在過去的幾年間，世界各地關(guan) 於(yu) 3D打印醫療設備的新聞事例層出不窮，從(cong) 3D打印的助聽器到手術工具，如鑷子和術中牽引器等，3D打印在醫療領域的應用潛力正在被不斷證實。毫無疑問，3D打印正在逐漸按改變醫學界的遊戲規則。

隨著新的醫療工具和小工具如雨後春筍般湧現，3D打印正變得越來越容易獲得，價(jia) 格也越來越低。也許未來由於(yu) 技術的不斷發展，從(cong) 身體(ti) 器官到植入物都可以進行3D打印。

■工作中的3D打印技術

3D打印醫療設備的過去和現在

增材製造也稱為(wei) 3D打印，起源於(yu) 20世紀80年代。第一個(ge) 記錄在案的用於(yu) 替換缺失或無法使用的人體(ti) 部件的3D迭代可以歸功於(yu) 日本，當時Hideo Kodama嚐試了一個(ge) 快速成型係統。雖然他沒能為(wei) 這項創新申請專(zhuan) 利，但他通常被認為(wei) 是增材製造係統的第一個(ge) 發明者。

■查爾斯·赫爾（Charles Hull）

多年以後，三位法國開發者試圖升級快速成型係統。與(yu) Hideo一樣，他們(men) 也沒能為(wei) 這一舉(ju) 措申請專(zhuan) 利。同年，查爾斯-赫爾成為(wei) 第一個(ge) 擁有建立創建3D模型係統專(zhuan) 利的開發者。

自從(cong) 被創造以來，一些公司和初創公司已經嚐試使用增材製造技術。2016年，第一台SLS（選擇性激光燒結）打印機發布，取得了商業(ye) 成功，CAD（計算機輔助設計）工具也隨之開始普遍使用。

當第一個(ge) 假肢在2016年被打印出來時，虛構變成了現實，醫學界終於(yu) 為(wei) 不斷上升的器官和植入物的需求找到了一個(ge) 突破口。

今天，3D打印機隨處可見，價(jia) 格也處於(yu) 曆史低位。這種無處不在的情況使大家有可能開發出不同的3D打印材料。根據一項研究，80%的高科技製造商依靠3D打印進行產(chan) 品原型製作。

3D打印的特點和好處

科學家和作家們(men) 多年來一直在探索和發掘3D打印的優(you) 勢和功能。在1980年發行的《星球大戰》係列第四集《帝國反擊戰》的最後一幕中，天行者盧克從(cong) 一個(ge) 機器人那裏得到了一隻假手。雖然那是虛構的，但醫學界確實已經實現了這種幻想——3D打印的假手。

■醫生和科學家們(men) 正在努力完善3D打印附屬物，如手、耳朵等，用於(yu) 先進的假體(ti)

總的來說，當下3D打印的優(you) 勢和特點主要可以分為(wei) 以下幾點：

1.快速原型製作

3D打印加快了增材製造的原型設計過程。今天，器官和植入物的原型可以在短短幾小時內(nei) 打印出來。快速性是3D打印比機器原型製作更受青睞的原因。除了速度之外，它也具有非常可觀的成本效益。

2.設計的靈活性

用於(yu) 3D打印的材料已經發生了變化。醫療工具和設備可以用鋼、酸、鈦、甚至巧克力都可以進行3D打印。材料的變化使設計變得靈活。另外，與(yu) 傳(chuan) 統打印相比，3D打印沒有任何限製。

3.浪費最小化

3D打印減少了資源的浪費。生產(chan) 打印件隻需要生產(chan) 部分所需的材料。與(yu) 其依賴大塊的回收材料，3D打印隻使用零件需要的材料。

4.易於(yu) 使用

3D打印對每個(ge) 人來說都是便捷易學的。新的3D打印機的發展為(wei) 每個(ge) 人提供了學習(xi) 和利用創新的機會(hui) 。由於(yu) 政府的有利舉(ju) 措，你可以得到一台打印機，並開始使用它，沒有任何限製。

5.成本效益高

在過去，你需要有許可證才能使用3D打印機，而今天，你隻需要有意願就能得到一台。打印機可以在任何地方買(mai) 到，這確保了其成本效益。

3D打印在醫療領域的未來趨勢

3D打印的未來可以通過目前的發展趨勢來想象。醫療保健方麵的這些趨勢包括器官、植入物、假肢、手術器械和其他醫療設備，旨在實現手術室裏未來的技術革新。以下是對3D打印如何改變醫學遊戲的簡要看法。

器官和植入物

在美國，有數百人在等待器官和植入物。這些人正在尋找捐贈者，以進行拯救生命的器官替換。然而，這一趨勢即將因3D打印而改變。科學家們(men) 正在努力尋求創造更快、更有效的3D打印腎髒、肺部和其他器官。

手術器械

獲得一套手術器械的平均價(jia) 格約為(wei) 3000美元（約2200英鎊），這相當昂貴。有了3D打印技術，手術器械變得更加完善，成本效益更高。科學家們(men) 可以修改任何醫療用品，甚至可以打印出複雜的醫療用品。

假肢和醫療設備

為(wei) 什麽(me) 要浪費時間和資源來製作假肢和醫療設備？由於(yu) 其快速的原型設計，3D打印可以修改任何可以適合人類的假肢設計。在未來，沒有人需要依賴捐贈者來獲得適合他們(men) 的定製假肢和設備。

■目前，人們(men) 正在嚐試利用3D打印機製造醫療設備和手術設備，這些設備可以被設計成特別適合某些病人的解剖要求

透過3D打印可實現的醫學進步

從(cong) 定製的身體(ti) 部位到模擬癌症腫瘤幫助研究，3D打印技術已經成為(wei) 重大醫學突破的核心，而這些應用隻是一個(ge) 開始而已。下麵概括了透過3D打印可實現的5項醫學進步：

通過3D打印，手術在進入手術室之前就可以提早開始。通過打印需要進行手術的精確器官模型，外科醫生可以模擬手術，讓他們(men) 掌握每個(ge) 手術細節和累積經驗後，再進行真正的手術，從(cong) 而降低風險並提高成功率。

有時候，模擬甚至可以避免無效的實際手術。例如，當發現腫瘤位置過於(yu) 接近重要器官而無法切除時，根本就沒有手術的必要，反而應該考慮其他療法。

3D打印的另一個(ge) 令人振奮的進步是智能藥丸，這項技術有可能徹底改變藥物的使用。目前正在開發的一種藥丸將包含幾個(ge) 腔室，每個(ge) 腔室含有不同的藥物。這種新發明與(yu) 現有藥丸的分別在於(yu) 3D打印技術能夠讓智能藥丸為(wei) 每種藥物設定不同的藥力釋放速度和時間。

譬如，我們(men) 能夠調節針對小腸的藥物的釋放時間為(wei) 三小時—— 這是藥丸前往該器官所需的時間。另外，藥力釋放速度也可按需要而設定。通過這種方式，我們(men) 可以快速釋放止痛藥力，但減慢激素釋放，以確保藥力能夠逐漸吸附。這些智能多腔室藥丸使患者能一次服用不同藥物，降低忘記吃藥的機會(hui) （確保正確用藥）。

憑借先進的3D打印技術，各身體(ti) 部位和骨骼都可以透過“印刷”來定製，以滿足每位患者的獨特需要。無論是關(guan) 節置換，還是重建受損的骨骼及身體(ti) 部分，這項技術都能完美地解決(jue) 每位患者的個(ge) 人需求。

程序上，先用電腦斷層掃描（CT）掃描受影響區域，並繪製出骨骼結構。然後，根據患者的準確身體(ti) 尺寸和特征，以3D打印機創建模具，再注入適當的填充材料替換缺失的關(guan) 節或骨骼結構。

要了解致命疾病如何擴散，研究人員需要準確複製人體(ti) 。3D打印可以印製出真實人體(ti) 器官的複雜結構。在受控環境下，研究人員為(wei) 細菌和腫瘤提供氧氣和葡萄糖，讓它們(men) 如在人體(ti) 般，在3D模型中成長並擴散到不同的“組織”。

這使科學家能夠在不危及人類生命的實驗室環境內(nei) 追蹤疾病傳(chuan) 播。器官模型改善了現代醫學治療疾病不同階段的能力，並有助研發更有效的藥物。此外，這些模型使研究人員能夠在早期識別疾病，從(cong) 而及早阻止疾病傳(chuan) 播。

3D打印機不僅(jin) 有助治療現存的疾病，它們(men) 更是未來醫學，甚至是人類進化的發展關(guan) 鍵。曾被認為(wei) 是科學幻想的仿生人類，將可能通過3D打印生物材料，結合電子元件和聚合物予以實現。

■3D打印心髒模型

結論

3D打印的想法由來已久，可以追溯到日本的Hideo Kodama，這一創新始於(yu) 人體(ti) 部件替代的迭代。在第一台SLS打印機開發出來後，3D打印已經具有成本效益、容易獲得、快速、靈活和浪費最小化的顯著優(you) 勢。

依靠大規模的現代改進，3D打印預計會(hui) 在不久的將來取代器官和植入物。它還確保了手術器械、假肢和其他醫療設備的快速和更有效的替代。盡管我們(men) 離能夠通過3D打印機可靠地製造新的身體(ti) 部位和器官還有幾年時間，但這項技術將繼續徹底改變醫生和外科醫生治療病人的方式。