通过增材制造改善患者预后

手术结果越来越多地受到国家卫生服务 (NHS) 和世界卫生组织 (WHO) 等组织的审查，他们审核结果并发布他们的发现。随着审查的增加，改善患者预后的压力也越来越大。任何手术的目标都是限制对患者造成的伤害。植入手术，无论是膝关节还是髋关节置换术，也不例外。

手术导板定制以获得精确结果

大多数植入手术包括使用切割导向器，使外科医生能够在手术过程中进行准确、最小的切割。通常，外科医生有一个工具包，其中包含各种尺寸的切口导向器，用于正确更换尺寸，这是一个繁琐的过程，需要熟练的外科医生正确放置植入物或零件&mda嘘；最佳功能和治疗的优先事项。这种一刀切的方法正在通过增材制造创新实现转型。

外科手术通常需要进行 CT 扫描手术前患者的解剖结构，建立他们身体成分的精确数字双胞胎。这种患者解剖结构的数字双胞胎有助于创建与患者的确切构成相匹配的一次性手术导板，以实现最佳、最小的切口和植入物的放置。这些指南可以帮助外科医生消除手术过程中的歧义。

西门子目前提供 Image-to-Implant 软件，该软件有助于在植入前对图像扫描进行自动过滤和修复生产植入物，以进一步完善手术计划过程。 Siemens Digital Industries Software 的所有产品都是 Xcelerator 产品组合的一部分，在该产品组合中，尖端软件产品被转化为解决问题的解决方案。

外科植入物的增材制造

传统制造方法外科植入物需要用多个零件铸造和加工。每个铸件都需要一个模具，单个模具的成本从 100 万美元到 500 万美元不等。一个模具可生产数千个零件，从而降低每个零件的成本并产生适当的投资回报。

医用植入物通常是铸造或机加工的，因为增材制造植入物获得了监管部门的批准在人体内永久或半永久使用是一个漫长而昂贵的过程。然而，这些传统的制造方法不适用于制造具有特殊晶格结构的植入物课程。这些结构通常被添加到植入物中，以促进骨骼生长以整合到植入物中。

推进数字材料

除了软件改进之外，材料的新发展正在进一步推动增材制造在医疗应用。数字材料涉及采用已知的物理材料，如钛，并使用印刷结构来改变该材料的行为特征。该零件仍然由纯钛制成。然而，它的行为方式与纯金属不同。例如，未来膝关节植入物的内部可能会打印出包含回弹系数的晶格结构，从而使膝关节能够缓冲植入物与周围骨骼结构的连接处。

虽然印刷植入物尚未普及，但我们看到突破性的技术和研究从增材制造创新发展而来。甚至标准做法使用大头针固定骨折的手腕或脚踝受益于增材制造的定制装配，并改善了愈合时间和质量。然而，任何新发现都有一个审查过程——这是必要的，但需要时间。一旦跨越测试和建立认证的障碍，我们最终将见证这项实验和投资的成果。

医疗行业进步

每年进行超过一百万次膝关节和髋关节置换手术在美国。整容手术延续了几十年来增加增材制造采用率的趋势。甚至有一天，身体部位或面部特征可以用生物材料打印出来。

增材制造的爆炸式增长采用它引起了对其技术可能性的大肆宣传，尤其是在医疗保健行业。然而，打印可循环使用 10,000 次或终生有效的人体部件是一项艰巨的任务。医疗行业正在经历一段幻灭期，对 3D 打印在短期内可能实现的预期与一些最初不切实际的预期有所不同。我们目睹了人们对将增材制造用于医疗目的的兴趣逐渐复苏，但全面采用需要时间。

未来的手术

每个手术都有独特的要求，具体给病人。因此，即使定制手术导板正在增材制造，仍然需要外科医生进行大量干预。手术将始终是一个定制的过程，每个患者和情况都是独一无二的，在个性化的基础上进行操作。

增材制造允许医疗专业人士可以在批量生产零件的成本之上以少量溢价制造大量尺寸的定制产品。在许多情况下，患者康复的质量和速度很容易证明为定制植入物和手术导板支付的小额保费是合理的。个性化增材方法的这种小幅增加可能会规避大规模生产节省的任何资金。

对于增材制造和定制医疗产品，这不仅是为了制造更好的产品，而且还推动了更好的患者治疗效果。所有类型的内科患者都可以成为增材制造定制的受益者，从而降低成本并获得积极的患者治疗效果。
Jim Thompson 是 Siemens Digital Industries Software 医疗器械和制药行业战略总监。