3D打印如何助力醫(yī)療器械領域？

3D 打印可以通過提供具有成本效益且易于使用的醫(yī)療設備來推動先進的醫(yī)療保健。



在談醫(yī)療保健領域之前，可以先談談電子產品領域。在電子產品領域，3D噴墨打印機用于打印電路，使用的墨水是一種導電材料，不僅可以在平面 2D 表面上打印電路，還可以在 3D 產品上打印電路。傳統(tǒng)電路板 (PCB) 制作采用減材制造方法，而3D打印是一種增材制造。 減材制造過程涉及從實心板上蝕刻、鉆孔或切割以構建最終產品。它非常適合使用多種材料的應用以及大尺寸產品的PCB 制造。增材制造是添加一層材料并將這些層粘合在一起，從而開發(fā)產品。3D打印需要具有控制材料密度的能力和制造復雜特征的能力，使制造過程具有通用性。它可用于一系列工程和制造應用，特別是在定制制造中。

3D 打印在醫(yī)療器械制造中的優(yōu)勢
3D打印十分經濟且無需復雜的制造步驟，即可提供快速的PCB原型制作。它通過避免初始PCB設計階段可能出現(xiàn)的設計錯誤來優(yōu)化PCB設計過程。柔性PCB上的3D 打印很容易，并且可以使用最新的設計軟件進行多層 PCB 打印。隨著制造趨勢的增長和軟件的改進，3D打印將不僅僅是一種原型制作工具，而且可以成為生產零件的可行替代方案。3D打印已被用于制造助聽器、牙科植入物等多種醫(yī)療設備的最終部件，對小批量生產更有利。

隨著對微型醫(yī)療設備的需求不斷增長，3D打印已成為有效制造的正確選擇。生物醫(yī)學傳感器、醫(yī)療植入物和手術輔助設備是3D打印電子設備在醫(yī)療保健中的一些重要應用。展望未來，3D打印可以通過在醫(yī)藥領域提供低成本和個性化的健康服務來協(xié)助制定新的治療策略。

醫(yī)療器械制造中的3D打印技術
塑料部件最常用的3D打印技術是立體光刻 (SLA)、選擇性激光燒結 (SLS) 和熔融沉積成型 (FDM)。如果設備是使用金屬制造的，則可以使用直接金屬激光燒結 (DMLS) 或激光熔化 (SLM) 方法。SLA 技術適用于具有嚴格公差和光滑表面的原型，如牙科和醫(yī)療最終用途零件，而 SLS 是修復體等復雜幾何形狀的最佳選擇。在使用金屬的應用中，可以使用 FDM 打印進行低成本原型制作。DMLS 或 SLM 打印用于構建堅固耐用的部件，如骨科植入物。

3D打印在醫(yī)療器械中的應用

●構建快速原型：醫(yī)療 PCB 原型設計是一個關鍵過程，涉及多次迭代。3D打印為開發(fā)用于醫(yī)療設備的復雜電路原型提供了靈活性。它可以快速測試和驗證強度、功能和耐熱性等特性。3D 原型可用作新設計的概念證明和投資者提案的模型。由于 3D 打印技術，現(xiàn)在可以構建高效和定制的醫(yī)療設備。

●使用生物材料進行組織工程：再生醫(yī)學使用生物材料、細胞等來制造合成器官、血管、骨骼、瓣膜，甚至合成皮膚。3D打印支持具有替代人體器官移植潛力的組織工程。這些發(fā)展將在未來幾年改變醫(yī)療保健服務。

●定制藥物的生產：3D 打印的引入為制藥行業(yè)提供了個性化的藥物制備。醫(yī)生可以根據(jù)患者的年齡、體重和病史提供更具體的藥物。這可以顯著節(jié)省成本和資源。生物打印器官用于醫(yī)學臨床試驗。這提高了藥物生產率，也減少了對經常用于藥物測試目的的動物的不利影響。

●價格較低的假肢和器官模型：合成器官對醫(yī)學研究和治療計劃有很大幫助。器官模型可用于了解復雜的手術并使患者了解他們的健康狀況。假肢價格昂貴，許多患者不容易負擔得起。然而，3D 打印可以大大降低其成本。



●改善老年人的生活方式：慢性病一直對醫(yī)療保健服務構成挑戰(zhàn)。隨著老年人口的增加，需要能夠減少副作用的創(chuàng)新療法。3D 打印的骨科植入物、合成心臟瓣膜和骨骼改善了許多患者的整體生活質量。



●先進的醫(yī)療保健服務：3D 打印可以提供具有生物相容性的個性化醫(yī)用敷料材料。這些材料的柔韌性促進傷口快速愈合。使用3D打印開發(fā)的手術器械提高了手術的準確性。現(xiàn)在可以用3D打印技術制造微流體芯片。這些芯片可以檢測出人體的異常情況，并可用于實時診斷。

3D打印醫(yī)療設備的監(jiān)管批準



使用 3D 打印技術制造醫(yī)療設備變得非常容易。生產高度定制產品的靈活性使 3D 打印在醫(yī)療設備生產中得到廣泛應用。在發(fā)揮3D打印的優(yōu)勢的同時還要注意醫(yī)療設備的安全性。因此，3D 打印醫(yī)療設備的監(jiān)管批準是強制性的。

美國食品藥品監(jiān)督管理局 (FDA) 根據(jù)所涉及的風險將醫(yī)療器械分為三類。盡管FDA不監(jiān)管3D打印機，但它監(jiān)管使用3D打印制造的醫(yī)療設備。監(jiān)管審查隨著醫(yī)療器械的類別而增加。

第 1 類包括低風險部件，如繃帶或手持式手術器械。
第 2 類包括中度風險設備，如注射器、輸血工具包等。
第３類包括用作生命支持系統(tǒng)的產品。它可以是起搏器、除顫器、呼吸機或植入假肢。為確保第三類醫(yī)療器械的安全，需要詳細的臨床試驗數(shù)據(jù)。

結論
醫(yī)療保健服務可以通過使用基于3D打印技術的醫(yī)療設備為患者提供高質量的體驗。醫(yī)療和制藥領域的發(fā)展空間巨大，可以充分發(fā)揮新興3D打印技術的特點。