隨著3D打印技術的發展和精準化、個(ge) 性化醫療需求的增長，3D打印技術在醫療行業(ye) 應用的廣度和深度方麵都得到了顯著發展，同時成為(wei) 醫療行業(ye) 關(guan) 注的熱點話題。通過30張PPT與(yu) 參會(hui) 的醫療器械廠商和醫生朋友分享了3D打印在醫療行業(ye) 中的應用和發展趨勢。今天，將這些PPT 分享給網友們(men) 。

理解3D打印的價(jia) 值

     3D打印技術與(yu) 傳(chuan) 統技術相比，最大的優(you) 勢在於(yu) 對產(chan) 品的複雜性不敏感。從(cong) 圖表中可以看出兩(liang) 個(ge) 信息，首先是綠色曲線代表的傳(chuan) 統製造技術，其製造成本將隨著產(chan) 品複雜性的增加而急劇增加，而藍色直線所代表的3D打印技術，其製造成本幾乎是不變的。另一點是兩(liang) 種技術之間有一個(ge) 複雜性平衡點，當產(chan) 品複雜性在平衡點的左邊時，也就是在製造一些複雜性小的標準產(chan) 品時，使用傳(chuan) 統製造技術的成本低於(yu) 3D打印技術，而當產(chan) 品複雜性在平衡點的右邊時，也就是在製造一些複雜性高的自由造型產(chan) 品的時候，3D打印技術的成本明顯低於(yu) 傳(chuan) 統製造技術。

可以利用3D打印技術探索一些突破固有設計思維的產(chan) 品。

    提到3D打印的效益，人們(men) 最直接關(guan) 注的往往是節約材料、縮短交期等生產(chan) 效益。但是3D打印所帶來的綜合效益容易被忽視。比如，3D打印骨科植入物的綜合效益是製造出表麵的多孔結構，並且有效控製孔隙率和孔徑，這樣的結構有利於(yu) 骨長入，讓病人得到更好的康複。

    個(ge) 性化定製的價(jia) 值體(ti) 現在製造和應用兩(liang) 個(ge) 方麵。在製造方麵，如果通過模具製造產(chan) 品，製造的產(chan) 品量越多，單件產(chan) 品均攤的模具製造成本越低，簡單說就是量越大單件產(chan) 品的價(jia) 格越低。而3D打印技術是一種不需要模具的製造技術，在製造單件或少量產(chan) 品的時候更具有優(you) 勢。

   左邊的ACL 手術定位器，它的槽型是根據人體(ti) 結構設計優(you) 化的，和解剖結構一樣的充滿複雜曲線；右邊圖片中的這個(ge) 脊柱植入物，經過拓撲優(you) 化結構也很複雜並且表麵充滿多孔結構。以上兩(liang) 類複雜的產(chan) 品隻適合使用3D打印技術進行製造。

    這是意大利的一家公司設計的脊柱籠產(chan) 品，包括螺杆和齒輪等幾個(ge) 部分，設計師將它設計成為(wei) 一個(ge) 整體(ti) 的零件，並通過Concept Laser公司的SLM 技術一次性3D打印出來，避免了使用傳(chuan) 統技術時需要拆分製造，然後再裝配組裝的過程，並且有助於(yu) 力高產(chan) 品的精度和性能。

主要應用

最早的時候隻有骨科在應用，而現在越來越多的學科都在借助醫療模型進行複雜手術的預規劃。醫療模型它的意義(yi) 是非常形象的將病情呈現給醫生，方便做手術規劃以及與(yu) 患者溝通。除此之外，這些三維數據和手術規劃方案也可以作為(wei) 解決(jue) 醫療糾紛時所需要追溯的依據。

骨科臨(lin) 床醫生對不同材料的3D打印導板進行了實驗和比較，各有優(you) 勢。

假肢和仿生手是康複器械的一個(ge) 種類，通過3D打印的一個(ge) 明顯的優(you) 勢是降低製造成本，降低佩戴者的經濟負擔。通過3D打印技術來接受個(ge) 性化定製，添加一些喜歡的元素，這些能讓佩戴者情感融入進來，有助於(yu) 克服心理障礙。

3D打印的植入物可以分為(wei) 標準品和定製化的植入物，也可以分為(wei) 不可降解的植入物和可降解的植入物。左圖中的植入物是Arcam 公司EBM 技術3D打印的標準化的髖臼杯植入物，左邊第二個(ge) 是西安鉑力特根據醫生要求定製的胸骨植入物，使用的材料都是鈦合金，在植入體(ti) 內(nei) 之後就留在體(ti) 內(nei) 了。右圖中，Lithoz 3D打印的生物陶瓷植入物和最右邊的鈣磷粉材料的植入物，將在植入體(ti) 內(nei) 之後促進骨骼的生長，並逐漸在體(ti) 內(nei) 降解。

3D打印技術在個(ge) 性化劑量的藥物、改變藥物釋放曲線等方麵具有優(you) 勢。3D打印藥品的技術通過層層鋪粉，並讓藥粉粘合劑沉積到指定的區域，所以可以更好的控製藥物的結構。這裏分享的例子是首個(ge) 上市的3D打印藥品，用於(yu) 治療癲癇症。它可以速溶於(yu) 少量的水，迅速釋放出高劑量的藥物。

生物3D打印的理想目標是打印出可移植的複雜人體(ti) 器官。目前科學家們(men) 正在向這個(ge) 目標努力。其中包括，比較接近臨(lin) 床應用的是通過軟骨細胞3D打印的耳朵軟骨；實驗階段的3D打印血管；用於(yu) 科研的生物腦組織，還有用於(yu) 藥物測試的人工組織或器官等。

在製造金屬植入物以外的其他醫療設備的過程中，3D打印主要作用是進行新產(chan) 品快速原型，從(cong) 而快速驗證設計，以及快速製造注塑模具，然後通過模具製造出產(chan) 品。

3D科學穀認為(wei) ，3D打印技術帶給牙科行業(ye) 的意義(yi) 在於(yu) 可以實現批量定製化生產(chan) ，以及融入到數字化口腔技術中來，為(wei) 口腔行業(ye) 帶來精準、高效的解決(jue) 方案。

發展趨勢

Nanoscribe的雙光子聚合3D打印技術用於(yu) 打印納米級的三維支架，在進行三維器官培養(yang) 的時，這些極為(wei) 精密的支架作用是控製細胞的形狀。打印複雜的骨小梁結構也是該技術的一個(ge) 應用方向。

未來，不僅(jin) 僅(jin) 是牙科產(chan) 品，越來越多的定製化的醫療產(chan) 品會(hui) 放棄手工製作方式，擁抱數字化技術。例如足踝矯正器，在使用數字化技術之後，交期由2-4周最短可以減少到1天。同時由於(yu) 數字化建模技術、仿真技術和3D打印的界入，產(chan) 品將更加舒適、安全。

從(cong) 最上方的張矯正鞋墊供應鏈圖中，我們(men) 可以看到用傳(chuan) 統的製造方式，由於(yu) 需要依賴手工製造，所以不僅(jin) 製造的流程繁瑣，而且佩戴者需要多次前往醫院進行調整試戴，整個(ge) 供應鏈很長。但是在結合了數字化技術和3D打印之後，供應鏈的明顯的縮短了。例如，美國iMCustom公司推出的矯正鞋墊定製商業(ye) 模式，用戶可以通過放在商店中的足底掃描儀(yi) 將數據提交給iMCustom, 這些數據將通過軟件進行建模，然後發回給商店中的3D打印機，3D打印機使用柔性線材進行矯正鞋墊的3D打印，理想情況下用戶當天可以拿到鞋墊。

在增材製造技術的標準化工作中，3D打印的材料、工藝、設備都將逐漸規範，這對3D打印醫療器械，尤其是植入物的性能和安全性是一個(ge) 保障。

新材料的出現將為(wei) 醫療行業(ye) 帶來更多的3D打印解決(jue) 方案，顛覆人們(men) 對產(chan) 品的設計和開發能力。

產(chan) 業(ye) 化方向

3D打印設備、材料、軟件等在醫療行業(ye) 的市場規模如下：

助聽器外殼的生產(chan) 已實現數字化和3D打印批量定製化生產(chan) 。助聽器的生產(chan) 被瑞達聲、西門子等少數大品牌所壟斷。但是由於(yu) 人口老齡化、後天性失聰等因素，全球助聽器的消耗量增加，預計到2018年市場規模達113億(yi) 美元。該行業(ye) 對3D打印機和打印材料的需求也將隨之增長。

國內(nei) 首先通過CFDA 批準進入市場的是3D打印髖臼杯，這是一種標準植入物。其優(you) 勢在於(yu) 通過3D打印才能夠製造出來的表麵多孔結構，該結構有利於(yu) 骨長入。相比通過塗層來實現的多孔結構，3D打印技術可以控製孔隙率和孔徑，並且不會(hui) 像塗層一樣有脫落的風險。

進入到3D打印骨科植入物領域的製造商，在骨科產(chan) 品領域經營多年，不論是產(chan) 品的研發能力，還是申請食品藥品監督部門的審批，他們(men) 的經驗都非常豐(feng) 富。

生物3D打印目前已經出現的商業(ye) 化價(jia) 值在於(yu) 藥物研發領域。目前製藥行業(ye) 開發一新藥品的平均研發成本高達12億(yi) 美元，平均周期長達12年。隨著新藥品複雜程度的增加，研發成本和研發周期還會(hui) 增加。製藥行業(ye) 需要高效的藥物篩選解決(jue) 方案來降低研發成本、加速研發周期以及降低藥物研發的風險。而生物3D打印的人體(ti) 組織相比二維細胞學實驗更加接近人體(ti) 真實情況，所以在用於(yu) 藥物篩選的時候能夠提高篩選效率、提供更可靠的藥物測試結果，在藥物研發領域有應用前景。