指南是3D打印。最后的物品被包裝、消毒，然后送到醫(yī)院的外科手術(shù)室。

從接收CT掃描數(shù)據(jù)到發(fā)送3D打印植入物的整個(gè)過程可以在7天內(nèi)完成，lohongwatana說。節(jié)省的部分時(shí)間來自于金屬3D打印過程本身;與傳統(tǒng)機(jī)械加工相比，DMLM和SLM可以在更少的步驟中實(shí)現(xiàn)植入。一部分來自于位置;在泰國(guó)生產(chǎn)骨假體的能力避免了運(yùn)輸和進(jìn)口它們的潛在陷阱。

但真正的節(jié)省是在3D打印開始之前發(fā)生的事情。據(jù)lohongwatana說，加速時(shí)間表有兩個(gè)關(guān)鍵。首先是設(shè)計(jì)過程，由人工智能(AI)輔助。定制算法自動(dòng)化了通常由設(shè)計(jì)工程師執(zhí)行的勞動(dòng)密集型建模任務(wù)。此外，縝密的植入解決方案和設(shè)計(jì)工作流程已經(jīng)使用廣泛的臨床信息和尸體數(shù)據(jù)，以確保足夠的生物力學(xué)性能在廣泛的解剖變化;很少有超出范圍的情況需要特殊的設(shè)計(jì)考慮。將術(shù)后結(jié)果與術(shù)前計(jì)劃進(jìn)行比較，不斷改進(jìn)這些預(yù)測(cè)算法。

第二是模擬支持的構(gòu)建準(zhǔn)備;一旦確定了金屬3D打印過程，縝密地使用現(xiàn)成的和專有軟件的組合來模擬構(gòu)建的各個(gè)方面，以更高效的制造。lohongwatana說:“我們使用仿真來優(yōu)化每一種形式的3D打印實(shí)體金屬零件所需的支撐結(jié)構(gòu)和方向，以在最小的支撐結(jié)構(gòu)和零件高度下實(shí)現(xiàn)理想的打印質(zhì)量。”這種策略不僅縮短了從設(shè)計(jì)到構(gòu)建的時(shí)間，還通過限制支持的使用和必要的層總數(shù)減少了實(shí)際打印所需的時(shí)間。

這一計(jì)劃和3D打印過程的速度有助于保持植入物可負(fù)擔(dān)，同時(shí)從其他措施節(jié)省成本。Meticuly的在線協(xié)作平臺(tái)減少了采購(gòu)定制植入物和任何必要的手術(shù)指南的中間商的數(shù)量。批量植入一起在打印機(jī)和重復(fù)使用未燒結(jié)鈦粉節(jié)省機(jī)器時(shí)間和材料。而且，定制植入物的按需制造本質(zhì)避免了與現(xiàn)成設(shè)備相關(guān)的庫存成本。

3D打印植入在泰國(guó)和其他地方

到目前為止，Meticuly已經(jīng)為泰國(guó)及周邊地區(qū)的超過350名患者提供了定制的植入解決方案，針對(duì)人體42個(gè)不同的骨位置。患者中有患肩關(guān)節(jié)骨癌的男孩，也有因大腦嚴(yán)重堵塞而需要進(jìn)行顱骨成形術(shù)的母親。多虧了Meticuly的工作，這些患者能夠快速地接受定制植入物，而且價(jià)格合理。

lohongwatana說:“與其他定制植入物供應(yīng)商相比，我們一直堅(jiān)持我們的目標(biāo)，即以更實(shí)惠的價(jià)格為外科醫(yī)生和患者提供更好的手術(shù)治療選擇?！薄拔覀儺a(chǎn)品的價(jià)格只比標(biāo)準(zhǔn)植入物高10-30%，降低了準(zhǔn)入門檻。由于公立醫(yī)院對(duì)定制植入物沒有報(bào)銷機(jī)制，我們還與主要公立醫(yī)院開展了捐贈(zèng)活動(dòng)，以補(bǔ)貼他們?yōu)槲覀兘鉀Q方案的自付費(fèi)用?！?/p>

隨著縝密公司繼續(xù)生產(chǎn)植入物，其基于人工智能的設(shè)計(jì)策略和模擬制造將變得更加智能，該公司將能夠幫助更多的患者，也許以不同的方式。lohongwatana和他的同事正在探索的一個(gè)可能的途徑是定制現(xiàn)成的植入物，而不是從頭開始生產(chǎn)每個(gè)設(shè)備。這一策略可以利用3D手術(shù)規(guī)劃和數(shù)字植入設(shè)計(jì)的同樣好處，但將允許醫(yī)生和制造商使用現(xiàn)有庫存。調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)尺寸植入物的能力也有助于推動(dòng)3D打印技術(shù)的采用。

但放眼泰國(guó)以外，一絲不茍的模型和工具可以應(yīng)用于改善醫(yī)療保健，讓植入物在世界其他地方更容易獲得。它的自動(dòng)化設(shè)計(jì)過程克服了目前植入制造工作流的許多挑戰(zhàn)，而按需3D打印鞏固和本地化生產(chǎn)。這一戰(zhàn)略可以讓世界上任何一個(gè)有配備合適3D打印機(jī)的認(rèn)證設(shè)施的地方制造醫(yī)療設(shè)備。

“我們相信3D打印技術(shù)也可以幫助其他新興經(jīng)濟(jì)體的外科醫(yī)生和病人，”lohongwatana說。“在亞洲和非洲的早期發(fā)展中國(guó)家，許多人沒有報(bào)銷或保險(xiǎn)支持，我們看到，關(guān)注負(fù)擔(dān)能力比以往任何時(shí)候都更重要。”

快速制造或改造植入物的能力使醫(yī)院和患者擺脫了進(jìn)口這些設(shè)備的成本、時(shí)間和限制。此外，那些定制的植入物對(duì)于他們所服務(wù)的患者來說是更合適的解決方案。因此，生活在世界各地新興經(jīng)濟(jì)體國(guó)家的人們可以獲得更好的醫(yī)療選擇，以及更好的整形、神經(jīng)和整形手術(shù)結(jié)果。

作為推進(jìn)這一愿景的下一步，lohongwatana目前正在完成來自英國(guó)皇家工程學(xué)院的創(chuàng)新領(lǐng)袖獎(jiǎng)學(xué)金，這是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)和商業(yè)培訓(xùn)項(xiàng)目，為創(chuàng)新者提供資金和支持，改善世界各地社區(qū)的生活。

“通過加速醫(yī)療保健行業(yè)從量到值的轉(zhuǎn)變，我們希望我們可以使行業(yè)對(duì)個(gè)人健康結(jié)果更加負(fù)責(zé)，”lohongwatana說?！白罱K，我們希望建立一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，為患者、外科醫(yī)生和醫(yī)護(hù)人員提供完全個(gè)性化和高精度的治療，同時(shí)在個(gè)性化醫(yī)療理念下有效管理成本?！痹谖覀兝硐氲奈磥?，每個(gè)人都應(yīng)該能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)負(fù)擔(dān)得起個(gè)性化植入和醫(yī)療保健。”