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看 3D Systems 如何玩转 3D 医疗
2015年11月15日    评论:    分享:
    来源:广证恒生新三板团队
    作者:袁季,邱翼
    数据支持:黄承琰、于丽华、刘慧娥

    要点:

    一、3D Systems 布局医疗健康,2014 年增速超 80%

    3D Systems 在过去近 20 年保持手术方案规划和个性化医疗解决方案领域的前沿位臵。近年来,公司借助并购 Medical Modeling、Simbionix 和 LayerWise,进一步完善 3D 医疗类产品组合,提升了个性医疗的服务能力。

    得益于医疗服务的扩张发展,2014 年 3D Systems 在该领域的收入为 1.29 亿美元,较 2013 年增长了 80.33%,且毛利高于其他业务;公司整体收入 6.54 亿美元,增速达 27.3%。



    二、Medical Modeling:15+年专注编织 3D 医疗定制服务网

    Medical Modeling 基于医疗成像、手术模拟和增材制造技术,提供个性化手术治疗方案服务,覆盖计算机虚拟手术规划、手术模拟操作模型打印、医疗器械和植入物定制化制造三大环节。2014 年 4 月,3D Systems 以 6902 万美元对价收购 MedicalModeling100%股权,合并后成为 3D Systems 在医疗健康服务领域的重要组成部分。

    三、Simbionix: 医疗培训模拟产品与服务的领军人

    Simbionix 是全球医疗培训模拟产品与服务的领导者,提供全方位的医疗培训模拟器、面向手术预演和规划的培训室以及模拟器课程管理系统,可被应用于仿真中心、医院、学校和其他教育机构。2014 年 8 月,3D Systems 公司以 1.21 亿美元对价收购Simbionix 公司 100%股权。

    四、Layer Wise:金属打印专家一举攻下骨科牙科和高端装备

    相比 Medical Modeling 和 Simbionix 纯正的医疗 3D 打印基因,LayerWise 的独特之处在于以自主研发的金属打印技术为核心,将打印服务的下游拓展至骨科外科手术、牙科义齿种植和工业装备制造修复。2014 年 9 月,3D Systems 公司以 4,193 万美元对价收购LayerWise100%股权。

    正文

    本文分析了 3D Systems 的业务框架和并购策略,认为其起家于核心中游技术,利用并购加快商业化。自 2014 年起,公司以“深耕重点垂直市场,打通全球销售渠道”作为重点,向医疗健康、先进制造、文化创意等垂直应用领域延伸,扩大 3D 打印的下游市场空间。

    本期 3D 打印主题研究,我们将深入剖析 3D Systems 在医疗健康(Healthcare)这一垂直领域的布局,以期展望国内 3D 打印的发展机会。


    一、3D Systems 布局医疗健康,2014 年增速超 80%

    医疗服务业内领先,涵盖虚拟培训和器械打印。过去近 20 年,3D Systems 都保持着在手术方案规划和个性化医疗解决方案领域的前沿位臵。公司通过并购 Medical Modeling、Simbionix 和 LayerWise,强化了 3D 医疗类产品组合,大大提升了个性化手术、个性化医疗和牙科器件的服务能力。公司提供的医疗健康解决方案包括手术虚拟和训练用的虚拟手术计划(VSP®)和 3D 打印解剖模型、手术器械和医疗设备的端到端服务,已为数以万计的复杂医疗案件实现快速医治,并有效改善康复效果。


图表1 3DSystems 医疗健康业务及子公司结构


    医疗服务增速超 80%,带动 3D Systems 快速成长。公司的医疗健康业务收入包括与其相关的打印产品、材料销售和服务提供。据公司年报披露,医疗健康类业务是公司增速最快的垂直领域。2014 年 3D Systems 收入为 6.54 亿美元,年度增长 27.3%;医疗服务领域的收入为 1.29 亿美元,占公司年度收入的 19.8%,较 2013 年的 0.72 万元增长了 80.33%。其中第四季度同比增长 96.0%,单季度收入达 0.43 亿美元。得益于医疗服务的高毛利率,2014 年 3DSystems 服务类业务的毛利增长了 39.4%达到 0.99 亿美元。

    二、Medical Modeling:15+年专注编织 3D 医疗定制服务网

    2014 年 4 月,3D Systems 以公允价值 6902 万美元收购 Medical Modeling100%股权,其中 5153 万美元由现金支付,其余 1750 万美元以增发的 30 万股股票支付。

    Medical Modeling 引领个性化手术前沿,提供手术虚拟辅助和定制化医疗器械打印服务。

    公司基于医疗成像、手术模拟和增材制造技术,提供个性化手术治疗方案服务,覆盖计算机虚拟手术规划、手术模拟操作模型打印、医疗器械和植入物定制化制造三大环节,辅助实现最先进最具挑战性的面部骨骼重建、头颈部骨骼修复等外科手术。

    主营业务一:手术虚拟规划(VSP®)提供三维可视化图像,减少临床操作失误。基于VSP®服务,患者患处数据以三维可视化形式展示,外科医生可异地在线规划手术,器械设计团队则为患者定制个性化手术器件。VSP®正成为骨科、颌面部修复的标准流程。目前,MedicalModeling 的 VSP®服务主要涵盖四个分支:

    (1)正颌外科手术:结合 CT/CBCT 图像和咬合数据构建三维模型,主要用于正颌外科手术;

    (2)头颈部重构:最常用于下颌或上颌重建,此外还能用于外伤修复、先天性缺陷或面部骨骼肿瘤;

    (3)耳部正畸:自体耳再造数字规划解决方案,包括软骨重构规划、3D 缝合指南和三维耳部塑形定制;

    (4)牵张成骨:解决方案包括截骨线位臵的设计,以及植入牵张器的牵引方向、安放布局的规划。


图表2 Medical Modeling 的 VSP®服务示例

    主要业务二:解剖模型服务(Anatomical Modeling)专注于手术部位模拟操作模型的打印。心血管、面颌部手术涉及复杂的神经和血管组织,手术中出现意外将造成严重后果。为降低手术风险,Medical Modeling 基于 CT/CBCT 等的扫描数据,利用 3D 打印技术为外科医生提前打印病人手术部位的解剖模型。外科医生可在打印模型上进行模拟手术,提前详细规划手术流程和应急预案,并与病人进行形象的沟通。目前公司提供的模拟操作模型划分为五个子品牌:

    (1)ClearView™:高精度骨骼解剖模型,半透明伴以深红着色突出,光固化技术打印,可在无菌区使用;

    (2)OsteoView™:成本较 ClearView™低,外观为不透明白色,彩色喷印(CJP),仅限非无菌区使用;

    (3)CardioView™:专为复杂心血管手术而设,全彩三维模型是术前规划、教研、植入测试的理想模型;

    (4)ArthroView™:专为整形外科手术而设,外观为不透明白色,光固化技术打印,可在无菌区使用;

    (5)AccuDental®:专为牙科植牙手术而设,使用 PolyJet 技术打印,可用于骨移植规划、牙科重建等。


图表3 Medical Modeling 的解剖模型服务示例 

    主要业务三:整合 SLA、CJP、PolyJet 和 EBM,布局二三类医疗器械。Medical Modeling提供的三维医学解剖模型主要基于 3D Systems 掌握专利的 SLA(光固化成型)、CJP(彩色粉末喷印)技术和 Stratasys 掌握的 PolyJet(液态树脂喷印)技术,打印成品一般用于体外术前术中的模拟规划和操作训练。此外,Medical Modeling 基于 Arcam 掌握的 EBM(电子束熔炼)打印具多孔结构的钛合金构件,可作为定制化外科手术植入物,有助其 3D 打印业务从体外解剖模型向体内植入物延伸。

    15+年专注医学成像应用,织起 3D 医疗定制服务网。得益于 15 年来在众多手术细分领域的研发和制造经验,Medical Modeling 建立起了基于医学成像能力的手术虚规划和解剖模型打印服务体系。从 CT/CBCT 的扫描数据出发,首先是三维模型的可视化显示和在线虚拟规划,其次是手术模拟模型的定制化 3D 打印,再次是手术植入物的个性化 3D 打印,Medical Modeling 在手术规划和医疗器械中扮演着愈发关键的角色,成为 3D Systems 在医疗健康服务领域的重要组成部分。

    三、Simbionix: 医疗培训模拟产品与服务的领军人

    2014 年 8 月,3D Systems 公司以公允价值 1.21 亿美元收购 Simbionix 公司 100%股权,全部由现金支付。

    Simbionix 是全球医疗培训模拟产品与服务的领导者,通过模拟课程培训提高临床表现,优化手术结果。公司提供全方位的医疗培训模拟器、面向手术预演和规划的培训室以及模拟器课程管理系统,公司产品遍布 60 多个国家和地区,可被应用于仿真中心、医院、学校和其他教育机构。

    主营业务一:医疗培训模拟器(medical simulators)结合先进的可视化技术,提供三维医疗模拟培训,逼真的模拟解剖和各种真实的手术工具及设备,使医生在进行各种复杂模拟手术时,拥有真实的视觉和感觉体验,减少临床操作失误。


图表4 Simbionix 12 类模拟器

    主营业务二:模拟器课程管理系统(MentorLearn™)提供虚拟现实课程训练,以减少实际手术过程中的错误。系统包括一个随时可用的模拟器课程库和一个新培训课程的设计平台。

    (1)系统提供包括 LAP Mentor™、GI Mentor™、BRONCH Mentor™等一系列课程,每项课程包括在线教育内容、熟练的实际操作培训以及成绩考核与评估:

    ① LAP Mentor™:包括腹腔镜胆囊切除术培训课程和腹腔镜手术技能 (LSS) 课程。这些课程适合所有参与腹腔镜手术的外科专家,尤其适合普外科、减肥手术和妇科手术。

    ② BRONCH Mentor™:包括支气管镜检查实际操作培训课程(基础课程)等,适合肺科、胸外科、介入性肺病和重症护理领域的专业医师。

    ③ GI Mentor™:包括软质内窥镜检查培训课程等,适合肠胃科、普外科、胃肠科和内科专业医师。

    (2)新培训课程的设计平台可以满足使用者根据自己需要自主设计课程的需求。


图表5 Simbionix 医疗模拟器示例

    主营业务三:面向手术预演和规划的排练室(PROcedure Rehearsal Studio™),为手术前的预演提供真实模拟环境。该程序排练室使临床医生能够根据病人的 CT 扫描数据,创造特定病人的 3D 人体解剖模型,用于模拟、分析和评估术前血管内手术治疗的步骤和程序,为医生提供一个真实的模拟环境,缩短手术耗时,更加安全可靠。


图表5 Simbionix 医疗模拟器示例

    Simbionix 引领医疗模拟培训产品浪潮,着力打造整套医疗模拟培训体系。公司拥有超过 12 年的医学仿真领域的扎实经验,得益于美国全球领先医学知识和以色列先进技术创造力的结合,并与世界领先的专业团体(SAGES, EAES and AABIP)、资格审查委员会、学术机构合作,提供全方位的医疗培训模拟器、面向手术预演和规划的排练室以及模拟器培训管理,完整的医疗模拟培训体系可帮助 3D Systems 拓展从培训室到手术室诸多环节的 3D 医疗支持能力,并增强 3D Systems 在这个快速增长的市场的垂直先发优势。

    四、Layer Wise:金属打印专家一举攻下骨科牙科和高端装备

    2014 年 9 月,3D Systems 公司以 4,193 万美元收购比利时首家金属 3D 打印公司 LayerWise 的 100%股份,收购价款全部以现金支付。

    以直接金属 3D 打印为核心,构筑牙科医疗及高端装备制造服务圈。LayerWise 由比利时Leuven 大学 SLM 打印技术专家 Jonas Van Vaerenbergh 和 Peter Mercelis 共同创立,自 2008 年起设计并制造其金属粉末 3D 打印机和提供金属零部件打印服务。与常规方法制造的金属零件相比,公司打印制造的各类纯金属和钛合金等零件密度能达到其 99.98%,且硬度等性能不相上下,已应用于航空航天、精密仪器和医疗设备、牙科治疗等领域。

    医疗业务一:助推个性化医疗,基于 SLM 技术打印外科手术的中小型标准功能组件和特异性复杂结构植入物。利用所掌握的 SLM 金属 3D 打印技术,LayerWise 可打印制造 CMP(一种微滤设备)、外伤固定支架、小关节臵换件、脊柱植入件、骨钉等专业的中小型植入物。相比传统工艺的高难度或高成本,LayerWise 的 SLM 技术可快速(交货期从数月缩至数周)、轻松(打印后只需作简单表面处理)实现密度硬度优异的复杂多孔支架结构设计,制造出最理想的解剖形状,并在器件内部建立便于护理的清洗或入药通道,加快患者患处的融合康复。


图表6 LayerWise 的 MEDICAL 打印产品示例

    医疗业务二:一站式定制平台 DentWise,基于 DMP 制造牙科的义齿支撑结构、可拆卸结构和牙冠桥。LayerWise 的牙科部门 DentWise 于 2010 年起提供以 DMP 技术为基础的高精度牙科器械的设计和加工服务,产品已覆盖义齿种植支撑体(Implant Bars)、种植支撑桥(Implant Bridges)、混合支撑桥(Hybrid bridges)、双层支撑结构(Double structures);可拆局部义齿基托(Frames for RPD)、副基托(Subframes for RPD);牙冠桥(Crowns and Bridges)。

    患者或医生可直接通过 DentWise 的网站直接上传三维模型下单打印义齿结构件,公司会在收到订单后第 2-4 天内完成打印制造并发货。一站式的定制服务,大幅扩大了牙医的设计自由空间,也明显缩短了种牙器械的制作周期。


图表7 LayerWise 的 DentWise 打印产品示例

    其他业务:发挥金属打印优势,基于 SLM 技术提供工业领域的零部件直接制造、模具制造和装备修复服务。LayerWise 除了在医疗领域提供各类骨科、牙科手术功能组件、植入物和支撑件外,还在工业服务于航空航天、精密仪器和其他高端装备等细分领域,为其制造高难度核心零件、复杂模具,以及提供修复服务。

    金属打印专家倾力研发突破性技术,骨科、牙科、工业一箭三雕。相比 Medical Modeling和 Simbionix 纯正的医疗 3D 打印基因,LayerWise 的独特之处在于以自主研发的金属打印技术为核心,将打印服务的下游拓展至骨科外科手术、牙科义齿种植和工业装备制造修复。

    LayerWise 的 SLM 和 DMP 技术能完美实现薄壁、多孔支撑结构,且打印产品密度硬度出众,大大提升工程师的设计自由度,也为提高 3D Systems 金属 3D 打印竞争力奠定坚实的基础。

标签:System打印医疗
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