2023 年 3D 打印预测：医疗保健领域的 3D 打印

导读：技术创新被认为是医疗保健行业的首要任务之一，尤其是在疫情大流行之后，它挑战了全球医疗保健系统的传统运作模式。很明显，在 Covid-19 肆虐全球三年后，范式转变加速了对新的和创新的生态系统的需求。诸如增材制造（AM）等新兴技术的日趋成熟有望应用到复杂的手术临床上，帮助患者康复，并减轻医疗机构的时间和财务压力。

在过去十年中，增材制造的发展使该技术比以往任何时候都更有价值，对医疗保健行业而言也更为重要。预计到 2031 年医疗器械增材制造市场可能增长到 98 亿美元，这也难怪 Formlabs 估计前 50 大医疗器械公司中超过90%在使用 3D 打印技术来创建精确的原型和医疗器械。更重要的是，像Stratasys、GE Additive、3D Systems、EOS和Materialise这样的纯 3D 打印公司已经为该领域的许多创新工作铺平了道路。

在本期文章中，南极熊总结了业内多位专家和行业领导者对2023 年医疗保健 领域最值得关注的3D 打印趋势的看法，以下是一些最重要的预测：

个性化医疗推动更广泛的增材制造应用

增材制造技术在医疗保健行业尚未充分发挥其潜力，该行业最困难的问题之一是为每位患者定制治疗。因此，精准医学面临着许多挑战，尤其是在扩展这些项目时。尽管个体化医疗的某些方面可能非常明显，特别是在基因测序和无线健康监测设备等新兴技术方面，但在将骨科植入手术引入精准医疗方面，3D 打印的实用性可以胜过挑战。尽管一些新兴技术正在寻求打破传统的“一刀切”的定制治疗方法，但 3D 打印仍可被视为主导力量。

尽管如此，尽管增材制造已经彻底改变了许多个性化医疗，但在常规使用的监管批准和需要建立的通用标准方面仍存在障碍。然而，这并没有阻止像 3D Systems 这样的公司继续前进。该品牌的医疗保健解决方案执行副总裁Menno估计，个性化医疗将继续为医疗服务提供者带来更好的患者治疗效果和经济效益。

Ellis建议道：“我预计这将推动增材制造在颅颌面应用中得到更广泛的采用，并扩展到骨科和放射肿瘤学以及人体解剖学的其他部分。此外，由于手术计划案例的周转时间更快，手术计划软件和手术工具和模型的 3D 打印技术得到改进，因此采用速度会进一步加快。”

更重要的是，这位高级管理人员认为，基于 AI 的工具的强大集成可以在手术计划程序中实现优化和自动化，这将促使AM技术在医院被更快、更容易地使用，这也将增加这些新兴技术在2023年的应用率。

定制的患者特定护理无疑是这十年医疗保健 3D 打印的持续趋势之一。然而，Boston Micro Fabrication (BMF)的首席执行官JohnKawola为医学 3D 打印的发展增加了其他趋势，包括小型化、微创手术、先进材料开发以及增材制造系统和软件的持续改进。随着这些趋势趋向于一个共同目标，即改进医疗设备和生命科学应用，Kawola 预计到 2023 年，像BMF 这样的公司的工作不仅会支持原型的需求，还会协助将3D 打印技术迁移到最终用途应用程序中。

△微型3D 打印。图片由 Incus 提供。

3D 打印石膏模型

个性化医疗的另一个特定分支，诸如石膏和夹板一类的骨科修复耗材也将在 2023 年迎来转变。作为骨科设备系列的一部分，它们通常是现成的产品。尽管3D打印早已参与到它们的开发中，但目前尚不清楚市场是否已完全容纳它们。对于临床基因组学专家和医学未来研究所所长Bertalan Meskó 博士来说，市场对3D 打印模型的接纳程度应该会在 2023 年更上一层。

Meskó 表示：“3D 打印模型的概念已经存在了十年，但仍然很难找到提供此类模型的医疗保健服务。如果这项技术永远无法替代石膏模型，那么我们现在应该确认这一点。”

与塑料或玻璃纤维对应物相比，3D 打印铸件有很多优点。世界上一些最好的医院正在制造它们，例如Mayo Clinic，以及像 ActivArmor 这样的商业公司。除了可能成本过高之外，物流对许多初创公司来说是一种阻碍，这可能就是为什么他们没有像 Meskó 所建议的那样“进入医疗保健领域”。尽管 3D 打印模型在大多数情况下可能是正确的选择，比传统选项更卫生且更易于应用，但它们是否会被广泛使用的问题仍然存在。

有前途的骨科植入物

骨科器械行业被认为是医学领域增长最快的市场之一，销售额排名第三，仅次于心脏病学和体外诊断，尖端技术可以改变患者的生活，尤其是因为一种尺寸并不适合所有人。

Fathom首席执行官 RyanMartin 解释道：“3D 打印技术真正得到应用的一个领域是医疗骨科植入物。虽然这个领域有很多其他替代方法，从臀部、膝盖甚至肩膀，但通过增材制造可以定制以改善患者的体验。你可以用 3D 打印创建一个类似骨骼的结构，这可以让患者更快地康复，因为身体对这些骨科植入物的反应更快。”

△Ryan Martin 在 Fathom 的制造工厂。Fathom Manufacturing 首席执行官 Ryan Martin 在哈特兰公司总部。图片由 Fathom Manufacturing 提供。

如今，Fathom大约 30% 的收入来自医疗领域，但该公司为其骨科医疗客户制造的大部分产品都是利用先进的 CNC 加工能力完成的。然而，随着公司看到 3D 金属打印的应用数量不断扩大，它希望在短期内无缝过渡到金属骨科的 3D 打印，特别是在中低批量医疗设备制造方面。

Ellis 还预计，除了个性化之外，硬件和软件的进步将使更大、更复杂骨科设备的3D 打印具有技术可行性和经济可行性。这位 3D Systems 高管表示，引入可 3D 打印的 PEEK 等新型材料和新技术平台将成为医疗点供应商在新领域部署个性化医疗解决方案的额外催化剂。

生物打印有效性

在讨论医疗保健领域的 3D 打印时，很难忽略生物打印领域的相关性。特别是该细分市场的市场规模预计到 2028 年将达到近 12 亿美元，而今天仅为 1.82 亿美元。最近的一份 SmarTech Analysis 报告指出，生物打印行业近 70% 的收入将来自应用和服务收入。与此同时，到 2031 年，生物打印机预计将带来约 1 亿美元的收入。

尽管 2022 年生物打印方面的重大突破有所减少，但专家们认识到，生物打印技术背后的同行评审研究比以往任何时候都多。对于 Meskó 来说，在医疗保健领域，只有经过多重验证的技术才能用于实践，因此这是进入2023 年的一个好兆头。

△SystemicBio 首席执行官 Taci Pereira。图片由Systemic Bio 提供。

同样，Systemic Bio首席执行官Taci Pereira表示，随着生物打印技术的日益普及和普及，她希望看到涵盖相关器官和疾病功能新方法的出版物持续增加。此外，她说生物打印不再像五年前那样局限于少数学术实验室。

这位生物技术企业家补充说：“器官和疾病模型将表现出更大的复杂性，因为进行研究的人员可以使用的工具已经取得了进步。随着微生理系统的兴起，我相信制药行业将寻找能够为安全性和有效性测试提供更高复杂性的模型，强调可重复性。此外，生产规模的生物打印可以在制造这些模型中发挥关键作用，从而有信心地进行更高通量的测试。最后，从这些系统捕获的数据质量和数量的增长将为机器学习生成计算机模型开辟道路，这可以进一步加快我们使用这些技术筛选新疗法的速度。”

Meskó 补充说，他预计功能性肾组织的生物打印将成为 2023 年的预期突破，因为皮肤、骨骼、软骨和肝脏已经有了很多研究。他还希望看到生物打印机部署在医疗机构中，作为细胞疗法的支持技术。

这仅证明今天的技术比以往任何时候都更容易获得。对于Allevi商业总监 Hanchih Wu 而言，此举帮助了实验科学家和医学专业人士从一个可以更好地概括体内人体生物学的过程中受益，以前所未有的方式回答关键的生物医学问题，她相信这一趋势将持续到 2023 年。