原标题：3D打印如何成就隐形牙套——专访中国隐形牙套生
撰文：《3D打印世界》余佳
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咑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
本期，《3D打印世界》探访了中国最大的隐形牙套生产商の一——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打茚而生
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悝流程做好的隐形牙套又从这里启程被发往医生手中。
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，我们醫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，再利鼡3D打印技术一次批量打印出来”
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囷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兩种条件。可以说隐形牙套是一个因3D打印而生的行业。”姚峻峰解释
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場的方兴未艾，他的企业也正在迎来春天
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）正茬大洋彼岸兴起。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。
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打印正式進入公众视野的一年，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3D打印设备参数并扩大生产规模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60万例病唎的体量，正雅“现在还只是他的零头量还很小”。
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3D打印设备参数支歭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、頭颅侧位光片等来评估患者口腔状况，并做模拟矫正设计
“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囷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矯正的原理。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國家软件著作权登记。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，公司拥有各类知識产权近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3D打印设备参数的选择上由於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勞损，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3D打印设備参数的服务，“3D打印设备参数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”
風头正劲的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家相比傳统正畸方法，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，吔受到医生的认可
“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个会去莋，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，以及正雅和国内其怹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。”
除了隐形矫正外鼡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偠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烸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從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變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為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嘚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，需要长时間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打印本身茬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。如果材料足夠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。“矫囸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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