《浙商》杂志  张名豪

西安交通大学李涤尘团队攻克了利用3D打印构建个性化骨替代物的一系列设计和制造的技术难点，实现了骨替代物的精确个性化适配，使我国在这一领域走在国际前沿，推动了3D打印技术在个性化植入物制造中的应用。

骨替代物是骨缺损修复的关键产品。数据显示，我国每年骨缺损患者高达300多万名，其中颅颌面骨缺损占20%左右。颅颌面骨形状复杂、个体差异大，现有手工塑性方法难以实现精确个体适配，严重影响术后生理、心理康复。

长江学者特聘教授、西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室主任李涤尘团队攻克了利用3D打印构建个性化骨替代物的一系列设计和制造的技术难点，实现了骨替代物的精确个性化适配，使我国在这一领域走在国际前沿，推动了3D打印技术在个性化植入物制造中的应用。

“未来的创新设计不能停留在传统机械设计，而是要把外形设计、功能设计、材料选择、工艺选择综合考虑在其中。”李涤尘对《浙商》记者表示，创新设计将朝着综合体现整体性能、代表产品综合实力的方向发展。

领先国外10年

传统的颅颌面骨替代修复过程是手术切开后，医生根据经验手工弯制骨金属替代物，其医疗效果取决于医生的经验和钳工水平。关键难题是现有鈦板鈦网只能实现简单修复，手术不当会发生替代物断裂和溢出等情况。而许多颅颌面骨因形状复杂，个体差异大，传统方法无法修复。因此，个性化替代物设计制造成为临床医学迫切需要的技术。

解决这些问题，发展出路是推进先进制造技术与临床医学结合，开展颅颌面骨替代物的数字化设计、快速成型制造、生物力学、组织再生等新基础研究和技术发明，实现个性化颅颌面骨替代物的数字化设计与快速制造。

基于上述研究思路，李涤尘团队从基础研究、关键技术发明、系列产品开发应用等几个方面开展研究。通过揭示颅颌面骨生长的最佳应变与替代物结构的关系，发明个性化颅颌面骨替代物原位设计方法和快速成型制造技术，发明仿生微观结构设计成型一体化技术，开发颅颌面骨替代物及其制造装备，在医院推进临床应用。

“我们自1999年第一个获得该方面的国家自然科学基金资助，历经16年研究工作，创新了个性化颅颌面骨替代物设计制造技术，并实现了临床应用。”李涤尘说。

据介绍，项目发明的个性化颅颌面骨替代物和制造材料通过了相关部门检测，研究的临床实验通过医学伦理委员会的审查。项目在设计、制造、器械、装置等4个方面取得技术发明，研发了金属材料、生物材料、骨材料3类材料的成型技术，开发了个性化颅颌面骨替代物、快速成型装备新产品，实现了先进制造技术支撑医学发展这一目标。

创新设计是一种综合体现

别看3D打印听起来简单，实际上运用起来很复杂。李涤尘告诉《浙商》记者，项目团队为了解决个性化替代物的快速制造难题，共发明出了个性化替代物的三种快速制造方法。“此外，我们还发明了基于患者影像数据和最佳骨生长应变结构的个性化颅颌面骨替代物的原位设计方法，个性化颅颌面骨替代物的弹性化结构设计方法，个性化颅颌面骨微观结构的仿生设计制造方法以及个性化颅颌面内置牵张成骨器。”李涤尘透露，上述关键技术发明和应用，共获得授权发明专利18项。

“有技术难点、政策难点，但是能让百姓获益。”李涤尘表示，从技术角度来看，人工假体的设计与传统机械设计有非常大的差异，并非如传统印象要把其设计得越结实越好，而是要将其设计成具有一定弹性结构，便于促进人体骨组织生长。

2001年中国实施世界首例3D打印个性化骨替代物病例，早于国外同类技术10年，完成了许多过去难以修复的复杂病例，引领了增材制造技术在口腔颌面外科的普及。研究成果应用临床案例达到1万余例，并获得2014年度国家技术发明奖二等奖。

采访中，李涤尘也呼吁政策上的引导和支持。他告诉《浙商》记者，自2006年起他们就向相关部门提交了申请，但至今仍在审定中。3D打印的设计与制造重点要解决的是非常规化的产品。李涤尘认为，3D打印并不能替代一切加工技术，而是应该重点解决快速化个性制造复杂结构的问题，至于需要大批量生产的产品，自有低成本生产的办法。

“虽然存在市场需求，但是因为监管机构仍没有制定相关标准，使得产品不能形成应有市场价值。”李涤尘认为，“我们是没有创新的产品、创新的思想、创新的人才，还是没有创新的文化和机制？这个问题不反思，就会永远跟在美国后面走。”

如何理解和把握创新设计？李涤尘表示，在国外更多的创新设计是将人文与工程设计进行巧妙的融合；而国内着重培养的是专业化人才，并不能适应创新设计的需要。他提出，创新设计应该将人才培养放在第一位，只有培养出具备综合素质，有精益求精的精神，有尖锐眼光的人才，才能真正创造出好产品。