牙種植體在全球有著巨大的消費市場，近年來中國每年牙種植體銷量都呈現上漲趨勢，隨著對生活質量的不斷提升，人們對口腔問題也會越來越重視。
市場容量的不斷擴大會帶來國產產品技術的躍升嗎? 以技術要求最高的牙科種植體為例。國外種植牙產品（系統）知名度較高的企業有丹納赫 Nobel Biocare AB、BEGO、ITI Straussmann 等，他們產品售價高，利潤厚，占有國內市場的大壁江山。相比之下，國產種植牙產品發展尚處于初期階段，產品設計也以借鑒國外產品為主，精密車削加工在 CAD-CAM 應用實例中表現和費效比并不完善，加上設計專利的短板，國產廠商在牙種植體設計制造方面始終無法突出重圍，價格戰策略也自然不可能奏效。事實上，雖然國產種植體單價只有同類進口產品的一半甚至更低，但長年以來市場份額始終徘徊在 10% 左右，國產替代的前景甚不明朗。
瑞士 ITI Straussmann 瑞鋯系列種植體（來源：ITI Straussmann 官網）
牙種植體雖然看上去與普通小螺釘無異，但實際上技術含量卻非常高，涉及到材料技術、數字模擬，機械設計，生物學、生物力學，臨床醫學等多個學科。
牙種植體與普通螺絲區別最大的一點是它的使用環境， 即它是一根釘入人體牙槽嵴的特種螺釘。人類骨組織的維持對它承載的應力有著苛刻的要求。具體來說，種植體對周圍骨組織必須施加適當的剪切力/ 壓應力，輔之以骨粉/骨膜以誘發成骨過程來修復種植手術所造成的骨量損失。種植體周圍骨組織所受剪切力/壓應力始終保持在植骨界面應力屏蔽的閾值之上(一般認為是 2MPa)，否則骨組織沒有足夠承載壓力就會被吸收萎縮。但同時扭力又不能過大防止引起骨損傷（一般認為是 60MPa），造成種植體周圍發炎，種植體周圍骨組織的持續流失。最終這根牙種植體也就搖搖欲墜，患者不得不再一次承受重新手術的痛苦。
二段分離潛入式牙種植過程示意圖（單顆牙種植）
為了在種植體剪切和張拉動作對周圍骨組織所施加的應力影響的狹小窗口中尋找最佳平衡，設計的訣竅是如何在粗糙孔隙表面的基礎上通過表面設計獲取最大植骨接觸（Bone Implant Contact，BIC），最終達到最高的種植體的穩定系數（Implant Stability Quotient， ISQi）。
在過去的幾代種植體設計中，不斷改變種植體柱體壁錐形度、螺紋密度、螺距、螺深、螺形、切削口寬度，植體頸部紋路的嘗試都無法徹底解決應力屏蔽和骨吸收的問題。如果想設計更復雜的造型，那么當前的車削工藝就顯露出較差的費效比。而這時候增材制造就充分顯示出其定制化的優勢了。
以色列 A.B. Dental 公司 3Di 系列種植體（圖片來源：A.B. dental 官網）
以色列 A.B. Dental 公司與 University of Delaware 大學的 Zvi Schwartz 教授聯合發布了激光選區熔融 3D 打印 3Di 個性化種植體系列（Ti6Al4V-ELI基材）。其粗糙孔隙表面模擬了自然骨的形態增加了 BIC，配合其親水性表面增了強骨整合效果。該產品正在進行廣泛的體外及臨床測試，預計很快將獲得注冊并上市銷售。
激光熔融3D打印制造多孔支架牙種植 SEM 結果，MC3T3-E1 細胞在種植體多孔支架表面粘附熒光顯微鏡結果（來源：Yang F, Chen C, Zhou Q, Gong Y, Li R, Li C, Kl?mpfl F, Freund S, Wu X, Sun Y, Li X, Schmidt M, Ma D, Yu Y. Laser beam melting 3D printing of Ti6Al4V based porous structured dental implants: fabrication, biocompatibility analysis and photoelastic study. Sci Rep. 2017 Mar 28;7:45360. ）
國內的科研單位在激光熔融 3D 打印種植體方面也頗有建樹。在 2017 年，復旦大學中山醫院口腔科余優成教授研究發表了激光熔融 3D 打印支架結構牙種植體相關論文，旨在通過在鈦合金種植體柱體上打印 100-500 微米左右的多孔支架來降低局部彈性模量，從而降低應力屏蔽的風險并優化植體軸向的應力分散。事實表明，多孔支架能夠通過改變應力傳遞對細胞信號道施加影響，提速成骨細胞的粘附和增殖效率，最后達到提高骨整合效率的效果。更多來自吉林大學、上海交通大學等科研單位的的研究表明，激光熔融 3D 打印在未來的應用是大勢所趨。
那激光熔融 3D 打印能推動國產種植體實現彎道超車嗎? 答案是一定的。在解決種植體表面處理、內徑螺絲加工的問題后，各種形態的種植體將會不斷涌現。同時激光增材制造鈦鋯合金和其他生物陶瓷正在成為下一個技術挑戰。只要把握住這個技術風口，國產種植體在臨床表現上戰勝進口種植體就指日可待！
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通快一直重視在醫療器械行業的發展，也在醫療行業根植了多年。目前我們也與高校及附屬醫院進行應用合作項目，通過為臨床醫生定制種植體 CAD 設計、激光熔融 3D 打印打樣，并且提供部分后期機加工、表面處理、材料形貌表征和機械測試的渠道服務來幫助臨床醫生有效簡化研發流程，把更多注意力放在提高醫療器械的臨床表現上。同時針對醫療器械生產商，我們強化為客戶提供 IQ/OQ/MQ 的能力。通過在產學研平臺不斷挖掘和滿足客戶需求來提高國產醫療器械的生產設計水平，如您有相關需求可與通快激光陳經理聯系。
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