彻底改变医学：3D 打印对医疗保健的影响

3D打印，技术上更称为增材制造，并不像人们想象的那么新。它的历史可以追溯到 20 世纪 80 年代，但近年来已成为许多 Xometry 客户的流行制造方法，包括航空航天、汽车、建筑、教育、珠宝和艺术领域的客户。在医学和医疗保健领域，它令人印象深刻地被用来制造假肢、医疗设备，甚至替代器官。虽然 Xometry 尚未按需 3D 打印任何器官（还没有？），但我们与医疗和保健客户合作，在该领域还有许多其他应用。

在本文中，我们将介绍有关医疗保健行业 3D 打印的所有知识。

什么是医学和医疗保健？

首先，让我们简要介绍一下医学和医疗保健的确切含义。这些是总括术语，指的是涉及预防、治疗、缓解和治愈疾病、疾病、伤害和其他身体和精神健康状况的所有实践和程序。

“医学”用于描述医生和医疗专业人员必须处理的方面，例如开出实际药物、治疗患者、进行手术和精神科服务。 “医疗保健”是一个更广泛的术语，涵盖医学以及支持服务，例如药剂师、治疗师，甚至设计和制造医疗设备的人员。

3D 打印技术如何帮助医疗和保健？

医疗保健领域的传统制造涉及大量体力劳动，从头开始制造医疗设备。该过程采用原材料并通过研磨、雕刻和机械加工去除部分，直到制成最终产品。 3D 打印使这一过程变得更加容易，劳动力密集程度大大降低，有时甚至更快、更便宜。 

3D 打印不会塑造一块材料来制造产品，而是使用细丝、树脂或熔融粉末逐层构建它们。该产品的设计通常是使用计算机辅助设计 (CAD) 软件创建的，但也可以根据数字共振成像 (MRI) 机器执行的 3D 扫描创建模型。在医疗保健领域，您可以找到 Xometry 等大型 3D 打印制造商和护理点打印设施。

医疗保健领域 3D 打印简史

虽然还不到 150 年的历史，但人类在 3D 打印方面走上正确轨道的第一个迹象是在 1860 年代，当时法国艺术家 François Willème 发明了“照片雕刻”方法。这涉及从多个不同角度拍摄物体的照片（好吧，在当时可能是绘画），然后使用这些图像进行 3D 表示。 

一百多年后，即 1985 年，一位来自科罗拉多州的美国人 Chuck Hall 发明了第一个实体成像工艺，也称为立体光刻技术。这是创建 3D 打印机的第一步。医疗保健行业于 2000 年开始使用 3D 打印，一年后，第一个用于人类膀胱组织的合成支架被 3D 打印出来。 2008年，第一条3D打印假腿问世。

从那时起，医学和医疗保健领域的 3D 打印取得了许多进展。 2009年，血管被3D生物打印（活细胞和生物材料整合的过程），3D打印的人体肝脏组织于2014年商业化。科学家们于2019年开始生物打印心脏和肺囊。一年后，英国生物技术公司FABRX推出了一款名为M3DIMAKERTM的个性化制药机器。从那时起，随着 3D 打印在医学和医疗保健领域的普遍应用，该行业不断发展。

3D 打印机可以为医疗保健做什么？

3D打印已在医疗和保健行业得到广泛采用，很大程度上是因为一切都可以定制并且针对特定患者。其中包括脊柱和骨科植入物、假肢、牙槽和零件、牙冠、牙桥和其他正畸装置、药物配方和输送装置（即吸入器、贴片和植入物）、助听器以及基于真实患者及其个人需求的详细解剖模型。

但这还不是全部！它通常用于专门的和针对患者的手术工具、手术指南，甚至面部重建。更重要的是，可以利用外科医生的宝贵反馈进行快速而精确的设计调整。 3D 打印植入物是通过多种材料的多种不同 3D 打印工艺制成的，我们将在下面进一步介绍这两种材料。现在，让我们更深入地了解其中一些应用程序。 

植入物

能够快速准确地为患者设计和生产定制植入物，包括牙科、脊柱和髋关节植入物，极大地改善了医学世界。这些个性化部件能够减少手术时间、并发症、必须手动改变标准尺寸的植入物以及医生必须进行的侵入性骨移植手术的数量。所有这些因素都会加快患者康复速度并提高成功机会。

假肢

个性化 3D 打印假肢的能力无疑是该方法在医疗保健中使用的最令人印象深刻的方式之一，并且事实证明，它彻底改变了截肢者的游戏规则。这些部件（包括手臂和腿）与患者的身体完美匹配，提供更大的舒适度和功能性。传统的假肢及其组件非常昂贵（从 1,500 美元到 8,000 美元不等），并且需要大量且相当侵入性的定期手动调整。更不用说它们的订购和制作需要很长时间。

3D 打印的假肢通常更具成本效益。它还具有快速的周转时间（在某些情况下只需一天），并且由于它是完全定制的，因此需要的调整要少得多。这些因素对于那些很快就不再需要假肢的儿童特别有用。 3D 打印还有助于让儿童和成人更容易忍受这个不太令人愉快的过程，因为他们可以选择不同的假肢颜色、设计和款式。

解剖复制品

除了假肢之外，还可以创建用于教育、培训和术前计划的解剖复制品。这些打印件非常接近（如果不是精确的话）模仿真实的器官，这些器官是根据患者的实际成像数据设计的，以便医生可以在重大事件之前排练他们的手术。可以模拟复杂的手术，使医生和学员能够提高技能和信心，减少并发症，提高成功机会。在 Xometry，我们通过 PolyJet 3D 打印技术提供全彩打印，这使我们能够创建具有逼真纹理和颜色的逼真复制品。您可以在我们的 PolyJet 服务页面上了解有关该技术的更多信息。

器官和组织打印

生物打印（并非 Xometry 提供的服务）已被用于创建类似人体组织的支架，这是制造 3D 打印器官和组织的第一步。虽然肝脏和肾脏等 3D 打印器官尚未完全成为主流，但已经取得了很大进展。研究人员不断致力于新技术和方法的研究，以尽快将这些技术和方法实现出来。这些机器制造的器官有可能拯救数百万人的生命，因为患病的人们不需要排在很长的等待名单上，也不需要只希望得到最好的结果。

其他应用

为了获得更高的精度和定制性，可以（并且正在）在医疗保健领域对专门为每位患者量身定制的医疗设备和工具进行 3D 打印。该方法还用于定制药物剂量和配方。这减少了出现令人不快的副作用的机会。例如，美国食品和药物管理局 (FDA) 批准了通过 3D 打印制造的癫痫药物 Spritam。该过程改进了这种药物，使其比其他药丸更容易溶解。