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3D打印在骨科领域 实现了个性化医疗的首次突破

挚馨健康 XIN HEALTH 编辑团队 2021-03-23 10:44:27 发布

2020 年 1 月 1 号,中国《定制式医疗器械监督管理规定(试行)》正式实施。

骨科做手术的时候,经常要把一段打印的人工骨头植入到病人体内,这就是最常见的定制式医疗器械。

这个规定指出,定制式医疗器械可以采取备案制,医疗机构和生产企业在监督管理部门备案后,就可以临床应用了。

这是我国个性化医疗制度化的首次突破。

别小看这个突破,一项新技术要想立法通过,是极其困难的。

为什么定制式医疗器械可以通过呢?

立法对于我国个性化医疗的发展会有什么作用?

立法的前提:技术成熟

谈到新技术立法,有这么一件事。

2017 年,百度 CEO 李彦宏在 AI 大会发布了一段自己在无人驾驶模式下进入北京五环的视频。他的本意是向大家炫一下自己家的新技术有多牛。

但是视频刚一发布,立刻遭到网友吐槽:

出了交通事故算谁的?是厂家的问题还是车主的问题?

还有,根据我国交规,驾驶员不系安全带扣 3 分、双手长时间脱离方向盘扣 6 分,驾驶过程中接打电话扣 2 分。从家开到单位,或许第二天李彦宏就该进驾校重新考本了。

网友智慧无边,虽然有些在明显调侃,但别说还真有道理。

一项新技术只有通过立法,才有可能保障和规范发展。

但是立法的背后,是很多问题,比如新技术安全性、有效性、责任认定、道德问题,还有伦理问题等等。

那么立法首先考量的最重要的问题是什么呢?

对,技术问题。技术是基础。新技术是否真正有效,能否解决真实困境,是否安全,还有就是这项技术的适用人群等等。

立法永远滞后于技术,只有技术冲出困境,日臻成熟,并且应用足够长的时间经过检验后,才能为立法提供坚实的基础。

个性化医疗同样如此。

为了理解这一点,咱们首先看一个病例。

这个病例,来自于北京大学第三医院骨科。

这是一个40岁、男性、骨肿瘤病人。

通过他的核磁共振影像,咱们可以看到,他的胸10到腰2共 5 节椎体上都发现了肿瘤侵袭的影子。对于这种侵袭性很强的肿瘤,最好的手术方式是整块椎体切除。

这样可以尽量延长肿瘤复发的时间。手术切除椎体之后,还要再植入一段人工假体,来保证脊柱的稳定性、保护脊髓。

但是,问题来了。

像这种情况,在过去常常植入一段钛网,首先,已上市的产品中就没有这么长的钛网,其次即便有,钛网如此之长,一旦移位,压迫脊髓,患者就会瘫痪。

而且,钛网是笔直的圆柱状,与脊柱的“S”形的生理曲线也不匹配,必然会影响到患者术后的功能。

最后,钛网里还需要植骨,哪里来这么多自体骨呢?

所以必须为他量身定制一段符合他个人需要的“人工脊柱”。

但技术上其实很难实现。每个人的脊柱大小不同,形状又复杂,传统做法是开模加工,首先很难通过传统工艺打造出形状符合这个病人要求的、复杂形状的金属物体。

其次,骨科植入物还有个特点,除了硬度、强度的要求以外,还必须有良好的骨整合性能,换句话说,这个人工假体,必须能够和咱们人体组织成为“一家人”,整合在一起,否则再坚韧的金属,也会要么松动,要么早晚会断裂。

这些要求综合下来,耗时费力不说,做出来的东西未必能够成功。

这就是个性化医疗面临的技术难点。

而且,一项技术只要是涉及到大量人工,尤其是高技术含量的技术群体,那么它的费用就降不下来。太贵的话,真正能获益的病人数量也就很少。

你肯定知道,标准化产品是“一对多”。

一种药、一套方案、一种器械对应数万、数百万个病人,能大大降低成本。

但是个性化医疗是“多对一”。比如个性化药物、基因编辑、个性化癌症疫苗还有人工假体等等,为了帮助一个病人,往往需要一个庞大的团队来设计和制造。

这种“多对一”的治疗方案,几乎与现行的所有新药、器械的研发、销售规则背道而驰。新技术的费用降不下来,没人用的起,新技术也很难经过广泛的临床验证,何谈立法通过。

所以,个性化医疗要想制度化,首先需要技术突破。

用标准化流程解决个性化问题

那么这个突破为什么率先发生在骨科呢?

北京大学第三医院骨科的蔡宏教授,曾经推动了 3D 打印在医学领域的深入应用,和相关法规建设。

他跟我说,在临床医学领域,一旦与革命性技术相结合,整个治疗理念都将产生颠覆性的变化。骨科率先实现个性化医疗的单点突破,首先是由骨组织特点所决定;更重要的是 3D 打印技术,用标准化的程序满足了个性化需求,突破了技术屏障。

骨组织功能相对简单,最主要就是支撑,这让它成为最容易被成功替代的人体组织。而 3D 打印技术的逐渐成熟,为打印替代骨组织的“人工假体”带来了可能。

3D 打印你一定不陌生。它通过一层一层打印的方式来构造立体物体。

目前 3D 打印已经应用在生活的各个方面,蛋糕、飞机、房子……都能打印出来。2020 年 5月 5 号,我国的长征 5 号运载火箭上,还搭载了一台 3D 打印机,用于中国首次太空打印试验。

所有的科技最终都将和医学发生关系。

回到刚才这个病例。

在经过会诊后,北京大学第三医院骨科的刘忠军教授和蔡宏教授,决定要为病人用 3D 打印技术,打印出一段“人工脊柱”。

具体是怎么实现的呢?

医生们先为病人拍摄 CT、核磁共振等影像学资料,根据治疗方案设计出患者个性化的假体,然后把需求发送给 3D 打印公司的工程师和专家,共同协商,根据临床需要开启打印。

用到的打印材料也是标准化的金属颗粒。

我刚才说了,骨科植入物,必须具有一定的坚韧性,还必须保证良好的骨整合性能。

那 3D 打印,怎么实现的呢?

3D 打印跟传统的锻造、铸造相比,最大的优势是,它是由无数钛合金金属微粒,熔融凝结而成的,又牢固又坚韧,可以满足骨头的支撑功能。而且它还可以模拟松质骨的结构,在假体中做出各种微孔。

你可别小瞧这些微孔。

有了微孔,不仅满足了力学需求,而且假体和病人的骨头接触后,新生的骨组织会慢慢地爬入到微孔中,实现你中有我,我中有你,达到完美的整合。

而且 3D 打印的成本大大降低。

标准化的打印流程,让复杂的生产过程由机器完成,大大降低了人力成本,再加上随着 3D 打印材料成本的降低,解决了造价昂贵的问题。

定制化带来的更快的生产速度,更贴合的形状和尺寸,更好的生物相容性和骨整合,又降低了后续治疗需求,病人住院和后续治疗的费用也大大减少。技术进步带来的费用降低,让更多的患者可以承受,给他们带来希望。

病例中的病人,接受了一根长达 19 厘米的钛合金人工脊柱,这在当时是世界上最长的人工椎体。

手术 11 个月后,他带着女儿登上了长城。

随着技术的突破,适用人群逐步增多,也为能够立法提供了基础。

2020 年 1 月 1 号,中国《定制式医疗器械监督管理规定(试行)》正式实施。这部法律对于我国个性化医疗发展具有重大意义。

首先,立法可以推动新技术快速发展。

对于新药和新器械,全世界通用做法是首先经过大样本的临床试验,充分验证有效性和安全性之后,才有可能审批上市。

但是个性化的器械,都是“唯一”的,很难适用于法规批准过的已有产品。

再说,罕见病和特殊缺损,本来病人数量就少,也很难凑齐足够的人数进行临床试验。

怎么办?

所以,在没有立法之前,为了挽救病人,医生的做法通常是将合适的病例纳入探索性临床研究,或者采取“同情用药”的方式进行救治。

但是,这些做法都不足以保证一项新技术的快速发展。

而且我国骨科 3D 打印植入物研究水平已经达到世界先进水平,如果没有法律的保障,这个优势可能稍纵即逝。

立法为新技术快速发展奠定了基础。

其次,立法可以让新技术更安全。

你也注意到了,新法规采取备案制,你可能会担心,这种做法,是不是“网开一面”,会不会降低标准,导致安全风险?

不会。法规规定了严格的质量管理规范,同时提出了设计开发,质量控制,以及追溯管理等等方面的要求。在保证个性化医疗快速发展的同时,兼顾了安全。

立法目的不是束缚技术创新,更是为新技术保驾护航,引导技术进步,规避安全风险。

因为技术和法律,终究是要为人服务的。

 

 划重点

1.《定制式医疗器械监督管理规定(试行)》正式实施,是我国个性化医疗制度化的首次突破。

2.标准化的3D打印降低了成本,可以满足更多病人的个性化需求。

3.立法为个性化医疗新技术的发展保驾护航,引导技术进步,规避安全风险。

 

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