2015年，市場研究公司Gartner 預計，醫(yī)療3D打印將成為將在兩到五年內將增材制造（AM）推向主流的先鋒領域。四年過去了，我們決定對行業(yè)進行研究，以確定Gartner的預測是否已經(jīng)實現(xiàn)。

在本文中，我們將探討過去一年中的一些醫(yī)學3D打印故事，以了解該技術所采用的水平。

3D打印植入物

在2018年8月，Osseus Fusion Systems獲得了第四次FDA 510（k）許可。這次是Aries家族的3D打印腰椎椎體間融合器。這家總部位于達拉斯的公司的設備采用Osseus專有的3D打印平臺PL3XUZ進行打印。

據(jù)該公司稱，這些3D打印部件的孔隙率為80％，是一些最多孔的脊柱植入物。專有的網(wǎng)格設計使植入物能夠在增加骨細胞生長的同時降低硬度，這是在植入物和放射可見度的創(chuàng)建中采用3D打印的關鍵驅動因素之一。

第一個Aries－L側向椎體間部位于2019年1月首次植入患者體內。重要的是要注意植入物是患者特異性的，這是3D打印醫(yī)療設備最重要的承諾之一，旨在改善治療結果。

“通過3D打印，我們能夠制造為患者定制的脊柱植入物，”參與該過程并協(xié)助開發(fā)Aries系列的Sam Joseph，Jr。博士說。“這意味著它們的椎間盤大小，椎骨的大小，椎骨的高度，以及它們在背部可能產生的彎曲度。憑借這項尖端技術，我們可以為我們的患者提供植入物，例如Aries L椎體間融合器，可以在一定高度和一定長度以及一定角度創(chuàng)建，為我們的患者提供更好的定制護理，這可以為患者帶來更好的結果?！?/p>

雖然3D打印的脊柱，顱頜面和膝關節(jié)植入物的數(shù)量正在增加，但3D打印的整形外科設備可能是最普遍的，部分由GE Additive子公司Arcam引領。到目前為止，自2007年以來，使用Arcam的電子束熔化（EBM）技術生產了超過100，000個臀杯。LimaCorporate是意大利骨科公司和Arcam的客戶，一直是該領域的先驅。它使用EBM制作了世界上第一個3D打印的髖關節(jié)植入物。

LimaCorporate最近與紐約市特殊外科醫(yī)院合作，在醫(yī)院環(huán)境中建立了第一個用于定制植入物的AM設施。雖然植入物通常是與LimaCorporate等專家一起在現(xiàn)場進行3D打印，但新設施可以使設備生產更接近護理點，減少等待時間和運輸。該新網(wǎng)站預計于2020年開業(yè)，將由意大利公司運營，為美國各地的醫(yī)院提供定制植入物，同時開發(fā)新的醫(yī)療產品。

生物打印

生物打印的圣杯是3D打印患者特異性移植器官的能力，從而消除了等待名單和捐獻者的需要，更重要的是，對器官排斥的恐懼。我們距離實現(xiàn)這一現(xiàn)實還有幾年的時間（根據(jù)Gartner，2017年5到10年），但基礎技術仍在不斷發(fā)展。

例如，現(xiàn)在3D打印簡單組織層正變得司空見慣。多家公司開發(fā)了與研究應用相關的產品。這包括Poietis，它已經(jīng)創(chuàng)建了一種基于激光的3D打印生物物質方法，如皮膚細胞。該公司已建立了幾個與3D打印肝組織相關的合作伙伴關系，用于藥物測試和軟骨。在2018年初，Poietis成為第一個發(fā)布商業(yè)3D打印皮膚產品的公司，該公司與巴斯夫和歐萊雅合作。

該領域的另一位領導者是CELLINK，自幾年前成立以來迅速擴展。該公司目前市場上有六種生物打印機，四種基于擠出技術，以及30至35種生物粉碎機。最初，大多數(shù)客戶都是希望在人體組織上測試藥物的藥物研究人員。

今年，我們已經(jīng)看到了第一個依賴生物打印的消費產品的推出。在CES，強生公司（展示了露得清MaskiD中，3D印刷面罩基礎上產生一個顧客的面部的3D圖像。使用智能手機3D相機拍攝的自拍照，露得清Skin 360系統(tǒng)根據(jù)人的面部確定皮膚病治療所需成分的位置。定制的水凝膠面膜由纖維素3D打印而成，使用刺槐豆和紅海藻以及露得清護膚成分制成，并交付給客戶。生物打印的組織血管結構，從而開辟了移植制造特定病人的器官的可能性。

手術工具

雖然醫(yī)學干預可能是醫(yī)學中3D打印時首先想到的應用，但該技術也被認為有助于醫(yī)療工具的發(fā)展。一家德國醫(yī)療公司Endocon開發(fā)了一種3D打印設備，可以更輕松，可靠，快速地提取臀杯。

endoCupcut使用GE Additive的Mlab cyr 100R系統(tǒng)打印刀片。刀片能夠沿著髖臼杯的邊緣切片，以便外科醫(yī)生可以在植入新的臀部杯之前松開并移除臀部杯。根據(jù)患者的不同，外科醫(yī)生可以選擇15種尺寸的刀片。3D打印的使用加快了生產時間，使用鑄造刀片將廢品率降低了30％，使用3D打印不銹鋼降低了3％，每片刀片的成本降低了40％至45％。

在美國，強生公司通過引入個性化技術，進一步采用3D打印手術工具。通過患者特定的手術導板，醫(yī)生不再需要使用一系列不同的工具尺寸到達手術室。相反，他們可以使用患者的CT掃描來生成解剖特異性工具，從而縮短手術時間并提高療效。

3D打印醫(yī)學的未來

除生物打印器官外，全球正在研究新的醫(yī)療技術。一些更獨特的開發(fā)項目包括多倫多大學的一組研究人員，他們創(chuàng)造了一種便攜式皮膚印刷設備，能夠將生物芯片打印到傷口中，以幫助治愈過程。墨水通常由基于蛋白質的材料制成，例如膠原蛋白和纖維蛋白。打印只需兩分鐘，幾乎不需要操作員培訓。未來的研究包括解決更大的傷口和進行體內研究。

同樣令人興奮的是明尼蘇達大學目前正在開展的工作。以邁克爾·麥卡爾平（Michael McAlpine）為首的團隊已經(jīng)以3D仿真耳機而聞名，他創(chuàng)造了一款3D打印人工眼鏡。該產品由一個半球形玻璃圓頂組成，其上印有銀顆粒，然后是光電二極管。

這個過程只用了一個小時就形成了一個仿生眼，能夠以25％的效率將光轉換成電信號。接下來，該團隊旨在提高光接收器的質量，并使用柔軟的可植入材料作為基板。

科幻小說領域的不足之處在于為手術準備以及教育目的生產患者特定的醫(yī)學模型。作為該技術最不復雜的應用之一，3D打印模型越來越多地用于幫助外科醫(yī)生在開始復雜手術之前導航患者的解剖結構。

雖然技術本身并不具有未來感，但3D打印醫(yī)療模型的廣泛采用。3D打印領導者，如Stratasys，Materialise和3D系統(tǒng)都參與提高技術的可訪問性。與此同時，越來越多的醫(yī)院正在采用3D打印進行模型創(chuàng)建。例如，退伍軍人事務部Puget Sound醫(yī)療保健系統(tǒng)與GE Healthcare合作，在美國各地的VA地點3D打印患者特定的醫(yī)療模型。即使采用率增加，也正在進行研究以證明該技術在術前準備方面的功效。

目前，醫(yī)療3D打印似乎或多或少跟蹤Gartner的曲線。助聽器長期以來一直是大規(guī)模制造3D打印的典范，現(xiàn)在看來其他應用也不甘落后。