2015年,，市場研究公司Gartner 預(yù)計(jì),，醫(yī)療3D打印將成為將在兩到五年內(nèi)將增材制造（AM）推向主流的先鋒領(lǐng)域,。四年過去了，我們決定對行業(yè)進(jìn)行研究,，以確定Gartner的預(yù)測是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn),。
在本文中，我們將探討過去一年中的一些醫(yī)學(xué)3D打印故事,，以了解該技術(shù)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(dá)拉斯的公司的設(shè)備采用Osseus專有的3D打印平臺(tái)PL3XUZ進(jìn)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(shè)計(jì)使植入物能夠在增加骨細(xì)胞生長的同時(shí)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(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素之一,。
第一個(gè)Aries－L側(cè)向椎體間部位于2019年1月首次植入患者體內(nèi),。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(shè)備最重要的承諾之一,，旨在改善治療結(jié)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,?！斑@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(chǎn)生的彎曲度,。憑借這項(xiàng)尖端技術(shù),，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(hù)理，這可以為患者帶來更好的結(jié)果,?！?/p>
雖然3D打印的脊柱，顱頜面和膝關(guān)節(jié)植入物的數(shù)量正在增加,，但3D打印的整形外科設(shè)備可能是最普遍的,，部分由GE Additive子公司Arcam引領(lǐng)。到目前為止,，自2007年以來,，使用Arcam的電子束熔化（EBM）技術(shù)生產(chǎn)了超過100，000個(gè)臀杯,。LimaCorporate是意大利骨科公司和Arcam的客戶,，一直是該領(lǐng)域的先驅(qū)。它使用EBM制作了世界上第一個(gè)3D打印的髖關(guān)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(gè)用于定制植入物的AM設(shè)施。雖然植入物通常是與LimaCorporate等專家一起在現(xiàn)場進(jìn)行3D打印,，但新設(shè)施可以使設(shè)備生產(chǎn)更接近護(hù)理點(diǎn),，減少等待時(shí)間和運(yùn)輸。該新網(wǎng)站預(yù)計(jì)于2020年開業(yè),，將由意大利公司運(yùn)營,，為美國各地的醫(yī)院提供定制植入物,，同時(shí)開發(fā)新的醫(yī)療產(chǎn)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(xiàn)者的需要,，更重要的是，對器官排斥的恐懼,。我們距離實(shí)現(xiàn)這一現(xiàn)實(shí)還有幾年的時(shí)間（根據(jù)Gartner,，2017年5到10年），但基礎(chǔ)技術(shù)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(yīng)用相關(guān)的產(chǎn)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(zhì)方法，如皮膚細(xì)胞,。該公司已建立了幾個(gè)與3D打印肝組織相關(guān)的合作伙伴關(guān)系,，用于藥物測試和軟骨。在2018年初,，PoieTIs成為第一個(gè)發(fā)布商業(yè)3D打印皮膚產(chǎn)品的公司,，該公司與巴斯夫和歐萊雅合作。
該領(lǐng)域的另一位領(lǐng)導(dǎo)者是CELLINK,，自幾年前成立以來迅速擴(kuò)展,。該公司目前市場上有六種生物打印機(jī)，四種基于擠出技術(shù),，以及30至35種生物粉碎機(jī),。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(gè)依賴生物打印的消費(fèi)產(chǎn)品的推出。在CES,，強(qiáng)生公司（展示了露得清MaskiD中,，3D印刷面罩基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個(gè)顧客的面部的3D圖像。使用智能手機(jī)3D相機(jī)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(hù)膚成分制成,，并交付給客戶,。生物打印的組織血管結(jié)構(gòu)，從而開辟了移植制造特定病人的器官的可能性。
手術(shù)工具
雖然醫(yī)學(xué)干預(yù)可能是醫(yī)學(xué)中3D打印時(shí)首先想到的應(yīng)用,，但該技術(shù)也被認(rèn)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(shè)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(chǎn)時(shí)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(qiáng)生公司通過引入個(gè)性化技術(shù),，進(jìn)一步采用3D打印手術(shù)工具。通過患者特定的手術(shù)導(dǎo)板,，醫(yī)生不再需要使用一系列不同的工具尺寸到達(dá)手術(shù)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(shù)時(shí)間并提高療效。
3D打印醫(yī)學(xué)的未來
除生物打印器官外,，全球正在研究新的醫(yī)療技術(shù),。一些更獨(dú)特的開發(fā)項(xiàng)目包括多倫多大學(xué)的一組研究人員，他們創(chuàng)造了一種便攜式皮膚印刷設(shè)備,，能夠?qū)⑸镄酒蛴〉絺谥?，以幫助治愈過程。墨水通常由基于蛋白質(zhì)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(xùn),。未來的研究包括解決更大的傷口和進(jìn)行體內(nèi)研究,。
同樣令人興奮的是明尼蘇達(dá)大學(xué)目前正在開展的工作。以邁克爾·麥卡爾平（Michael McAlpine）為首的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)以3D仿真耳機(jī)而聞名,，他創(chuàng)造了一款3D打印人工眼鏡,。該產(chǎn)品由一個(gè)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(gè)過程只用了一個(gè)小時(shí)就形成了一個(gè)仿生眼,，能夠以25％的效率將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。接下來,，該團(tuán)隊(duì)旨在提高光接收器的質(zhì)量,，并使用柔軟的可植入材料作為基板。
科幻小說領(lǐng)域的不足之處在于為手術(shù)準(zhǔn)備以及教育目的生產(chǎn)患者特定的醫(yī)學(xué)模型,。作為該技術(shù)最不復(fù)雜的應(yīng)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(fù)雜手術(shù)之前導(dǎo)航患者的解剖結(jié)構(gòu)。
雖然技術(shù)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(lǐng)導(dǎo)者，如Stratasys,，Materialise和3D系統(tǒng)都參與提高技術(shù)的可訪問性,。與此同時(shí)，越來越多的醫(yī)院正在采用3D打印進(jìn)行模型創(chuàng)建,。例如,，退伍軍人事務(wù)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(diǎn)3D打印患者特定的醫(yī)療模型,。即使采用率增加,，也正在進(jìn)行研究以證明該技術(shù)在術(shù)前準(zhǔn)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(yīng)用也不甘落后,。