3D 打印正在改变医疗行业的 4 种方式

医疗行业是增材制造中增长最快的行业之一，用于一系列应用，从患者特定的植入物到逼真的功能原型和先进的医疗工具。超过 97% 的医疗增材制造专业人士相信增材制造的使用将继续增加（中小企业 2017 年医疗增材制造/3DP 调查），该技术在生物打印和其他医疗应用等领域具有巨大潜力。

作为探索增材制造对各个行业影响的系列的一部分，今天我们将了解 3D 打印在医疗领域的当前应用，以及该技术的预期发展趋势。

医疗行业如何使用3D打印？

定制

对更快、更具成本效益的定制生产方式的需求 产品是医疗领域3D打印普及背后的关键因素之一。由于更大的设计自由度和生产高度复杂的零部件的能力，增材制造为医疗行业的需求提供了理想的解决方案，因此正在改变医疗设备的制造方式。

首先，增材制造简化了设计和制造定制设备的过程。由于每个患者都是不同的，因此必须定制医疗设备，例如假肢和植入物，以满足相关患者的需求。

传统上，制造复杂的医疗设备是一个耗时且成本高昂的过程，需要昂贵的工具。然而，随着增材制造的进步，现在生产复杂的医疗设备更具成本效益，因为该技术不需要工具。除此之外，增材制造技术提供的设计自由意味着现在可以生产以前使用传统制造方法无法实现的复杂设备。

更快的上市速度

增材制造的另一个好处是可以设计和生产零件的速度。如果 3D 打印设备需要任何设计迭代，这可以在几个小时内完成，从而显着缩短新医疗设备的上市时间。

在材料方面，用于医疗应用的 3D 打印系统还可以支持一系列生物相容性材料，这些材料可以承受伽马辐射和环氧乙烷的灭菌。此类材料特别适用于需要与人体组织兼容的应用，例如牙科植入物。多材料打印也是一种新兴的可能性，该方法可用于创建具有代表器官、骨骼和软组织的不同材料的逼真人体模型。

医疗 3D 打印的 4 个用例

1.医学研发

3D 打印原型可以通过提供逼真的解剖模型和原型为医学研究做出巨大贡献。随着 3D 打印加快产品设计周期，生物医学工程师现在可以更快地创建模型和原型。例如，已经创建了癌性肿瘤的 3D 打印模型，以帮助医疗专业人员更好地了解肿瘤如何发展和扩散，以及用于癌症药物测试。加工或注射成型此类原型是不切实际的，因为这些技术无法提供与增材制造相同的快速迭代和设计复杂性。

2.临床前测试和规划

3D 打印模型还允许医生可视化患者的解剖结构并直接评估复杂的病理，克服缺乏 3 维真实感的数字图像的挑战。由于多材料 3D 打印的进步，可以创建由不同材料组成的增材制造模型来复制人体组织和骨骼的特征。该方法可以帮助外科医生提前规划手术，提高手术精度和术后效果。

3.医疗器械

到 2026 年，3D 打印医疗设备的全球市场预计将超过 10 亿美元（未来市场洞察），增材制造为定制医疗产品的生产提供了重要价值。从形状复杂的植入物、个性化的假肢和助听器到适合用途的工具，增材制造使一次性设备的生产成为可能，而传统制造方法是不切实际的。

3D打印植入物

如今，医疗增材制造中增长最快的领域之一是 3D 打印植入物。增材制造技术的进步使生产的植入物能够与患者的解剖结构相匹配。此外，使用钛和钴铬合金等生物相容性材料，可以制造具有合适表面粗糙度的 3D 打印骨科和颅骨植入物，从而降低废品率。创建拓扑优化设计的可能性还意味着可以设计具有复杂有机几何形状和减轻重量的植入物。

假肢

3D 打印也对生产价格合理但高度精确的假肢产生了巨大影响。使用传统的制造方法，制造符合患者要求的设备可能需要数周时间。如今，情况已不再如此，因为增材制造假肢的耗时明显更少，而且在许多情况下，其生产成本仅为传统制造假肢的一小部分。 3D 打印已被用于生产从假手、假腿和支架到复杂的面部和颅骨假肢的所有产品。

助听器

助听器行业是另一个因 3D 打印而改变的行业，所有助听器中有 90% 以上使用 AM 技术，尤其是立体光刻技术 (SLA)。 SLA 提供有机形状的快速生产以及高精度，非常适合定制。

牙科

根据 SmartTech Publishing 最近的一份报告，到 2027 年，牙科市场将达到 95 亿美元。今天，牙科技工室可以增材制造牙桥、矫正器、牙冠、正畸器具和结石模型，可以根据专利进行定制。

医疗器械

增材制造还可用于医疗领域，以制造夹具和固定装置等辅助工具。 3D 打印的医疗器械可以按需快速交付，从而实现高级患者护理。

4.医疗营销和教育

增材制造在医疗领域的使用不仅限于运营规划和制造。医疗营销受益于 3D 打印模型，医疗提供者可以使用它来演示新医疗设备的工作原理。由于 AM 非常适合小批量生产，因此 3D 打印模型是医学院的一个具有成本效益的选择，学生可以使用 3D 打印解剖模型体验改进的培训和实践。

展望未来

医疗行业增材制造的前景一片光明，功能性组织和器官的 3D 生物打印备受关注。

生物打印技术目前用于帮助研究药物和药丸，在再生医学中有重要用例。例如，哈里斯堡大学的研究人员使用 3D 打印从人体细胞中制作轮廓匹配的皮肤移植物，牛津大学的科学家设计了一种新方法来 3D 打印细胞以形成活组织。这些人造组织模仿天然细胞结构的生理学，可用于创建用于临床测试的组织模型。尽管打印可移植活组织的最终目标仍然具有挑战性，但该技术在医疗保健方面具有巨大潜力。

还对 3D 打印和缓释药物递送进行了大量研究。借助 3D 打印技术，可以将多种药物打印成单个药丸，然后在精确的时间释放，患者无需服用多种药物。麻省理工学院的研究人员已经在该领域取得了显着进展，开发了一种新的增材制造方法来制造药物和疫苗，可以在受控的时间内释放多剂量的药物。

未来的挑战

尽管取得了这些显着进步，但医疗行业的增材制造仍面临某些挑战。 3D 打印医疗设备的法规是此类挑战之一，医疗设备制造商必须满足严格的要求。

然而，增材制造已深入医疗行业，随着技术的成熟和知识的扩展，它最终会带来更低的成本和更先进的应用，如器官和组织的 3D 打印。

这是我们工业和 AM 系列的第二个 — 为什么不看看我们上一篇关于 AM 的文章 影响建筑业 ？