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当隐形牙套遇到3D打印


http://china.toocle.com 2016年09月21日15:35 联泰科技  
生意社2016年09月21日讯 车间 里一排排联泰光固化3D打印机无声而紧张地运行着,每10个小时就有一盘排得密密匝匝的牙齿模型“出炉”,随后进入到透明牙套的加工环节…… 这里是位于嘉兴某工业园区的一个隐形牙套生产基地,每天,有成千上万个3D打印牙齿模型在这里面世,为全国各地的患者实现迅捷精确的隐形牙 套订制服务。 DSC05002_副本.jpg 本期,《3D打印世界》探访了中国最大的隐形牙套生产商之一——上海正雅齿科科技有限公司( 以下简称“正雅”),为你揭秘3D打印个性化技术如何挖掘口腔正畸这座“富矿”。 隐形牙套:为3D打印而生 正雅的生产车间仿佛一个忙碌的集散中心。货架上陈列着全国各地口腔医院和诊所寄来 的患者口腔印模,经过一系列精密的加工处理流程,做好的隐形牙套又从这里启程被发往医生手中。 IMG_0775_副本.jpg 正 雅总经理姚峻峰向我们介绍,整个隐形牙套的生产流程大致分为“印模-扫描-3D建模-数字化模拟矫正设计-3D打印牙模-牙套加工-清洗消毒”几大 环节。3D打印在整个流程中,主要承担着批量定制不同矫正阶段牙齿模型的功能。牙齿模型制作后,再利用热塑成型工艺将透明膜片包裹在模型上 ,从而制作出适合患者的隐形牙套。“通过对患者口腔数据的分析,我们医学部的专业人员会结合软件进行排牙设计,例如每次每颗牙齿移动0.2- 0.3毫米,或者扭转3-5度等,从而得到不同矫正阶段的口腔模型数据,再利用3D打印技术一次批量打印出来。” DSC05025_副本.jpg 通 常,一个患者需要更换30-40副左右的隐形牙套,通过对牙齿持续形成的轻力,达到矫正的效果。30-40副隐形牙套意味着需要打印30-40个矫正牙齿 模型,每个模型之间只有非常细小的差别。“如果采用传统加工方式,根本无法在短时间内为患者量身定做和批量化生产矫正模型。3D打印作为一 种数字化成型技术,能将任何数字化的设计转化为实物,而SLA 3D打印技术恰恰满足了个性化和批量生产这两种条件。可以说,隐形牙套是一个因 3D打印而生的行业。”姚峻峰解释。 22.JPG 十多年前,他的企业和国外同行同时起步,随着国内口腔正畸市场的方兴未艾,他的企业也正在迎来春天。 10年长跑,方兴未艾 2004年,姚峻峰从英国留学回国。当时他的父亲是国内一家专业生产定制型人工关节的企业负责人,已经开始采用3D打印进行个性化关节的打样, 这也让他对这个技术有着天然的亲近感。那一年,全球最大的隐形牙套生产商隐适美(invisalign)正在大洋彼岸兴起。姚峻峰敏锐察觉到这个市 场的巨大潜力,锁定了利用3D打印制作隐形牙套这个方向,并将父亲获得国家科技进步二等奖的《CAD/CAM个性化假体制造技术》做二次研发,引入 到口腔正畸领域的器械产品中来。 IMG_0828_副本.jpg 从2004年到2009年,姚峻峰率领他的团队从零起步,和当时国内的一些3D打印服务商合 作积累临床应用。2010年,正雅在大量临床案例基础上成功申报医疗机械生产证,并开始小规模在市场销售。2013年,是3D打印正式进入公众视野 的一年,也就是在这一年,正雅获得一笔天使投资,开始引入上海联泰的光固化3D打印设备并扩大生产规模。2015年,公司获得A轮投资,嘉兴的工 厂扩大至2500平米,员工人数达到190人。目前,正雅的病例达到一年7000-8000例,销售额近5000万,成为国内为数不多的佼佼者之一。尽管产品 销量在国内隐形正畸市场占有率已经达到25%,但姚峻峰谦虚地表示,相比已经占全球正畸市场四成份额的隐适美和它每年60万例病例的体量,正雅 “现在还只是他的零头,量还很小”。 打印过程-发光_副本.jpg DSC05106_副本.jpg 软件和设备: 缺一不可 隐形矫正是一种数字化医疗,如何实现精确地“数字化”?软件和设备支持缺一不可。姚峻峰特别提到了公司的医学部。具体来说,医学部需要根据数字化患者牙颌数据,以及患者的面相 、口内照、全口X光片、头颅侧位光片等,来评估患者口腔状况,并做模拟矫正设计。 DSC04844_副 本.jpg “和传统矫正方式不一样,隐形矫正有一个数字化转化的过程。医学部需要和临床医生及患者进行充 分沟通,帮助医生确定方案,将医生的想法变为现实。所以医学部设计人员既要懂得口腔正畸的技术,也要了解矫正的原理。这个团队可以说是正 雅最核心的部门。” 目前,公司拥有一支由20多人组成的软件研发团队,其开发的多项核 心软件技术获得国家软件著作权登记。自主研发软件包括数字化正畸设计、颅骨影像测量、个性化托槽设计等三款软件产品。截止目前,公司拥有 各类知识产权近100件,其中,发明、实用新型、外观设计专利或专利申请数70余件,计算机软件著作权登记近10件。 在打印设备的选择上,由于需要高强度持续运转,打印效率和稳定性无疑 是最关键的。姚峻峰介绍,公司最早购买的某国外厂商的喷射式打印机,但打印喷头容易劳损,维护成本非常高。通过各种比较,最终他们选择了 联泰的光固化3D打印机。“光固化3D打印层厚精度可以达到0.1毫米,完全能满足牙齿模型的打印要求。成型面尺寸较大,一次可以打印一百多个牙 齿模型。光敏树脂材料相对成本较低,强度较高,基本没有毒性。无论从成本、精度、效率、稳定性和安全性来看,SLA都是不二选择。国外的龙头 企业隐适美采用的也是类似的光固化技术。”他尤其提到了3D打印设备的服务,“设备在出现故障时及时维护,并根据我们的反馈进行各种改进, 对于企业生产稳定及产品性能提升很重要。” DSC04974_副本.jpg 风头 正劲的3D打印齿科应用 根据一份市场报告,2015 年3D打印在牙科行业的市场规模为7.21亿美元,主要应用于制造牙冠、牙桥、牙科模型和隐形矫正器。预计到2016年,3D打印在牙科行业的市场规 模将达到9.78亿美元,2020年将超过23亿美元。 这个趋势 在姚峻峰所在的企业也得到了验证。他认为,随着社会生活水平的提升,口腔正畸需求量正在快速增长。如全国最大的民营口腔连锁拜博通过联想 投资,短短两年时间规模达到了200家。相比传统正畸方法,隐形牙套因为佩戴美观舒适便利,受到青少年、白领等人群欢迎。同时,因为降低了医 生对临床技术的要求及维护成本,也受到医生的认可。 DSC05147_副本.jpg “国内市场才刚刚起步。”姚峻峰举了个例子:“美国青少年口腔正畸比 例30-40%,而中国一个班上50个学生可能只有1个会去做,比例非常低。从我们接触的医生群体来看,正畸的患者数量这两年是逐年翻倍的。同时透 过隐适美在全球的销量,以及正雅和国内其他同行的销量来看,近年来业务量也是100%增长。随着国民生活水平的提高,我们预计隐形矫正市场将 迎来爆发式增长。” 除了隐形矫正外,用3D打印技术制作 牙冠、牙桥、义齿等也正在齿科领域兴起。 3D打印未来将扮演什么角色? 姚峻峰认为, 要满足未来大批量的快速生产,一定要改变企业劳动密集型的现状,提高整个生产流程包括3D打印的自动化水平。“3D打印是一种个性化生产,而 个性化生产没有统一规格,因为每个患者的牙间距离都是不同的。要提高生产效率、保证质量、压缩成本,就要求我们在生产过程中尽量标准化和 自动化,排除人为因素。”目前公司新引进的一批机器人正在调试中,他的目标是一年后,实现人员减少一半、产能一倍。 “隐适美基本上全部实现了自动化,从3D打印出来后到矫治器加工到清洗 包装已经全部自动化。80年代我们看国外彩电、汽车生产线,觉得很高大上,这些年我们自己已经将这些变成了现实。隐形牙套也可以做 到。” 他坦言,目前利用3D打印技术生产隐形牙套整个过程还是比较繁琐,如果3D打印材 料足够先进,可以直接打印透明材料,将是“最终方向和最理想的状态”。但这需要材料既能满足3D打印需求,又能满足生物相容性、弹性等要求 ,对材料的要求将非常高。而材料作为一门基础学科,国内现阶段还比较薄弱,这也是制约3D打印行业发展的一块短板。 据介绍,目前整套矫正器的成本为万元以内,面向终端消费者大概在3-5万 左右。美国临床收费大概5000-7000美元,相当于当地一个白领两个月工资。相对传统托槽式矫正器万元左右的售价,隐形牙套价格在中国相对而言 还较高。“一方面是3D打印作为一种新技术使用成本比较高,另一方面是医生执医成本高,需要长时间的服务周期和人力成本。但是我相信随着技 术进步、材料价格的下降,价格一定会有下降空间。” 他 相信作为一项新兴技术,3D打印本身在效率提升上还有很多文章可以做。“牙模是中空打印,但因为目前光敏材料在打印薄壁模型时强度不够,所 以打得比较厚。如果材料足够坚硬,打一毫米就够了,可以节约大量成本和时间。”“现在交货周期在6个工作日,如果能通过3D打印速度的提升及 整个流程自动化的提升,降低到5个小时、3个小时,实现今天取模,明天交货,就可以最大程度压缩患者等待周期。” 与此同时,他也在思索,如何通过提升软件效率提高自动化程度。谷歌人 工智能“AlphaGo”战胜人类围棋高手给了他很大启发,人工智能是基于海量棋谱等大数据上的算法实现的。“矫正排牙设计是否能通过大量病例数 据,找到和患者类似的方案做为参考,而减少人工干预,实现自动排牙呢?这个环节以后一定会实现。” 目前,隐形矫正在国内市场的份额还不到5%,而美国这个数字是20-25%,预计将来可达到50%。“ 参考美国,我们还有很多倍去翻,空间很大。”姚峻峰说道。

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