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3D打印機(jī)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

2022-08-15

以Axial3D為例，它通過分割文件以進(jìn)行 3D 打印、文件準(zhǔn)備，甚至在醫(yī)院部署打印實(shí)驗(yàn)室來幫助醫(yī)生。韓國公司MEDICAL IP開發(fā)軟件自動(dòng)幫助醫(yī)生分割文件，同時(shí)還提供解剖模型和可視化模型的新方法。然而，自相矛盾的是，目前還沒有看到任何用于醫(yī)院內(nèi)部的專業(yè)3D打印機(jī)。Kumovis——最近被 3D Systems 收購，以幫助其轉(zhuǎn)向生物打印和醫(yī)療3D打印，開發(fā)了一款醫(yī)療保健專用的3D打印機(jī)。制造高溫3D打印機(jī)的Vshaper擁有兩臺(tái)醫(yī)療增材制造機(jī)器。Stratasys 還擁有用于醫(yī)療應(yīng)用的 PolyJet 3D 打印機(jī)。

3D打印在牙科領(lǐng)域的發(fā)展

在其他市場(chǎng)中，我們可以看到對(duì)客戶大有裨益的解決方案的真正發(fā)展。在牙科領(lǐng)域，例如Star3D 擁有完整的牙科材料、還原聚合和軟件解決方案。DWS 為不同規(guī)模的牙科實(shí)驗(yàn)室和從業(yè)者開發(fā)了一系列創(chuàng)新系統(tǒng) 。它還研制了DFAB，一種專為修復(fù)而制造的打印機(jī)。Formlabs為牙科開發(fā)特定的材料產(chǎn)品和打印機(jī)。Prodways 和SprintRay都有牙科 3D 打印機(jī)。同時(shí)， Materialize和LUXCREO擁有牙科專用軟件。

在牙科領(lǐng)域，目前有很多供應(yīng)商和經(jīng)銷商，他們將能夠3D打印修復(fù)體、正畸、牙橋等各種牙科部件。牙科在簡(jiǎn)單的解決方案方面處于領(lǐng)先地位，但在醫(yī)療方面，3D打印產(chǎn)業(yè)鏈似乎還不夠完善。

為什么 3D 打印對(duì)醫(yī)院如此重要？

目前，全球醫(yī)院可能有 200 多個(gè) 3D 打印實(shí)驗(yàn)室。每個(gè)稱職的醫(yī)療保健提供者最終都會(huì)擁有一個(gè) 3D 打印實(shí)驗(yàn)室。這是為什么？

●首先，這些設(shè)施更經(jīng)濟(jì)。與外包相比，在內(nèi)部生產(chǎn)醫(yī)療模型要便宜得多，而且速度要快得多。對(duì)于解剖學(xué)和病理學(xué)模型，當(dāng)前的臺(tái)式機(jī)器就足夠了。它們易于操作，可在醫(yī)院普遍使用的辦公室工作。

●3D 打印是一種向患者介紹的創(chuàng)新技術(shù)，它可以幫助醫(yī)生創(chuàng)建特定解決方案、術(shù)后支架、醫(yī)療器械。

●此外，AM 可用于制作一次性創(chuàng)新儀器或解決方案的原型。

●借助模型進(jìn)行手術(shù)計(jì)劃可以節(jié)省時(shí)間和金錢，而內(nèi)部生產(chǎn)各種疾病的病理模型可以教育員工和學(xué)生。患者專用設(shè)備可用于外科手術(shù)，也可用于患者出院時(shí)。這包括可以在現(xiàn)場(chǎng)制作的牙套和植入物。假肢也很容易用 3D 打印制作。醫(yī)療設(shè)備的醫(yī)院內(nèi)生產(chǎn)將很困難，并且需要滿足精確的公差。

●對(duì)醫(yī)院最大的好處是他們將有能力在內(nèi)部制造一次性物品。一個(gè) 3D 打印實(shí)驗(yàn)室和一名工程師可以與其他醫(yī)院工作人員合作，為問題開發(fā)獨(dú)特的解決方案，就像 3D 打印對(duì)企業(yè)的最大資產(chǎn)是通過零件生產(chǎn)解決不可預(yù)見問題的能力一樣。

3D打印在醫(yī)院中的優(yōu)勢(shì)不止上面的幾個(gè)方面。醫(yī)療巡查中的護(hù)士可以獲得一個(gè)零件，該零件按特定順序組織各種程序的所有針頭和儀器，以最大程度地減少錯(cuò)誤。外科醫(yī)生可以為每個(gè)手術(shù)制作一些植入物包裝。醫(yī)院也可以在患者身上使用更多的夾具和固定裝置來減少錯(cuò)誤。

理想的醫(yī)院 3D 打印機(jī)會(huì)是什么樣子？

粉末床融合 (PBF) 因其批量生產(chǎn)耐用部件的能力而受到青睞。但是，PBF 會(huì)釋放大量灰塵并引發(fā)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)。金屬和聚合物 PBF 系統(tǒng)可以制造PEEK聚合物和鈦植入物內(nèi)部。這樣的發(fā)展總有一天會(huì)發(fā)生，但時(shí)間還很遙遠(yuǎn)。而且，即便如此，這些醫(yī)院也可以使用與骨科植入物制造商相同的金屬和聚合物機(jī)器。

目前，材料擠出和大桶光聚合打印機(jī)最能滿足醫(yī)院的迫切需求。目前，我們已經(jīng)看到許多醫(yī)院轉(zhuǎn)向 Ultimaker S5 或 Formlabs 系統(tǒng)供內(nèi)部使用。

1. 安全問題

理想的 3D 打印機(jī)需要認(rèn)證和批準(zhǔn)，以便3D打印所需的零件類型。在一些國家，還必須進(jìn)行超細(xì)顆粒或材料安全的特定測(cè)試或認(rèn)證。獲得這些將是一個(gè)艱難的過程，但是十分必要的。因此，理想的醫(yī)院打印機(jī)應(yīng)該易于使用（戴著手套），并且符合所有相關(guān)的安全和醫(yī)療批準(zhǔn)，用于在其上制造的部件。該系統(tǒng)將注冊(cè)打印和文件，實(shí)現(xiàn)問責(zé)制和可追溯性，以便醫(yī)院知道打印了什么。例如，它還具有隱私設(shè)置，不會(huì)在互聯(lián)網(wǎng)上公開患者數(shù)據(jù)。

Kumovis R1 打印機(jī)實(shí)際上具有許多這些特性，包括集成過濾系統(tǒng)、可轉(zhuǎn)換為潔凈室以避免污染打印部件的構(gòu)建室。該公司建議該打印機(jī)“可用于潔凈室”，可在現(xiàn)有潔凈室環(huán)境中使用，并且可以按照醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行清潔。這些功能對(duì)于醫(yī)院內(nèi)的 3D 打印機(jī)來說非常有吸引力。

2. 醫(yī)療材料

醫(yī)療3D打印機(jī)需要做到在無人看管的情況下運(yùn)行數(shù)小時(shí)也不會(huì)造成火災(zāi)或電氣危險(xiǎn)。它將最大限度地減少材料處理并提供出色的材料存儲(chǔ)。就材料擠壓技術(shù)而言，這臺(tái)機(jī)器還必須具備出色的材料調(diào)節(jié)、預(yù)熱和退火能力。更進(jìn)一步，打印機(jī)可以生產(chǎn)無菌的或生產(chǎn)無菌部件。

通常，理想的機(jī)器必須具有出色的材料設(shè)置配置文件，以及安全、生物相容性和經(jīng)過認(rèn)證的材料。該軟件也將易于使用并保護(hù)患者數(shù)據(jù)。理想情況下，該軟件將是一個(gè)集成解決方案，可以使用自動(dòng)化工作流程節(jié)省大量時(shí)間。因?yàn)榇罅苛慵⒂糜陬愃频膽?yīng)用和認(rèn)證級(jí)別，所以從 CT 掃描到零件的按鈕式工作流程將是完美的。在某些情況下需要更大的構(gòu)建量。一臺(tái)可以打印高溫和可高壓滅菌材料（例如 PVDF）以及醫(yī)院所需的特定材料的機(jī)器可以滿足醫(yī)護(hù)人員的需求。

就目前而言，醫(yī)學(xué)3D打印設(shè)備在很大程度上受制于打印材料和費(fèi)用較為高昂，就拿人體植入物為例，可選擇的打印材料無非PEEK、鈦合金等與人體親和度較高的耗材。

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