3D打印汽车、建筑物等静态物体已经不是新闻，但3D打印人体器官，您听说过吗？

近期，Wake Forest再生医学研究所所长安东尼·阿塔拉(Anthony Atala)另辟蹊径，将3D打印技术用于打造微缩版的人体器官，来进行新冠肺炎病毒的检测。据介绍，他的团队有能力在一小时内印制上千个微型器官。

此消息一出，3D打印再次成为医疗领域关注的焦点，网友也对此满怀好奇。那么，3D打印将如何重新定义现有医疗技术？在医疗领域的大规模应用又将何时到来？以下，enjoy~

3D打印的奥秘

如果您是一个科幻迷，那么一定不会对3D打印技术感到陌生。

3D打印也称增材制造技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

简单来说，3D打印就是把传统打印的耗材——纸和墨换成了金属、塑料、陶瓷、树脂等新型材料。打印时，耗材会一层一层地打印出来，层与层之间通过特殊的胶水进行粘合、固定，最终呈现出一个完整的3D打印物品。

我们以3D打印微型器官来详细举个例子：

首先，科学家用可降解材料做出微型器官的支架，这些支架内埋有直径为50微米(大约是人类头发的一半)的微型管道，为器官输送营养物质；在搭建好支架、安放好器官后，就可以在上面涂抹一层“生物墨水”——这是一种细胞和水凝胶合成的粘液，像给蛋糕涂奶油一样刷在支架上。

与传统制造技术相比，3D打印技术最大的优势在于不需要模具即可实现各种形状产品的制造。因此，3D打印技术特别适用于模具铸造困难、形状复杂、个性化强的产品。

目前，3D打印已经应用于食品、医疗、建筑、教育等领域。

医疗领域中的3D打印

在医疗领域，3D打印已覆盖手术模型预演、骨科植入物、手术导航、医疗康复器具等多个细分场景。那么具体来看，其是如何颠覆传统医疗技术的呢？

对于风险高、难度大的手术，医务工作者在手术前的预演十分重要。在以往的手术预演过程中，医务工作者往往需要通过CT等影像设备获取患者的二维医学影像，之后再转换成直观的三维数据，整个过程极其繁琐。如今，借助3D打印机等设备，医务工作者可以直接将三维模型打印出来，既可辅助医生进行精准的手术规划、提升手术的成功率，又方便医生与患者就手术方案进行直观的沟通。

在皮肤修复领域，皮肤严重灼伤的患者往往面临着治疗周期较长、术后疤痕明显等问题。而从当下来看， 3D打印技术的发展为皮肤修复提供了一种新的途径。通过扫描受损皮肤创面，医务工作人员可以进行皮肤创口三维模型重建，然后利用3D打印技术将多种含皮肤细胞的高黏度材料进行原位打印，从而构建出仿生皮肤结构，以此实现科幻电影中的“换皮术”。

在骨科植入手术中，无论对医生的经验还是手术工具的精准度都有着极高的要求，由此也导致一些相对棘手的问题。以关节置换手术为例：术前，传统的模板测量工具精准度低，耗时长；术中，由于患者体位、手术床角度等问题，人工关节假体植入难度颇高，也是国际公认的难点。

而在3D打印技术的赋能下，部分企业正通过自身研发的产品或服务去攻克上述难题。

以联想之星被投企业北京长木谷医疗科技有限公司(以下简称“长木谷”)为例。长木谷成立于2018年，是一家专注于骨科人工智能解决方案的国家级高新技术企业，其自主研发的基于AI的关节置换手术解决方案，整合了导航系统以及3D打印手术工具等，实现了关节置换手术的术前精准规划和术中精准导航系统打造，使骨科手术更加“精准化”、“标准化”及“可视化”。

具体来看，该系统可以利用3D打印技术来帮医务人员制作患者个体化订制的手术导航工具，用于在术中提供手术操作的定位与导航，从而辅助医务人员完成术中截骨、磨锉、定位等操作，最终提高手术的精准度、缩短手术时间、减少患者术后并发症。

挑战与机遇并存

“3D打印”热潮正风靡全球，其在医疗模型、假肢及人工关节等医疗方面的应用前景亦十分可观。据IDC数据显示，预计到2030年，3D打印医疗市场规模有望超过60亿美元，并保持16%以上的年复合增长率。

但无法忽略的是，就在3D打印技术颠覆传统医疗行业之际，挑战同样接踵而至。

首先，为确保打印出来的医疗产品足够安全且具备稳定性、适用性，研发人员必须持续探索更为适合人体的3D打印材料，这也是3D打印医疗领域能否大规模商用并提升市场价值的关键。

另一方面，目前3D打印设备及医疗产品的成本高昂，不仅普通患者无法承担，即便是多数医疗机构也难以承受。如何通过技术革新、降低设备和材料成本来推动商用进程并实现其经济价值与社会价值，也是行业内尚需解决的重要难题。

而在技术应用方面，对于某些组织结构微小、难度大的手术，医务工作者如何通过3D打印实现手术的精准化及标准化来控制好出血量以及手术时间，也是行业亟需突破的问题。

无论如何，3D打印技术在医疗领域的应用已成为发展趋势。一旦突破材料、成本、精确度等关键难题之后，3D打印医疗市场有望迎来新一轮爆发式增长。