中正大学加减整合技术 客制化医疗植入物

【大纪元2025年06月13日讯】（大纪元记者李撷璎台湾嘉义报导）台湾老年人口呈快速成长，医疗照护需求亦同步成长，精准医疗已成为现代医学不可或缺的发展方向。然而，台湾医疗产业在疗程规划技术及先进制造技术上，长期仰赖国外系统，缺乏相关核心技术的自主开发能力，导致医疗成本高昂且难以实现真正的客制化治疗。

为突破此瓶颈，中正大学前瞻制造系统顶尖研究中心团队长期深耕数位医疗领域，积极整合医、工、产等三大领域资源，成功开发多项创新技术，为台湾精准医疗产业注入新活力。

本研究团队以机械工程学系特聘教授姚宏宗为核心，整合机械系刘德骐、林派臣及蔡忠佑等教授的研究能量，并结合校外跨领域专家资源。团队已与嘉义、台南地方型医院及相关产业建立紧密合作关系，致力开发加减整合制造系统，结合金属积层制造（加法）与五轴精加工（减法）技术，为客制化医疗器材提供完整解决方案。

关键技术突破与应用成果

钛合金3D列印肋骨专用自锁式骨板

前瞻中心表示，传统骨折治疗使用标准规格骨板，往往难以符合个别患者的解剖结构差异，导致手术复杂度增加且术后恢复效果不佳。团队以创新的技术，结合CT影像重建技术与先进的原位热处理积层制造技术，成功开发出客制化钛合金肋骨骨板。这项技术透过SLM原位热处理制程，显着减少传统制程时间达50%，同时解决积层制造在列印长薄物件时容易发生的热翘曲问题，大幅提升产品质量与临床适用性。

客制化钛合金椎体支架

脊椎融合手术是治疗脊椎疾病的重要方法，但标准化的椎体支架往往难以完美贴合患者的脊椎结构。本团队利用钛合金SLM技术及自行开发的客制化医疗产品CAD/CAM软体，根据患者的医学影像，量身订制每个椎体支架的尺寸、形状与前凸角度。特别值得一提的是，透过骨密度分析设计掏空结构，达到减重40%以上的同时，还提升了骨整合效果，为患者提供更轻巧舒适且生物相容性更佳的植入物。

先进人工膝关节制造

人工关节置换是骨科医学的重要领域，研究团队在人工膝关节开发创新的制造方法，透过“减加整合”和“加减整合”两种模式，能分别适用于胫骨和股骨组件的制造。其中，胫骨组件先以五轴加工完成板结构，再以金属积层制造在表面堆叠植入结构。股骨组件则先以积层制造完成复杂曲面的粗胚，再以五轴精加工完成表面精修。这种先进的加减整合制造系统结合了中空仿生晶格结构设计，既能减轻组件重量，又能提升人工关节的生物相容性和使用寿命。

数位虚实整合技术支持

为支持上述医疗产品的开发与制造，中正大学团队建构出一套完整的数位虚实整合技术体系。首先，开发客制化CAD/CAM系统，涵盖从医学影像重建到制造路径生成的完整软体流程，并支援中空仿生结构设计与误差补偿。其次，建立CAE生医结构评估系统，运用有限元素法（FEM）进行植入物强度分析，确保其与人体骨组织的刚性匹配，有效避免应力遮蔽问题，并整合晶格结构模组，以达成轻量化与强度并存。制程监控方面，团队开发金属三维扫描与SLM粉床即时监测技术，提升制造品质与精度；对于五轴加工，亦建置即时切削力分析与热变形补偿功能。最后，藉由异质设备机联云架构串联各式制造设备，实现资料整合与安全控管，迈向智慧制造目标。

未来发展方向与愿景

中正大学前瞻中心研究团队计划在现有成果基础上，进一步发展即时切削力App、功能性列印晶格结构设计及晶格型支撑架等技术，目标是使即时切削力预警准确率达90%以上，晶格结构强度提升15%以上。此外，团队也致力于扩大应用范围，从南部地区拓展至欧美市场，提供高端医疗之产品设计与制造服务。藉由产学研合作模式，不仅能提升台湾医疗产业的技术自主性，更能推动在地产业发展，建立面向欧美的高端医疗服务与医疗产品制造中心。

通过先进制造技术与医疗应用的深度融合，中正大学前瞻中心研究团队成功开发了多项创新技术和产品，为台湾精准医疗产业奠定了坚实基础。这些技术不仅能提升医疗品质，也能降低成本、缩短制造时间，为患者提供更精准、更个性化的医疗解决方案。在产学研合作的模式下，台湾精准医疗产业有望成为亚太地区的重要枢纽，为全球医疗健康事业做出更大贡献。◇

责任编辑：昌英