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。
泰國朱拉隆功大學(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)。”他的公司“一絲不茍”成立于2017年，致力于為泰國患者提供負(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)計和制造的設(shè)備可以使手術(shù)更簡單，在手術(shù)室花費(fèi)的時間更短，愈合速度更快，整體效果更好。這些優(yōu)勢延續(xù)到了“Meticuly”模式，但在泰國，風(fēng)險更大，因為那里的醫(yī)療設(shè)備通常是從國外進(jìn)口的。醫(yī)院的應(yīng)對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間來調(diào)整形狀，以適應(yīng)泰國患者的身體?！薄按送?，這些不匹配的植入物可能會導(dǎo)致手術(shù)失敗和翻修手術(shù)。”
他指出，有一些西方公司在泰國銷售定制植入物，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。
該公司與全國各地的外科醫(yī)生合作，設(shè)計和制造金屬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、時間更短的地方定制植入物。
“Meticuly的名字來自‘一絲不茍’這個詞，它已經(jīng)成為我們高精度制造的黃金標(biāo)準(zhǔn)，”lohongwatana說?！盎颊呖偸菚盏揭粋€精心設(shè)計的植入設(shè)備和手術(shù)指導(dǎo)系統(tǒng)，這是專門為他們設(shè)計和個性化的?！比欢?，個性化只是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人都能買得起個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，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)真正變得廉價和普及?！?/p>
一周內(nèi)從掃描到植入
泰國的外科醫(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。一旦外科醫(yī)生確認(rèn)，設(shè)計將被發(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打印植入物的整個過程可以在7天內(nèi)完成，lohongwatana說。節(jié)省的部分時間來自于金屬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現(xiàn)植入。一部分來自于位置;在泰國生產(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，加速時間表有兩個關(guān)鍵。首先是設(shè)計過程，由人工智能(AI)輔助。定制算法自動化了通常由設(shè)計工程師執(zhí)行的勞動密集型建模任務(wù)。此外，縝密的植入解決方案和設(shè)計工作流程已經(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)計考慮。將術(shù)后結(jié)果與術(shù)前計劃進(jìn)行比較，不斷改進(jìn)這些預(yù)測算法。
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)和零件高度下實現(xiàn)理想的打印質(zhì)量。”這種策略不僅縮短了從設(shè)計到構(gòu)建的時間，還通過限制支持的使用和必要的層總數(shù)減少了實際打印所需的時間。
這一計劃和3D打印過程的速度有助于保持植入物可負(fù)擔(dān)，同時從其他措施節(jié)省成本。Meticuly的在線協(xié)作平臺減少了采購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打印植入在泰國和其他地方
到目前為止，Meticuly已經(jīng)為泰國及周邊地區(qū)的超過350名患者提供了定制的植入解決方案，針對人體42個不同的骨位置?；颊咧杏谢技珀P(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，而且價格合理。
lohongwatana說:“與其他定制植入物供應(yīng)商相比，我們一直堅持我們的目標(biāo)，即以更實惠的價格為外科醫(yī)生和患者提供更好的手術(shù)治療選擇。”“我們產(chǎn)品的價格只比標(biāo)準(zhǔn)植入物高10-30%，降低了準(zhǔn)入門檻。由于公立醫(yī)院對定制植入物沒有報銷機(jī)制，我們還與主要公立醫(yī)院開展了捐贈活動，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3D打印技術(shù)的采用。
但放眼泰國以外，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。它的自動化設(shè)計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?！霸趤喼藓头侵薜脑缙诎l(fā)展中國家，許多人沒有報銷或保險支持，我們看到，關(guān)注負(fù)擔(dān)能力比以往任何時候都更重要?！?/p>
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、時間和限制。此外，那些定制的植入物對于他們所服務(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皇家工程學(xué)院的創(chuàng)新領(lǐng)袖獎學(xué)金，這是一個網(wǎng)絡(luò)和商業(yè)培訓(xùn)項目，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)對個人健康結(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)人員提供完全個性化和高精度的治療，同時在個性化醫(yī)療理念下有效管理成本。”在我們理想的未來，每個人都應(yīng)該能夠在任何時間、任何地點負(fù)擔(dān)得起個性化植入和醫(yī)療保健?！?/p>
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