2025年两会强调通过“中国智造”战略推动高端医疗装备核心技术突破，支持应用新材料、增材制造（3D/4D打印）推动个性化医疗。本作品的核心技术如下：1）利用镍钛合金的形状记忆效应和4D打印的可编程特性，植入物术前预压缩，通过体温驱动植入物自发调整形态，变形量可达30%~40%，有效改善创面贴合度，实现精准塑形；2）开创骨科植入物骨密度单元仿生技术，充分考虑骨支架的受力状态和功能需求，设计仿Haversian系统的仿生4D打印骨架，满足弹、韧性的力学需求，及细胞黏附、导向细胞生长的生物需求，骨长入程度提高40%；3）针对3D/4D打印金属普遍存在的晶界析出相恶化疲劳寿命共性问题，发明大-小熔池耦合成型的激光原位热处理技术，实现析出相均匀分布，有效缩短生产周期，效率提升20%，疲劳寿命提升100倍以上。

2025 年两会为医疗器械行业明确了“智能化、精准化、普惠化”的发展方
向，强调通过“中国智造”战略推动高端医疗装备核心技术突破，支持应用新材
料、增材制造（3D/4D 打印）推动个性化医疗。统计数据显示，全球各类骨骼疾
病（如骨肿瘤、股骨头坏死、骨性关节炎、骨折、骨质疏松等）发病率显著上升，
医用骨科植入物的需求量逐年增长。2017～2024 年骨科植入物行业复合年增长
率达 3.7%，2024 年全球市场规模达 471 亿美元。当前 3D 打印技术虽已应用于
骨科植入物领域，但仍存在以下痛点：1）3D 打印的静态结构难以匹配骨骼天然
生理弧度，塑形精度不足；2）植入物表面的生物惰性抑制成骨细胞长入和界面
结合，生物相容性差；3）3D 打印金属弹性模量高，回复应变低，疲劳寿命差，
易引入应力屏蔽等术后并发症。
在中国智造和精准医疗的愿景下，本团队提出了“4D 打印骨科植入物”的
创新方案。该方案以镍钛形状记忆合金替代传统的 TC4 钛合金，增材制造（4D
打印）个性化制备骨科植入物，利用形状记忆合金“温度驱动形状变化”的特性，
驱动植入物在人体温度（~37℃）激励下的可控变形，实现“4D 效应”。4D 打
印骨科植入物可精准贴合骨缺损区域，改善生物相容性，与真实人骨性能匹配，
是满足精准医疗需求与提升患者生活质量的必然选择。
本作品的核心技术如下：1）利用镍钛合金的形状记忆效应和 4D 打印的可
编程特性，植入物术前预压缩，通过体温驱动植入物自发调整形态，变形量可达
30%~40%，有效改善创面贴合度，实现精准塑形；2）开创了骨科植入物骨密度
单元仿生技术，充分考虑骨支架的受力状态和功能需求，设计了仿 Haversian 系
统的仿生 4D 打印骨架，包含仿皮质骨的三周期极小曲面多孔单元和仿松质骨的
支杆型多孔单元，从而满足弹、韧性的力学需求，以及细胞黏附、导向细胞生长
的生物需求，骨长入程度提高 40%；3）针对 3D/4D 打印金属普遍存在的晶界析
出相恶化疲劳寿命共性问题，发明了大-小熔池耦合成型的激光原位热处理技术，
以大熔池熔化预成型金属粉末、小熔池原位固溶处理，实现析出相均匀分布，有
效缩短生产周期，效率提升 20%，疲劳寿命提升 100 倍以上。

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