2023 年 3D 打印預(yù)測：醫(yī)療保健領(lǐng)域的 3D 打印

導(dǎo)讀：技術(shù)創(chuàng)新被認為是醫(yī)療保健行業(yè)的首要任務(wù)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(zhuǎn)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(shù)的日趨成熟有望應(yīng)用到復(fù)雜的手術(shù)臨床上，幫助患者康復(fù)，并減輕醫(yī)療機構(gòu)的時間和財務(wù)壓力。

在過去十年中，增材制造的發(fā)展使該技術(shù)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(yù)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(shù)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(lǐng)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(jié)了業(yè)內(nèi)多位專家和行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者對2023 年醫(yī)療保健 領(lǐng)域最值得關(guān)注的3D 打印趨勢的看法，以下是一些最重要的預(yù)測：

個性化醫(yī)療推動更廣泛的增材制造應(yīng)用

增材制造技術(shù)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(xué)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(shè)備等新興技術(shù)方面，但在將骨科植入手術(shù)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(shù)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(dǎo)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(wù)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(yù)計這將推動增材制造在顱頜面應(yīng)用中得到更廣泛的采用，并擴展到骨科和放射腫瘤學(xué)以及人體解剖學(xué)的其他部分。此外，由于手術(shù)計劃案例的周轉(zhuǎn)時間更快，手術(shù)計劃軟件和手術(shù)工具和模型的 3D 打印技術(shù)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(shù)計劃程序中實現(xiàn)優(yōu)化和自動化，這將促使AM技術(shù)在醫(yī)院被更快、更容易地使用，這也將增加這些新興技術(shù)在2023年的應(yīng)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(xué) 3D 打印的發(fā)展增加了其他趨勢，包括小型化、微創(chuàng)手術(shù)、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(shè)備和生命科學(xué)應(yīng)用，Kawola 預(yù)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(shù)遷移到最終用途應(yīng)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(fù)耗材也將在 2023 年迎來轉(zhuǎn)變。作為骨科設(shè)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(xué)專家和醫(yī)學(xué)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(yīng)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(wù)。如果這項技術(shù)永遠無法替代石膏模型，那么我們現(xiàn)在應(yīng)該確認這一點。”

與塑料或玻璃纖維對應(yīng)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(lǐng)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(yīng)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(xué)領(lǐng)域增長最快的市場之一，銷售額排名第三，僅次于心臟病學(xué)和體外診斷，尖端技術(shù)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(shù)真正得到應(yīng)用的一個領(lǐng)域是醫(yī)療骨科植入物。雖然這個領(lǐng)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(jié)構(gòu)，這可以讓患者更快地康復(fù)，因為身體對這些骨科植入物的反應(yīng)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(lǐng)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(yīng)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(shè)備制造方面。

Ellis 還預(yù)計，除了個性化之外，硬件和軟件的進步將使更大、更復(fù)雜骨科設(shè)備的3D 打印具有技術(shù)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(shù)平臺將成為醫(yī)療點供應(yīng)商在新領(lǐng)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(lǐng)域的 3D 打印時，很難忽略生物打印領(lǐng)域的相關(guān)性。特別是該細分市場的市場規(guī)模預(yù)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(yīng)用和服務(wù)收入。與此同時，到 2031 年，生物打印機預(yù)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(shù)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(lǐng)域，只有經(jīng)過多重驗證的技術(shù)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(shù)的日益普及和普及，她希望看到涵蓋相關(guān)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(xué)術(shù)實驗室。

這位生物技術(shù)企業(yè)家補充說：“器官和疾病模型將表現(xiàn)出更大的復(fù)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(fù)雜性的模型，強調(diào)可重復(fù)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(guān)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(zhì)量和數(shù)量的增長將為機器學(xué)習(xí)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(shù)篩選新療法的速度�！�

Meskó 補充說，他預(yù)計功能性腎組織的生物打印將成為 2023 年的預(yù)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(gòu)中，作為細胞療法的支持技術(shù)。

這僅證明今天的技術(shù)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(xué)家和醫(yī)學(xué)專業(yè)人士從一個可以更好地概括體內(nèi)人體生物學(xué)的過程中受益，以前所未有的方式回答關(guān)鍵的生物醫(yī)學(xué)問題，她相信這一趨勢將持續(xù)到 2023 年。