在医疗行业众多细分领域中,血流动力学研究一直是全球范围内医疗行业研发热点。
在此过程中,构建一套与人体生理循环高度仿真的体外模拟系统,对于辅助血流动力学研究具有重要价值。它不仅提供了安全可控的实验环境,还能通过参数调节高效模拟多种病理特征,辅助血流动力学研发实现精准验证。
由宁波创导三维医疗科技有限公司(下称“创导三维”)自主研发的Simuheart心血管血流动力学测试系统,作为目前国内首款商业化的可模拟真实人体中心至外周动脉监测点血压的系统,不仅打破了进口垄断,更推动行业从静态解剖辅助向动态功能验证跃迁。
近日,动脉网邀请到了创导三维团队核心人员,并与之进行了一场对话,试图挖掘Simuheart心血管血流动力学测试系统价值,并解析公司技术突破与战略布局逻辑。
以下为访谈的部分摘选:
动脉网:创导三维是国内最早开展3D打印专科医疗模拟器的企业之一,最初决定切入该赛道,是基于哪些市场观察或用户痛点?
创导三维:核心源于对医疗行业两大核心痛点的洞察:一是临床培训与手术预演的工具局限,二是医疗器械研发的效率与成本问题。
从临床端看,传统医疗模型(如塑料教具、动物组织)难以高精度还原复杂血管、器官结构,更缺乏真实组织的弹性、血流等力学特性,导致神经介入、心血管介入等复杂微创手术的培训效果受限。这类高风险手术中,医生需在狭小空间精细操作,传统模型无法模拟真实触感及血管破裂、栓塞等并发症,叠加“以患者练手”风险高、尸体标本资源稀缺且难以覆盖多样病理特征等问题,临床对“可反复演练高危场景”的高仿真模拟器需求迫切。
从器械研发端看,传统血管介入器械研发依赖多轮动物实验与临床反馈,周期常达数年,且成本高昂。而3D打印高仿真模型可在实验室阶段完成部分性能测试,助力缩短研发周期、降低临床试验失败率及整体成本,这一效率与成本优化空间同样构成重要驱动力。

动脉网:在早期推进该产品国产替代过程中,创导三维面临哪些行业挑战?又是如何突破技术与市场壁垒的?
创导三维:10年前国内血管介入模拟器长期依赖进口,彼时国外产品单台售价达当前3倍,高昂成本与技术垄断构成主要行业痛点。
依托西安交大机械制造国家重点实验室的技术积淀,初创团队在硅胶弹性体、金属粉末等多材料 3D 打印工艺实现关键突破,将仿真血管模型价格降至进口产品的1/3,既大幅降低临床培训与企业研发成本,更填补国产高端医疗模拟器的市场空白。
这一自主创新成果获国家层面认可,公司不仅牵头“十三五”国家重点研发计划项目“3D打印复杂功能化医疗模型及其临床应用”,还获2017年宁波市生命健康产业重大专项等多层级政策支持。
目前,公司血管介入模型、内窥镜训练模型、医用外科模型及心脏血流动力学模拟装置等产品线已实现全球化布局,客户覆盖亚洲、欧洲、美洲、非洲、大洋洲等地。
动脉网:Simuheart心血管血流动力学测试系统主要解决了医疗研发中的哪些核心痛点?
创导三维:核心解决了三大研发瓶颈:
一是一定程度替代高风险体内测试。传统动物/人体试验存在操作难度大、伦理争议多、周期长等问题。该系统通过体外高仿真循环回路,为瓣膜、支架等植入器械提供安全可靠的测试平台,规避部分临床前风险;
二是辅助加速器械研发迭代。本系统可快速调整心率、每搏量、心输出量等参数,模拟大量病理场景,大幅缩短器械性能验证周期,例如浙江某医疗公司直接用于血压产品校准,减少临床标定耗时;
三是统一实验标准。传统流体模拟装置难以兼顾动脉波形保真度与数据稳定性,该系统通过标准化压力波形生成与多点监测,为产学研机构提供可交叉验证的实验基础,提升数据可比性(如中国某大学苏州分校的主动脉波形研究)。

动脉网:Simuheart心血管血流动力学测试系统核心服务哪些用户群体?
创导三维:主要服务三类机构,覆盖产学研用场景(由于研发项目保密,暂不公开客户名称):
一是高校与科研院所,如北京某大学数学实验室(与当地三甲医院合作,利用该系统搭配动脉瘤血管模型开展PIV流场分析及动脉瘤介入器械开发)、南方某大学(依托其进行国家流体力学研究项目,聚焦动脉压波形与血压信号重复性研究)、中国某大学苏州分校(基于系统监测主动脉和桡动脉波形,建立精确流体环境);
二是医疗器械企业,如浙江某医疗公司(以系统动脉血压波形为基础数据,开展血压监测产品的测试与校准);
三是临床医院研发部门,如某大学附属医院通过模拟颅内动脉压波形,改进神经血管支架结构。
动脉网:能否详细介绍Simuheart血流动力系统的核心功能与技术特点?
创导三维:该系统搭配创导三维血管模型和相应的流体组件,可精准模拟人体血液循环的宏观流体动力学环境,为循环支持器械(如瓣膜、ECMO、IABP等)提供与植入人体后相似的运行环境。例如,能高度还原动脉压波形(操作位点血压波形与临床动脉测量结果高度吻合)、支持瓣膜性能测试(通过脉动泵运行驱动瓣膜打开与闭合,实时监测瓣膜进出口血压、压力梯度及开合动态);并可模拟ECMO、IABP等循环辅助装置的运行环境。

支撑其“高仿真”能力的四大技术突破包括:
1. 高仿真算法:基于CFD(计算流体动力学)软件与心血管仿真算法,可深度解析血流动力学特性。通过计算机模拟预测血管在不同生理、病理条件下的表现,为模型设计提供科学依据。
2. 定制化脉动泵:Simuheart脉动泵可灵活创建、编辑并保存运行波形数据,精准模拟生理及病理状态下的流量波形,确保流体输入的可控性与准确性。
3. 多材料工艺整合:结合仿真与实测数据优化血管设计、选材与制作工艺,实现血管模型在形态与功能上的双重高仿真,达成“形似”与“神似”统一。
4. 生理模型应用:引入Windkessel三元腔循环模型,精准模拟血管系统的顺应性、阻力及压力反射等复杂生理特性,实现血流输送过程的全面仿真。
动脉网:Simuheart 脉动系统上市后的市场反馈如何?该技术带来的直观体验提升体现在哪些方面?是否有超出用户预期的惊喜点?
创导三维:市场反馈核心体现在技术带来的两大体验升级:
一是,用户可以自定义心脏射血/充盈阶段的细节波形(如快速射血期斜率、舒张末期波动),生成与临床有创动脉压测量高度一致的血压曲线。该技术解决了传统固定波形泵“生理失真”问题,比如南方某大学研究者提到“10分钟内模拟20种心率与血压组合场景”,大幅缩短实验设计周期。
二是,系统同步采集流量、多点血压(如主动脉/桡动脉)、压力梯度等数据,并自动计算血流动力学参数(如瓣膜开口面积)。配合高清影像实时观察器械工作状态,实现“数据-影像双闭环验证”。
此外,病理环境模块化构建的灵活性,以及临床级数据的直接应用等则是超出用户前期预期的技术能力。

动脉网:为何创导三维能够快速实现技术突破?背后的支撑力是什么?
创导三维:创导三维初创团队的多学科基因,始终是公司持续发展与实现核心突破的底层支撑。由此,公司构建起国内稀缺的多材料整合能力与临床精准适配性,不仅在全材料打印技术领域打破国外产品垄断,同步大幅降低产品成本,更通过构建医工闭环设计体系,推动产品从实验室成功落地临床手术台。
创导三维的初创团队以西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室为技术基石,由国家工程院院士领衔,并汇聚了来自美国Drexel大学、南洋理工大学等国际顶尖机构的科研人才。学术积淀和学科融合是团队的核心优势。
在学术积淀上,团队核心成员早在1995年便参与研制中国第一台商用3D打印机,2001年完成国际首例3D打印下颌骨植入手术,2014年凭借“个性化颅颌面骨替代物设计制造技术” 斩获国家技术发明奖二等奖。公司其他核心成员还主导完成2004年世界首例钛合金/生物陶瓷复合人工半膝关节、2016年中国首例可降解高分子气管支架的临床应用,为医疗 3D打印的临床转化筑牢根基。
在学科融合上,团队覆盖机械工程、材料科学、临床医学三大学科,集结数十位机械、医学、材料、数据领域资深工程师,形成了“设计-制造-临床验证”的闭环能力,为产品研发提供跨学科协同支撑。
动脉网:要实现心血管领域器械创新突破,您认为最重要的是什么?
创导三维:心血管领域器械的创新突破离不开企业在研发上的投入。这也是创导三维的核心战略。我们坚信,唯有持续攻克“卡脖子”技术,才能为科研单位、临床、企业提供真正解决问题的方案。
当前,创导三维研发重点聚焦“智能功能集成”:通过在模型中深度集成血流动力学传感器与AI评估系统,构建0风险的逼真复杂手术演练环境,让临床医生、研究机构能更精准地模拟操作。这一路径依赖医工深度协同,虽短期投入高,但长期对技术壁垒构建与临床价值释放至关重要。
近期,创导三维已取得成果,Simuheart人工心脏模拟系统经多轮迭代优化实现商业化。Simuheart心血管血流动力测试系统则是目前国内首款可模拟人体从中心动脉到外周动脉全点位血压的商业化产品,上市后已获得研究院所、高校及临床科研单位认可。
从填补国内3D打印医疗模拟器空白,到打造国内首个全路径人体血压模拟系统,创导三维的十年演进,无疑勾勒出一条清晰的国产医疗器械进化路径。Simuheart系统的问世也标志着我国在心血管功能仿真领域从0到1的突破。
接下来,创导三维还将不断培养跨学科人才融合体系,同时采取成果导向的激励设计,以医工双背景团队实现“问题定义-技术开发-临床验证”的高效闭环,借力顶尖院校的基础研究、临床机构的场景验证、产业伙伴的互补优势,将技术迭代周期不断压缩。致力推动模拟器从“技能培训工具”升级为“手术决策伙伴”。


















