3D打印——医疗保健不可缺少的技术

3D 打印技术出现于 20 世纪 80 年代，在21 世纪逐渐普及，人们开始发现这项技术的重要性和其能为人类带来怎样的变化。

从 3D 打印鞋到 3D 打印汽车，增材制造这项技术几乎覆盖了人类生活的每个领域。根据福布斯报告，3D 打印行业 2014 年增长35.2%，达到 40 亿美元。这一数据源于 2015年沃勒斯报告，充分表明了增材制造业的快速发展。

医疗 3D 打印已然成为 3D 打印领域最大的突破之一。实际上，医疗 3D 打印正逐渐成为主流医疗实践的一部分，这样说也不为过。3D 打印无疑给医疗领域带来的巨大的变化，专家们认为这只是冰山一角。

目前已经出现几种 3D 打印解决方案，可以帮助不同领域的病患。例如，针对婴儿肺周细小气管的 3D 生物打印呼吸道夹板，这是第一个专门针对儿童的 3D 打印植入物。

这款 3D 打印植入物的特殊之处在于可以随着婴儿成长一并生长。此外，这样一个植入物只需一个小时不到的时间就能制造出来，并且已经在幼童身上进行临床测试，成本低至 10 美元。像这样好处多多的技术怎能不讨人喜欢呢？况且还能拯救宝贵的小生命。

本文将详细介绍 3D 打印在医疗领域的应用，以及这项技术是如何策划能够为医疗领域最具潜力的技术之一的。此外，我们还将探讨一些在应用过程中遇到的 3D 打印相关的挑战。

3D 生物打印在医疗界

目前，许多 3D 生物打印解决方案仍处于实验阶段，大部分都在进行中。然而，也有不少解决方案已经开始投入使用，在世界各地以多种方式进行应用。

人们普遍认为 3D 打印在医学领域的最终目标是可以为患者提供替代性器官。然而，这只是其中一种应用方向。3D 生物打印已经将其触角几乎覆盖到医疗保健的所有领域，从药物、植入物制造到器官研发，带来了革命性的变化。

以下是 3D 生物打印的一些重大突破。

生物打印器官

如今，3D 打印可以制造出功能性器官，利用数字化模型，通过逐层添加生物打印墨水来制造器官复制品。

由于皮肤本身就是由多层组织组成，因此成为 3D 生物打印试验和应用的最理想对象。马德里的一群科学家就已经将生物打印的皮肤移植到小鼠身上。研究人员利用 3D 打印机的原型就可以制造出功能全面的人体皮肤，可用于烧伤患者皮肤移植和研究用途。

同样的，科学家还 3D 打印出卵巢，并成功移植到小鼠体内。这样的创新解决方案可以帮助有效治疗女性最具难治疗的疾病之一——不孕症。

3D 打印器官，如肾、肝和心脏目前仍只用于研究和实验，但估计未来五年可能实现人体移植。以色列的一家生物打印公司 CollPlant Holdings Ltd. 利用 rhCollagen技术引领器官研发的 3D 生物打印革命。这项技术是通过使用植物基产品来生产组织。

此外，该公司的研究人员还找到了生产皮肤弹性重要物质——胶原蛋白的方法。该研究团队认为液体胶原蛋白可以作为一种墨水用于 3D 生物打印，这将引领生物打印器官的发展。

3D 打印器官的出现有助于解决器官移植领域长期存在的问题之一——等待时间过长。一般来说，平均每个患者必须等待两年以上才能接受肾脏和心脏等器官的移植手术。世界各地有许多患者都在等待合适的器官捐献过程中失去了宝贵的生命，而 3D 生物打印则有望帮助解决这个问题。

生物打印解剖模型

如今，采用 3D 打印已经可以根据患者身体某一部位制造出塑料解剖模型，如 3D 打印耳朵、义齿和骨骼，给外科医生用于术前规划。

这些解剖模型可以用于术前规划，外科医生可以更好地计划手术。借助 3D 打印解剖模型有助于将手术时间缩短 33%。手术时间的缩短有助于降低感染的可能性和提高患者恢复速度，从而缩短患者住院时间。

生物打印骨骼

2017 年八月，上海长征医院成功为一名 28 岁患者成功置换上 3D 打印椎骨。该患者被诊断为颈部癌症，由于缺少可替代骨骼的植入物，医生决定使用 3D 打印钛合金骨作为植入物。

上述案例表明了 3D 打印技术可以用于治疗最为复杂的癌症。更为重要的是外科医生愿意使用创新的解决方案来挽救患者的生命。

生物打印药物

人们可以使用经济实惠的 3D 打印机在自己家中打印药物的愿望很快就要实现了。他们只需在网上药店出示药方，购买数字药水和蓝图即可在自家的打印机中进行打印。这个概念由化学家 Lee Cronin 在一次 TED 演讲中首次提出，当时这个想法显得太不切实际了。然而，2015年美国食品和药物管理局（FDA）批准第一个 3D 打印的癫痫患者药物，这个想法成为了现实。

相信定制药物将会在不久的将来改变人们的疾病治疗方式。尽管目前仍有不少挑战，但 3D 生物打印药物看起来前景还是很好的。

生物打印植入物

在英国估计就有超过 1000 万人患有听力损失，而全球范围内这个数字更是难以想象的。医疗系统需要为这些患有严重听力损失的人提供治疗和人工耳蜗植入物、助听器，在这种情况下负担就会很大。

在听力损失管理方面，医学生物打印是一大福音。现在世界各地的科学家都使用这种创新技术来为患者制造特定的植入物和假体来治疗听力损失。

除了听力损失，3D 假体和植入物如今还可以用于面部和乳房重建、踝关节置换、组织再生、事故后髋臼重建、髋关节置换、颌面部缺损、呼吸系统疾病、骨感染和骨癌等等。这些领域都可以使用 3D 生物打印植入物达到一定的治疗预期效果。

3D 生物打印的挑战

每一项医疗技术都会遇到一些挑战，这些挑战使得世界各地的科学工作者更加努力地去寻求新的解决方案，3D 生物打印亦是如此。

与其他替代性技术相比，医疗生物打印是相对较为便宜的一项技术，但医疗保健行业仍然要面对技术安装并确保最佳效果所需技术专业知识的挑战。

此外，在新的解决方案正式提供给消费者前还需要经过漫长的临床试验和监管部门批准。对于监管机构而言，质量保证和监控仍是 3D 生物打印面临的两个最大的挑战，这两个挑战会影响这种技术的可扩展性和长期应用。

尽管如此，医疗 3D 打印还是为医疗行业提供了一个绝佳的机会。这种新颖的技术不仅成本实惠，使用简单且可实现，这就是为什么研究人员和世界各地的医疗组织都愿意尝试这项技术的原因。将 3D 生物打印引入医疗行业是绝对值得一试的。

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