“重塑”生命：谈谈3D打印在医疗领域的影响

在医疗行业中，技术的创新对改进工艺、完善手术结果和拯救生命有着直接的影响。

3D打印（增材制造）诞生于25年前。如今，这种技术已经能帮助我们生产面向各种行业和应用的零部件。随着医疗行业在国民生产总值中占据越来越大的比例，用于提升效率的创新方案也不断增加以适应降低成本的需求。在医疗领域，3D打印能让医生更高效地工作，缩短患者治疗护理时间，并改善手术效果。

利用3D打印改善患者诊治的案例不胜枚举。在提升效率的需求推动下，医疗器械生产商努力寻找方案，制造出更快捷、更具成本效益、更个性化、更少资源浪费的产品。医院可以在早期阶段测试3D打印医疗器具原型，并在最终生产前反馈需要进行的设计迭代。在此基础上，医疗新设备的上市时间大幅缩减，患者也能够比以前更快地受益于这些创新。

此外，3D打印在手术规划中的应用也越来越常见，并迅速成为了这个过程中的一个组成部分。在3D打印模型上进行高效处理、熟练操作，不仅会缩短患者在手术台上的时间，还提高了手术的成功率。例如，使用颅骨植入物的实体3D打印模型，外科医生可以在手术前确定具体部位的实际尺寸和形状，减少意外的并发症，这些都是简单的CT扫描所不能做到的。

3D打印：改善医疗的全新方式

医疗保健行业快节奏的本质，通常需要快速决策以实现及时的患者护理。随着竞争加剧，医院也在“争抢”患者。许多医院将自己定位为创新者、颠覆性技术的最早采用者，在此基础上达到增加诊治病例、缩短病院护理时间、减少并发症的效果，对患者护理也会产生积极的作用。

如今，依靠3D打印技术，越来越多的医疗器械生产商得以加快生产和缩短交付周期。用户可以生产出各种各样的医疗装配工具，几天内即可生产完毕，对比传统生产方法的几周时间，周期大大缩短。使用Stratasys增材制造解决方案，用户可以生产注塑模具插件等生产工具。因此，许多医疗机构在临床阶段就能投入产品的早期生产，成为替代昂贵医疗器械生产方式的一种成本节约方案。

根据一些客户的反馈，他们甚至能将生产周期缩短95%，成本节约高达70%。Stratasys的客户美国Worrell公司就是一个很好的例子。通过使用3D打印注塑模具，Worrell公司大大加速了医疗器械的开发，提高了市场竞争力。

传统方法中，用铝制造工具需要4‐6周时间，但使用了Stratasys的PolyJet3D打印技术，Worrell公司将交货时间缩短到两天，方便进行小批量生产。加上韧性和耐热性俱佳的DigitalABS材料，3D打印注塑模具的生产得以改善，可以承受注塑机的严苛要求。最重要的是，像Worrell这类的公司能够快速、节约成本地生产医疗器具原型零件，并可直接采用最终的生产材料。

个性化假肢

随着相关应用不断增多，3D打印的触角也延伸到了假肢领域。假肢本身已经存在了很长时间，但以往它们的设计和功能通常比较欠缺。而3D打印的加入，为我们开启了制造廉价、复杂假肢的全新空间。越来越多患者要求定制化，从而引爆了个性化医疗辅助器具与假肢的生产使用，为其普及做了很好的铺垫。

弗罗里达大学（UCF）工程系的学生为一个六岁男孩Alex开发了一只定制的机器人手臂，这个孩子出生时便不幸失去了右臂。通过Stratasys的增材制造技术，弗罗里达大学（UCF）能够3D打印和快速迭代，并找到符合患者的最佳解决方案。在短短七周内，孩子的手臂上就安装上了这个个性化的假肢原型——一个钢铁侠风格的机械臂，花费仅350美元。而用传统方法制作的义肢需要4万美元，相比而言，开支大大节约了。

小男孩Alex安上了义肢，该义肢会根据他肩膀的肌肉动态来控制开关。装好手臂的第一时间，他高兴地咧开嘴笑了，并且给了他的母亲一个拥抱——他说这是他和母亲间第一次真正的拥抱。在场所有人的眼睛都湿润了。

3D打印参与手术指导：让医生“熟能生巧”

如前所述，使用3D打印的模型进行术前演练，为外科医生分担了一定的手术风险。通过将病人的MRI扫描件转化为3D打印的模型，医院可以在X光拍摄前将隐藏的问题区域定位出来。

在这里我想到了一个案例，一个患有前额叶发育不良病征的两岁小女孩，一出生就面部异常，她的鼻子没有软骨，两眼之间的距离过宽，导致视力低下。

医疗团队使用Stratasys的3D打印技术，精确地复制出了她的颅骨模型，不仅快，价格也很低廉。使用这个模型，医疗团队可以做出准确的术前规划，在此基础上和小女孩的父母讨论具体的手术流程。感谢这个3D打印的复制品，在手术室的成本约100欧元一分钟的情况下，手术时间只花了不到10小时。这是一个非常典型的例子，在3D打印模型上预先演练手术帮医院节约了成本，最重要的是，它减少了手术的并发症。

对于罕见疾病患者，医生必须依据每个儿童的不同病况与身体结构来设计治疗方案。在另一个小女孩患者MiaGonzalez的病例中，医生需要帮她解开纠缠在一起的双层脉弓，这是一种结构性病症，血管环缠绕在气管和食道的四周，抑制空气流动，并导致咳嗽和呼吸道反复感染。此前Mia一直被误诊为哮喘，在其他医院接受了长达4年的反复治疗，饱受呼吸和吞咽困难之苦。

借助Stratasys解决方案，Nicklaus儿童医院参照Mia的CT扫描图为她制作了3D打印心脏模型。有了这个模型，主治医生Burke和他的团队便能确定脉弓需要分离的部位，以达到最佳的治疗效果。“对外科医生而言，能够将精确的心脏复制品拿在手上，无疑更具说服力。我的团队能在手术开始前直观感受整个手术过程。我们确定了最安全的方案，并且轻松将创口控制到最小。我曾见过好几个类似Mia这样罕见病症手术的失败案例。有了3D心脏模型的帮助，我对她的手术胸有成竹，因为我能事先充分了解她独特的心脏结构。”Burke说道。

3D打印应用并不仅仅局限于医院的手术台上。一些医疗机构还利用3D打印的模型培训下一代的医生和外科医生处理意外事件。比方说，肾脏手术时，血液停止流动的时间最多为三十分钟，否则肾脏会死亡。以前，外科医生在手术时，只能凭经验感觉来定位肾动脉，确保肾脏的健康部位血液供应正常。现在，外科医生也可以使用病人的扫描数据3D打印出模型，来确定肾动脉位置，避免血液供应被切断的情况。我们有看到一些医院的肿瘤摘除手术，切断血液供应仅21分钟。

作为3D打印技术的领导者，Stratasys有责任用这种革新的方式来重塑人们的生活，让创新技术在医疗和健康上造福于人类。(Scott Rader)

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