金屬列印希望 KOLN 3D輸出創意
癌症是本港三大殺手之一,其中骨癌亦是常見的癌症,患者往往需要切除相關組織,嚴重影響生活質素。
除了切除手術外,患者亦可以選擇金屬植入物,盡量保持活動能力,但價格較為高昂,而且經常受到技術限制,只能夠選取現成製品,未能夠做到客製化。
AI增加設計效率
本港初創公司KOLN 3D專注於金屬3D列印,能夠因應患者需要,量身訂製合適的金屬配件,減少需要切除的部分,以及提升手術的效率。
KOLN 3D創辦人及行政總裁丘榮豐(Edmond)是文科出身,畢業後擔任注塑機的銷售員,從而培養出對機械技術的興趣,後來還涉足技術研發及新產品開發等範疇。
「我50歲時,詳細考慮應該繼續打工,還是出來創業,後來在朋友介紹下,接觸到日本的金屬3D列印機,覺得非常有趣,最終決定創業。」
Edmond於2014年創辦公司,斥資逾400萬元,購入第一部日本金屬3D列印機,適逢科技園有意發展這方面的科技,同時能夠提供地方,因而建立合作關係,初期主力生產工業用的金屬3D列印產品,例如3D水路隨型模具。
2015年底,一名交通意外的傷者,足踝骨嚴重受損,醫療團隊計劃做融合手術,但是患者康復後,足部不能夠左右轉動,如果能夠訂製金屬植入物,可以更大程度地保持活動能力。
「傳統來說,金屬植入物主要由歐美廠商生產,醫院向這些廠商查詢,但一直未有回覆,後來聽聞科技園擁有類似的技術,因而找到我們。」
KOLN 3D為這名患者,以鈷鉻訂製金屬足踝骨,並於2016年進行手術,至今已成功完成六個案例,期間與醫院的醫療團隊合作改良設計,足踝骨由最初的實心,變成一個支撐,令重量減半,同時方便骨細胞生長。
KOLN 3D與本港的醫院合作多年,經已建立一個有利雙方溝通的醫療方案平台,由醫生提供手術部份的CT影像, KOLN 3D的技術人員將之轉化為3D立體圖像,然後繪製金屬植入物的設計圖樣,經醫生審閱及提出建議後再作改良,務求製作出最能夠符合患者需要的金屬植入物。
醫療方案平台引入人工智能,設計出自動程式,減少設計時間,隨著更多的數據學習,能令程式的準確度進一步提升。
輔助手術工具
金屬除可以代替人體組織外,還可以協助進行手術。
以改善O型腳的手術為例,醫生一般是徒手做,若果使用塑膠導板的話,下刀時容易變形或走位,而且X光片亦未能顯示,難以定位,若以金屬導板取代,可以提升穩定性,有助更快完成手術。
醫療儀器因應風險分為四級,KOLN 3D主攻第二級及第三級醫療儀器,金屬導板是第二級,是輔助性用品,手術完成後會拿掉;金屬足踝骨和其他骨骼是第三級,長留體內,而且一般可用10年或以上。
金屬醫療儀器主要有三種物質,包括鈷鉻、鈦金屬及不鏽鋼,工程師需要因應患者實際需要選取合適的物料。
KOLN 3D接觸過一個案例, 20多歲的患者發現肩胛骨有癌細胞,使用傳統方法的話,要整個肩胛骨連手部一併切除,嚴重影響日後生活。
醫療團隊與KOLN 3D的工程師合作,以鈷鉻製造金屬肩胛骨,這樣毋須切除手部,保持患者的活動能力;肩胛骨上有多個小孔,可讓骨細胞生長,令人體與金屬肩胛骨更好地融合一起。
KOLN 3D透過貿發局舉行的一帶一路活動,與哈薩克衞生部的國家癌病腫瘤中心簽訂合作協議,為該國的癌症病人,提供金屬3D列印技術。
雙方首個合作案例,是為一名盆骨癌患者製作受影響部分的金屬植入物,同時製作整個盆骨的塑膠模型,以及金屬導板及螺絲等,並且附上手術指引。
對方的醫生首先利用塑膠模型進行練習,了解整個程後才真正進行手術,結果令手術時間大幅減少,有助患者康復得更快。
以上提到的案例全部均是量身訂製, KOLN 3D打算量產個別產品,例如骨板,這是骨骼受傷後,用以固定位置的輔助工具,由於患者對骨板的需求大致相同,因此其公司計劃大量生產,隨時為醫生提供適切的產品。
「醫生告訴我們,患者在手術後72小時,需要承受極大的痛楚,主要是吃止痛藥和打針,我們便想到將骨板設計成中空,放入止痛藥,然後透過小孔慢慢滲出,舒緩患者的痛楚。」
人體組織再生
金屬植入物的製造工序是選取合適的金屬粉,然後以機器一層一層地列印,某些部分需要一個支撐點,製造完成後需要將之去除,所以需要進行打磨的後製工序。
「我們想到使用三隻機械臂協助完成打磨,其中一隻拿著製成品;另一隻負責轉位,還有一隻負責打磨,就像三個人一起工作。」
三隻機械臂的工作間是一個負壓室,金屬粉材不會隨處飄逸,全部沉在底部,而且使用低溫二氧化碳氣體取代切削液,免除處理使用過的切削液,減少碳排放,符合保護環境原則。
「我們計劃日後為醫院製作迷你版本,包括小型的金屬3D列印機及兩隻機械臂,方便醫生隨時列印導板應急。」
KOLN 3D由Edmond的私人資金成立,初期與廠家合作,經營相對困難;當公司開始與醫院合作,便申請創新科技署的「企業支援計劃」(ESS),先後兩次獲得審批,第一次用於研發半空心的足踝骨;第二次用於研發三隻機械臂進行的後製工序。
「我們正在第三次申請ESS基金,倘若成功獲批,我們便能夠著手研發針對醫院日常用途的迷你版本。」
此外, KOLN 3D參加了創新科技署的「夥伴研究計劃」,夥拍港大醫學院方欣碩醫生的骨科團隊,設計可以滲透藥物的金屬導板,造福更多患者。
瑞士醫生透過醫療方案平台與KOLN 3D取得連繫,並且快速回應他們的需求,因而令公司於兩年前在瑞士設立廠房,供應當地及其他歐洲國家的市場。
KOLN 3D在香港、內地、南韓、日本及德國等地取得多項專利,並於2018年開始參加日內瓦國際發明展覽,首年已取得銀獎,今年亦有計劃參加。
KOLN 3D和港大醫學院合作進行骨科器官晶片(Organ-on-a-Chip)研發,在器官晶片中集成人幹細胞類比人體骨骼肌肉組織,進行臨床前研發驗證,減少甚至替代動物實驗。
此外,現時金屬3D列印主要用於修補人體缺損組織,未能做到組織再生,KOLN 3D正與港大牙科開發新型的生物印表機,結合金屬和塑膠列印的優勢,以及生物列印製品促進人體組織再生的能力,構建下一代醫療3D列印解決方案。
「我們希望能夠物色到長遠的合作夥伴,目標是成為全球十大醫療列印公司,並且於五至七年內上市。」Edmond說。
企業創新指數
香港中文大學(中大)商學院亞太工商研究所響應政府推動創新,於2021年4月開發全港首個「企業創新指數」,該項目由中大亞太工商研究所常務所長張惠民教授發起,獲得創新科技署轄下「一般支援計劃」資助,經過18個月時間的籌備,近日發佈結果。
張惠民教授說:「香港企業的得分是63.17,若果60分表示合格,那麼香港企業在創新方面算是尚可。」
中大商學院構建了創新框架,並且製作評核問卷,通過不同機構,邀請大型企業及中小型企業參與,合共獲得超過100間大企業及近150間中小企參與。
中大商學院選出得分最高的20間機構,然後計算平均分,因而得出企業創新指數。
指數結果顯示,香港企業擁有不少共同價值,於數碼轉型、企業文化、人才管理、投放資源等方面的得分較高。
「香港經濟體以服務業為主,企業較少做硬淨的技術研究,這些工作大多由院校進行,所以企業的創新能力,可能教其他經濟體為低。」
在研究的過程中,商學院找到一個有趣的發現,大型企業於知識產權產出方面的分數偏低,低於25分,這印證了本港企業較少從事硬科技研究。
不過,本港中小企與知識產權產出所獲分數達40.7,因為近年不少院校注重科研,在政府相關機構如科技園、數碼港的協助下,將技術落地,轉化為產品和服務,並且推出市場。