3D打印技術從2012年應用於醫療行業以來，在增材製造領域發展迅猛，解決了大部分的植入體製造難題。根據德勤最近出爐的《3D打印市場展望》報告，預計到2020年，全球3D打印市場價值約205億美元。其中3D打印醫療植入體的市場總收入將達到35億美元。
目前3D打印骨科應用已經進行了充分的實驗，3D打印的醫療植入體將實現更加廣泛的商業應用。同時3D打印醫療植入應用正迅速擴大到膝蓋、脊椎、肩和其他植入物，以彌補傳統治療方法在特殊病例中的不足。
3D打印能夠生產出超常規理念的複雜結構零件，並且打印成本和打印時間都在不斷減少。克利夫蘭知名肝髒醫生Nizar Zein談道，2012年打印一個肝髒模型要需要6個星期左右，而現在隻需要30小時左右。不僅時間提高了很多，打印精度也有了質的提升。
3D打印目前主要發展方向是以生物相容性為目的。醫學植入體中的多孔及胞格結構需要采用利於骨骼生長和細胞遷移的貫通式開孔結構。同時也為了避免金屬材料較高的彈性模量造成的“應力屏蔽”現象，保證植入體的力學性能與真實骨結構相匹配。這些就需要采用3D打印特有的多孔結構/胞格結構設計製造，根據需要對孔的類型、孔徑尺寸、孔壁厚度及孔隙率進行設計後完成打印過程。
多孔結構/胞格結構與為實現輕量化要求的點陣夾芯結構類似。但是目的不同，其目的在於保證結構單元組成的生物植入體具有良好的生物相容性。以圖6中Arcam公司EBM技術製造髖臼杯為例。經過生物體實驗證明，這種結構植入體有較好的生物相容性，孔結構內有大量的骨組織長入。
3D打印技術在醫療領域應用可分為三個層次，離人體越近的應用難度越大，離人體遠一點的相對簡單，比較容易實現。第一層是人體外應用。例如，利用3D打印機可將CT、MR的二維圖像生成三維圖像和模型，大夫分析病情時更直觀，也能幫助他們術前分析和規劃，降低手術風險。
第二層離人體更近一步，變成了打印一些醫療輔助工具。例如，種牙時為了種得比較準確，可以利用3D打印技術將患者的牙齒模型打印出來，先用計算機模擬種牙的位置、角度和深度，再打印出“導板”,有了“導板”牙齒就能非常準確地植進去。在未來十年內，3D打印的醫療模型和定製的手術導板很可能成為許多手術的標準流程，包括心髒手術、下顎手術、全膝關節置換術、髖關節置換術、顱內植入、肩關節手術、脊椎手術或者更多其他手術。
3D打印在前兩層的應用由於不涉及人體器官的改變，因而相對比較容易，到了第三層，即植入人體內的組織、支架、骨骼和器官等，這一層的應用就需要較高的技術含量。2015年世界首例3D打印鈦金屬脊柱植入手術成功。同時，西班牙在3D打印胸肋骨植入手術上也取得成功進展。
骨科植入成功意味著3D打印技術已進入第三層，未來，3D打印將向細胞打印層麵發展。細胞打印屬較為前沿的研究領域，是一種基於微滴沉積的技術——一層熱敏膠材料一層細胞逐層打印，熱敏膠材料溫度經過調控後會降解，形成含有細胞的三維結構體。
細胞打印能夠為再生醫學、組織工程、幹細胞和癌症等生命科學和基礎醫學研究領域提供新的研究工具，為構建和修複組織器官提供新的臨床醫學技術，推動外科修複整形、再生醫學和移植醫學的發展。可應用於藥物篩選技術和藥物控釋技術，在藥物開發領域具有廣泛前景。
此外，3D打印技術在醫療應用方麵的研究還涉及納米醫學、製藥乃至器官打印。通過3D打印製造的醫療植入物將顯著提高人類的生活質量，因為3D打印產品可以根據確切體型匹配定製，如今這種技術已被應用於製造更好的鈦質骨植入物、義肢以及矯正設備。打印製造軟組織的實驗已在進行當中，很快通過3D打印製造的血管和動脈就有可能應用於手術之中。
隨著輔助製造行業的快速發展，3D打印將在未來十年內會成為醫療製造主力軍，醫療衛生行業的未來正變得越來越清晰。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
