
20世纪80年代后期出现的3D打印技术有异于传统的削材及铸造技术:不仅使产品的物理结构发生变化,还能根据个性化需求定制,实现材料与病变部位的完全匹配,同时可携带细胞及生物活性微球进行骨缺损部位的原位打印。这些特点决定了该技术在生物医学领域有广阔的应用前景。
2017年11月30日,工信部发布《增材制造产业发展行动计划(2017-2020)》,将医疗领域列为了3D打印技术的重点应用领域之一。但由于1999年以前,受研发成本等因素的限制,中国整个3D行业还处于萌芽阶段,对于3D打印材料的研究也涉及较少。尽管在全球工业级3D打印机销售火爆的大背景下,我国一直都在努力提升医用3D打印技术水平,但行业面临着实实在在的挑战让很多人不免疑惑,这条路到底能走多远?
3D打印技术在医疗领域的应用
医用3D打印在3D打印的各行业应用中所占市场份额达到12.8%,仅次于航空航天、汽车和机械行业,位居第四。2016年,全球医用3D打印市场规模达到12.29亿美元,预计到2024年医用3D打印市场规模将达到96.39亿美元。

3D打印技术在各领域的市场份额
在医疗领域的应用有:
一、3D打印模型,用于医学教学、病例讨论等;
二、3D打印医疗器材,比如手术器械、假肢等;
三、3D打印用于组织功能产品,比如下颌骨、器官支架、颅骨,这些都已经进入临床,主要的功能为发挥一个支架的作用;
四、3D 打印体组织和器官。

医用3D打印产品的市场份额
我国医用3D 打印行业面临的挑战
01 设备研发技术落后
就发展历程而言,我国在上世纪90年代才开始研发3D打印设备,在3D打印设备的生产制造方面还面临着生产工艺不成熟、材料利用率低等问题。其次,受限于生产效率和材料质量等问题,国内的工业级3D打印设备暂时无法实现规模化生产。一方面是由于制造3D打印设备所使用的材料品类非常有限且价格昂贵;另一方面是由于3D打印设备的技术研发耗时耗力。同时,医疗领域与其他领域对于3D打印设备的产品精度要求不同,生产厂商需要一一满足各领域用户的个性化需求,规模化生产则更难实现。
02 打印原材料要求高
3D打印的原材料较为特殊,必须能够液化、丝化、粉末化,打印后又能重新结合起来。对活体器官而言,如何维持细胞的活性及其功能尤为重要。特别是对于医疗器械专用材料,大多需要进行严格的生物学评价,以防止各类生物性风险的发生。
“材料研制难度大、评价周期长,它既是医用3D打印技术开发的难点也是核心。”一位来自业界的人士表示,这些均在客观上制约了3D打印技术在国内的推广进程。
03 设备维护费用高
3D打印设备要获得引进医院的资质,需要经历繁琐的审核流程,确保在产品精度上要有所保障。目前用于医疗器械研发的3D打印设备仍以国外为主,从而造成3D打印设备的维护成本进一步提高。另外,目前高品质的3D打印材料仍以进口为主,从另一侧面进一步推高了原材料价格,从而造成3D打印医疗器械研发成本进一步提高。
04 缺乏行业标准
由国家增材制造产品质量监督检验中心(江苏)牵头制定的《增材制造 主要特性和测试方法 零件和粉末原材料》为目前国内唯一一份增材制造类零件与粉末原材料主要特性及测试方法国家标准,给出了相应的推荐测试目录、测试方法及测试报告,适用于指导原材料供应商、设备制造商、设备使用者、零件供应商、客户等对通过增材制造工艺制备的零件及原材料的主要特性及测试方法进行协商。然而,医用3D打印材料由于和传统材料不同,材料的内部结构和力学性能也不同,因此,现行标准并不适用于这类材料,需要进行研究并制定相应的标准。
05 医院实践少,推广困难
对3D打印的手术方案研发仅停留于单个科室的“单打独斗”,未能形成良性循环。目前对3D打印的手术培训还比较少,要得到大规模的传播和应用,离不开医生的专业教学,现在医院的3D打印技术还处于一种早期探讨的状态。富有经验的医生已经形成了自己的手术习惯,要让他们接受相关的3D打印技术相对难度较大,而相对更有挑战和创新精神的年轻人则尚不具备主刀的尝试能力,这也给3D打印相关技术的推广带来困难。