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數字化技術在口腔醫療器械領域應用探析

  • 2021-01-05 11:51
  • 作者:王成勇 劉志華 王焱輝
  • 來源:中國食品藥品網

  隨著國民經濟水平的提升、計算機技術的飛速發展,口腔醫學模式逐漸由傳統診療向數字化精準診療轉變。利用數字化技術實現精準、高效、舒適的個性化口腔診療已成為口腔醫學未來的發展方向與客觀需求。


  有關數據顯示,我國口腔患者診療人次呈現逐年上漲趨勢,相關醫療服務需求總體處于增長階段,口腔醫療服務市場規模不斷擴大,未來口腔醫療行業市場前景十分樂觀。


  我國口腔行業市場規模


  隨著口腔醫療行業市場的不斷發展,到2024年,我國口腔醫療行業市場總體規模將達到1700億元以上(見圖1)。與全球水平相比,我國的口腔醫療器械基礎薄弱,規模較小,發展滯后,大多數的高端設備與高端醫療器械以進口為主,相關技術、軟件和設備相互捆綁,導致治療成本過高。我國要想在這種局勢下有所突破,必須要在數字化技術領域有所突破,提高我國數字化口腔技術以及產業的水平。


圖1


  口腔醫療器械數字化技術應用


  (一) 口腔三維數據采集技術


  近年來,隨著CBCT(錐形束CT)、三維光學掃描、計算機軟件等數字化技術的發展和引入,三維數據掃描技術可以實現更加逼近客觀、真實世界的診斷分析,三維數據掃描技術在口腔中的應用主要是數字印模技術和口腔CBCT掃描技術。


  數字印模技術


  數字印模技術主要分為直接法和間接法,分別是口內掃描與牙列印模掃描。相比牙列印模掃描,口內掃模具有誤差小、效率高、舒適度高等優點,目前口內掃描技術已經成為數字化口腔領域中重要的診療流程和常用口腔三維數據采集手段。近年來,全球口腔掃描儀市場發展迅速,2013~2017年平均增長率為16.33%。2017年,全球口腔掃描儀收入近1.89億美元;實際銷售約10500臺,現階段我國口腔門診的口內數字掃描儀仍以進口設備為主,其中包括德國Sirona的CEREC 系列、丹麥3shape的Trios系列、美國3M的Lava C.O.S和以色列Cadent的iTero系列。


  近年來,我國自主研發的口內掃描技術發展非常快,據不完全統計,截至2019年12月30日前,在我國注冊的口內數字掃描儀有12家17款不同型號,出現了廣東朗呈、先臨三維科技、深圳市牙翼科技、深圳愛爾創科技等國產口內掃描儀代表企業。目前我國口內掃描技術仍在不斷成熟,相關產品將進一步提高配準關系與掃描精度和色彩逼真度,更好地為技師與患者服務。


  口腔CBCT掃描技術


  CBCT技術發展歷史悠久,它代表著臨床口腔醫學數字化技術的飛躍式發展,現已廣泛應用于牙科種植手術前的診斷與設計以及牙周疾病、牙體牙髓病等口腔醫療中。截至2019年12月30日不完全統計,已有15家國產廠商的CBCT注冊,如美亞光電、北京朗視、博恩登特、菲森、優醫基等。我國在CBCT技術和產品研發上起步遲,技術落后,但近年國產品牌發展迅速,部分國產CBCT核心參數與國外同類產品的對比見表1。


表1


  經測算,2019年國內CBCT銷量達5000~6000臺,市場規模約20億元,滲透率接近14%。目前我國口腔CT市場已逐步實現進口替代,像美亞光電、北京朗視、菲森、博恩登特等國產CBCT占據了45%~60%的國內CBCT市場。其中,美亞光電在2019年全年累計訂單數超過1700臺,占據了國內約30%的CBCT市場份額,是國內CBCT最大供貨商。到2025年,國內口腔CBCT的市場規模有望達70億元。但我國在高端產品領域仍缺乏足夠的競爭力,發達國家和地區CBCT的滲透率在30%~35%。因此,國內CBCT市場依然有著巨大的發展空間。


  (二) CAD/CAM系統


  CAD/CAM技術是指計算機輔助設計與計算機輔助制作技術,現階段,全球常用的口腔CAD/CAM系統分別為CEREC、EVEREST、PROCERA和CERCON系統(見表2)。深圳愛爾創公司自主研發了國內首套CAD/CAM加工機UPMILL4022系統,隨著產品的更新換代,其研發的UPMILL系列產品具備更高的性能和品質,能短時間內實現修復體的制作(單顆蠟牙的平均加工時間約4分鐘)。口腔CAD/CAM技術已被廣泛用于口腔修復體的設計制造等領域,并逐漸取代傳統鑄模的口腔醫療方式,未來牙科椅旁CAD/CAM技術將成為國際口腔修復加工技術的主流。


表2


  (三) 3D打印技術


  3D打印技術作為一種帶有顯著數字化特征的快速制造技術,能完美配合CBCT與口內掃描等技術,通過患者數據流把診斷、設計、生產等環節給串聯起來。3D打印技術已成為數字化口腔研究熱點之一。


  現階段,我國已形成博力邁科技、迅實科技、十維科技、漢邦科技、廣州黑格智能科技、西安鉑力特、瑞博醫療科技、以及華曙高科等國內知名口腔3D打印設備廠商以及個性化口腔醫療器械供應商。可用于口腔醫學領域的3D打印技術分別為光固化成形、燒結成形和熔凝成形三大類,其制造模式主要有3D打印工業生產模式以及椅旁數字化應用模式,前者主要以工業型3D打印設備為主,可批量生產,同時具有打印精度高、表面質量好等優勢,主要應用于全口義齒、可摘局部義齒與支架、種植義齒、骨缺損植入物等金屬或陶瓷方面制作;后者椅旁數字化應用模式是基于開放式流程,配置桌面級打印設備,具有很高的靈活性,主要應用于口腔手術模型、手術導板以及正畸牙列模型制造。


  (四) 手術導航系統


  近年來,口腔手術導航技術已經初步應用于口腔頜面外科手術與口腔種植手術中。導航軟件系統與光學跟蹤定位系統是手術導航系統關鍵核心技術,目前,我國導航軟件系統多為自主研發,但光學跟蹤定位系統大部分依靠國外成品設備。因此,我國口腔手術導航系統還未做到完全國產化;口腔數字化動態導航技術能夠實時呈現患者口腔解剖結構,全程監控手術器械末端的位置,通過更精準的配準方式以進一步提高系統的準確性及反應性,實現手術的精準治療。


  (五) 人工智能


  人工智能(AI)是應用計算機軟硬件,模擬、研究和開發人類某些智能行為的理論、方法和技術。醫療健康領域是 AI 最重要、最有潛力的應用領域之一,同時也是數字化口腔發展的一大熱點。近三年,我國醫療人工智能市場規模增長迅速(見圖2),形成了人工智能語音門診病歷采集系統(科大訊飛)、PrimeDentalTMAI口腔影像質控系統(DeepCare)、口腔影像AI輔助診斷系統(科大訊飛)、以及智能導診機器人等特色產品系統。


圖2


  人工智能在醫療健康領域的應用主要包括輔助醫師診斷、患者健康管理、醫院數據管理、生物醫藥研發、以及手術替代等。但目前AI技術并不完善,只能進行一些簡單功能的應用。統計發現,目前我國大多數初創企業的人工智能產品以輔助檢測為主,而其它細分業務又涉及影像學和信號處理科學、語音學等學科。同時我國醫療人工智能產業存在落地和商業化模式不成熟問題,如何實現商業化仍然是難題。


  (六) 口腔醫療機器人技術


  口腔手術機器人系統融合了視覺傳感、術前CBCT數據分析、力學傳感、三維可視化以及微型機器人等先進技術,實現三位數字圖像重構,口腔內部解剖的空間測量與判讀、手術器械工作路徑規劃,術中導航,實時監測、跟蹤患者移動,提供觸覺感知與多感官反饋等功能,保證安全順利完成手術。


  近年來,我國醫療服務機器人市場規模不斷擴大,2018年中國醫療服務機器人市場規模為18.4億美元,2019年為22億美元。經過多年的發展,手術機器人從實驗室走向臨床,應用效果較好。當前我國口腔醫療機器人缺口很大,具有廣闊的發展空間。未來從實際需求出發,推動口腔醫療機器人向著微型化及異形結構發展。


  (七) 混合現實技術


  混合現實技術(MR)包容了VR和AR。MR技術具有良好的醫療應用前景,在骨科、心血管外科等學科領域已經得到廣泛應用。


  MR在口腔醫療中還處于起步階段。2019年,武漢協和醫院口腔科賈玉林教授在MR輔助下,成功完成左側顱底腫瘤切除。同年,空軍軍醫大學口腔醫院田磊主任團隊應用MR確定了顱頜面畸形手術治療方案,并完成手術。現階段MR在我國口腔醫療中的實際應用例數較少,但在未來更加細分的醫學領域,它將為醫師提供更具價值的影像學信息,還能幫助臨床醫師更好地理解手術操作,提升和優化專業技能,服務患者。


  (八) 云服務與5G通訊


  云服務與5G通訊技術將口腔診療的數字化設備進行聯網管理,實現遠程監控、遠程會診與辦公以及病患數據云服務管理,進一步改善醫患技的溝通和交流,提供更好的口腔臨床服務。同時,云服務與5G通訊技術可以更好地將口腔三維數據采集設備、口腔醫學數字化設計軟件、口腔數字化加工設備及其它數字化技術無縫集成,形成一個完整的數字化口腔醫療器械的加工流程及治療方案。


  利用數字化技術全面提升我國口腔臨床診治水平,滿足患者對口腔系統生物、功能與美學三位一體的個性化、精準化治療需求,是我國口腔醫學發展的必然趨勢。從數字化口腔醫療整個過程來看,未來,CBCT、3D打印、AI技術/CAD/CAM、醫療機器人等數字化技術將會更緊密地結合在一起,構成口腔臨床完整的數字化治療體系。同時,口腔數字化技術將有助于實現以患者為中心的個性化、智慧化口腔診療,并可規范醫療行為、減少資源浪費、降低地區差異,有利于推動我國口腔醫療的均衡健康發展。【本文選自“醫療器械藍皮書”《中國醫療器械行業發展報告(2020)》(主編:王寶亭 耿鴻武)】


(責任編輯:張可欣)

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