2023 年 3D 打印預測：醫(yī)療保健領域的 3D 打印

導讀：技術創(chuàng)新被認為是醫(yī)療保健行業(yè)的首要任務之一，尤其是在疫情大流行之后，它挑戰(zhàn)了全球醫(yī)療保健系統(tǒng)的傳統(tǒng)運作模式。很明顯，在 Covid-19 肆虐全球三年后，范式轉變加速了對新的和創(chuàng)新的生態(tài)系統(tǒng)的需求。諸如增材制造（AM）等新興技術的日趨成熟有望應用到復雜的手術臨床上，幫助患者康復，并減輕醫(yī)療機構的時間和財務壓力。

在過去十年中，增材制造的發(fā)展使該技術比以往任何時候都更有價值，對醫(yī)療保健行業(yè)而言也更為重要。預計到 2031 年醫(yī)療器械增材制造市場可能增長到 98 億美元，這也難怪 Formlabs 估計前 50 大醫(yī)療器械公司中超過90%在使用 3D 打印技術來創(chuàng)建精確的原型和醫(yī)療器械。更重要的是，像Stratasys、GE Additive、3D Systems、EOS和Materialise這樣的純 3D 打印公司已經(jīng)為該領域的許多創(chuàng)新工作鋪平了道路。

在本期文章中，南極熊總結了業(yè)內(nèi)多位專家和行業(yè)領導者對2023 年醫(yī)療保健 領域最值得關注的3D 打印趨勢的看法，以下是一些最重要的預測：

個性化醫(yī)療推動更廣泛的增材制造應用

增材制造技術在醫(yī)療保健行業(yè)尚未充分發(fā)揮其潛力，該行業(yè)最困難的問題之一是為每位患者定制治療。因此，精準醫(yī)學面臨著許多挑戰(zhàn)，尤其是在擴展這些項目時。盡管個體化醫(yī)療的某些方面可能非常明顯，特別是在基因測序和無線健康監(jiān)測設備等新興技術方面，但在將骨科植入手術引入精準醫(yī)療方面，3D 打印的實用性可以勝過挑戰(zhàn)。盡管一些新興技術正在尋求打破傳統(tǒng)的“一刀切”的定制治療方法，但 3D 打印仍可被視為主導力量。

盡管如此，盡管增材制造已經(jīng)徹底改變了許多個性化醫(yī)療，但在常規(guī)使用的監(jiān)管批準和需要建立的通用標準方面仍存在障礙。然而，這并沒有阻止像 3D Systems 這樣的公司繼續(xù)前進。該品牌的醫(yī)療保健解決方案執(zhí)行副總裁Menno估計，個性化醫(yī)療將繼續(xù)為醫(yī)療服務提供者帶來更好的患者治療效果和經(jīng)濟效益。

Ellis建議道：“我預計這將推動增材制造在顱頜面應用中得到更廣泛的采用，并擴展到骨科和放射腫瘤學以及人體解剖學的其他部分。此外，由于手術計劃案例的周轉時間更快，手術計劃軟件和手術工具和模型的 3D 打印技術得到改進，因此采用速度會進一步加快�！�

更重要的是，這位高級管理人員認為，基于 AI 的工具的強大集成可以在手術計劃程序中實現(xiàn)優(yōu)化和自動化，這將促使AM技術在醫(yī)院被更快、更容易地使用，這也將增加這些新興技術在2023年的應用率。

定制的患者特定護理無疑是這十年醫(yī)療保健 3D 打印的持續(xù)趨勢之一。然而，Boston Micro Fabrication (BMF)的首席執(zhí)行官JohnKawola為醫(yī)學 3D 打印的發(fā)展增加了其他趨勢，包括小型化、微創(chuàng)手術、先進材料開發(fā)以及增材制造系統(tǒng)和軟件的持續(xù)改進。隨著這些趨勢趨向于一個共同目標，即改進醫(yī)療設備和生命科學應用，Kawola 預計到 2023 年，像BMF 這樣的公司的工作不僅會支持原型的需求，還會協(xié)助將3D 打印技術遷移到最終用途應用程序中。

△微型3D 打印。圖片由 Incus 提供。

3D 打印石膏模型

個性化醫(yī)療的另一個特定分支，諸如石膏和夾板一類的骨科修復耗材也將在 2023 年迎來轉變。作為骨科設備系列的一部分，它們通常是現(xiàn)成的產(chǎn)品。盡管3D打印早已參與到它們的開發(fā)中，但目前尚不清楚市場是否已完全容納它們。對于臨床基因組學專家和醫(yī)學未來研究所所長Bertalan Meskó 博士來說，市場對3D 打印模型的接納程度應該會在 2023 年更上一層。

Meskó 表示：“3D 打印模型的概念已經(jīng)存在了十年，但仍然很難找到提供此類模型的醫(yī)療保健服務。如果這項技術永遠無法替代石膏模型，那么我們現(xiàn)在應該確認這一點�！�

與塑料或玻璃纖維對應物相比，3D 打印鑄件有很多優(yōu)點。世界上一些最好的醫(yī)院正在制造它們，例如Mayo Clinic，以及像 ActivArmor 這樣的商業(yè)公司。除了可能成本過高之外，物流對許多初創(chuàng)公司來說是一種阻礙，這可能就是為什么他們沒有像 Meskó 所建議的那樣“進入醫(yī)療保健領域”。盡管 3D 打印模型在大多數(shù)情況下可能是正確的選擇，比傳統(tǒng)選項更衛(wèi)生且更易于應用，但它們是否會被廣泛使用的問題仍然存在。

有前途的骨科植入物

骨科器械行業(yè)被認為是醫(yī)學領域增長最快的市場之一，銷售額排名第三，僅次于心臟病學和體外診斷，尖端技術可以改變患者的生活，尤其是因為一種尺寸并不適合所有人。

Fathom首席執(zhí)行官 RyanMartin 解釋道：“3D 打印技術真正得到應用的一個領域是醫(yī)療骨科植入物。雖然這個領域有很多其他替代方法，從臀部、膝蓋甚至肩膀，但通過增材制造可以定制以改善患者的體驗。你可以用 3D 打印創(chuàng)建一個類似骨骼的結構，這可以讓患者更快地康復，因為身體對這些骨科植入物的反應更快。”

△Ryan Martin 在 Fathom 的制造工廠。Fathom Manufacturing 首席執(zhí)行官 Ryan Martin 在哈特蘭公司總部。圖片由 Fathom Manufacturing 提供。

如今，F(xiàn)athom大約 30% 的收入來自醫(yī)療領域，但該公司為其骨科醫(yī)療客戶制造的大部分產(chǎn)品都是利用先進的 CNC 加工能力完成的。然而，隨著公司看到 3D 金屬打印的應用數(shù)量不斷擴大，它希望在短期內(nèi)無縫過渡到金屬骨科的 3D 打印，特別是在中低批量醫(yī)療設備制造方面。

Ellis 還預計，除了個性化之外，硬件和軟件的進步將使更大、更復雜骨科設備的3D 打印具有技術可行性和經(jīng)濟可行性。這位 3D Systems 高管表示，引入可 3D 打印的 PEEK 等新型材料和新技術平臺將成為醫(yī)療點供應商在新領域部署個性化醫(yī)療解決方案的額外催化劑。

生物打印有效性

在討論醫(yī)療保健領域的 3D 打印時，很難忽略生物打印領域的相關性。特別是該細分市場的市場規(guī)模預計到 2028 年將達到近 12 億美元，而今天僅為 1.82 億美元。最近的一份 SmarTech Analysis 報告指出，生物打印行業(yè)近 70% 的收入將來自應用和服務收入。與此同時，到 2031 年，生物打印機預計將帶來約 1 億美元的收入。

盡管 2022 年生物打印方面的重大突破有所減少，但專家們認識到，生物打印技術背后的同行評審研究比以往任何時候都多。對于 Meskó 來說，在醫(yī)療保健領域，只有經(jīng)過多重驗證的技術才能用于實踐，因此這是進入2023 年的一個好兆頭。

△SystemicBio 首席執(zhí)行官 Taci Pereira。圖片由Systemic Bio 提供。

同樣，Systemic Bio首席執(zhí)行官Taci Pereira表示，隨著生物打印技術的日益普及和普及，她希望看到涵蓋相關器官和疾病功能新方法的出版物持續(xù)增加。此外，她說生物打印不再像五年前那樣局限于少數(shù)學術實驗室。

這位生物技術企業(yè)家補充說：“器官和疾病模型將表現(xiàn)出更大的復雜性，因為進行研究的人員可以使用的工具已經(jīng)取得了進步。隨著微生理系統(tǒng)的興起，我相信制藥行業(yè)將尋找能夠為安全性和有效性測試提供更高復雜性的模型，強調(diào)可重復性。此外，生產(chǎn)規(guī)模的生物打印可以在制造這些模型中發(fā)揮關鍵作用，從而有信心地進行更高通量的測試。最后，從這些系統(tǒng)捕獲的數(shù)據(jù)質量和數(shù)量的增長將為機器學習生成計算機模型開辟道路，這可以進一步加快我們使用這些技術篩選新療法的速度�！�

Meskó 補充說，他預計功能性腎組織的生物打印將成為 2023 年的預期突破，因為皮膚、骨骼、軟骨和肝臟已經(jīng)有了很多研究。他還希望看到生物打印機部署在醫(yī)療機構中，作為細胞療法的支持技術。

這僅證明今天的技術比以往任何時候都更容易獲得。對于Allevi商業(yè)總監(jiān) Hanchih Wu 而言，此舉幫助了實驗科學家和醫(yī)學專業(yè)人士從一個可以更好地概括體內(nèi)人體生物學的過程中受益，以前所未有的方式回答關鍵的生物醫(yī)學問題，她相信這一趨勢將持續(xù)到 2023 年。