3D列印汽車、建築物等靜態物體已經不是新聞，但3D列印人體器官，您聽說過嗎？
近期，Wake Forest再生醫學研究所所長安東尼·阿塔拉（Anthony Atala）另闢蹊徑，將3D列印技術用於打造微縮版的人體器官，來進行新冠肺炎病毒的檢測。據介紹，他的團隊有能力在一小時內印製上千個微型器官。
此消息一出，3D列印再次成為醫療領域關注的焦點，網友也對此滿懷好奇。那麼，3D列印將如何重新定義現有醫療技術？在醫療領域的大規模應用又將何時到來？以下，enjoy~
3D列印的奧秘
如果您是一個科幻迷，那麼一定不會對3D列印技術感到陌生。
3D列印也稱增材製造技術，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。
簡單來說，3D列印就是把傳統列印的耗材——紙和墨換成了金屬、塑料、陶瓷、樹脂等新型材料。列印時，耗材會一層一層地列印出來，層與層之間通過特殊的膠水進行粘合、固定，最終呈現出一個完整的3D列印物品。
我們以3D列印微型器官來詳細舉個例子：
首先，科學家用可降解材料做出微型器官的支架，這些支架內埋有直徑為50微米（大約是人類頭髮的一半）的微型管道，為器官輸送營養物質；在搭建好支架、安放好器官後，就可以在上面塗抹一層「生物墨水」——這是一種細胞和水凝膠合成的粘液，像給蛋糕塗奶油一樣刷在支架上。
與傳統製造技術相比，3D列印技術最大的優勢在於不需要模具即可實現各種形狀產品的製造。因此，3D列印技術特別適用於模具鑄造困難、形狀複雜、個性化強的產品。
目前，3D列印已經應用於食品、醫療、建築、教育等領域。
醫療領域中的3D列印
在醫療領域，3D列印已覆蓋手術模型預演、骨科植入物、手術導航、醫療康復器具等多個細分場景。那麼具體來看，其是如何顛覆傳統醫療技術的呢？
對於風險高、難度大的手術，醫務工作者在手術前的預演十分重要。在以往的手術預演過程中，醫務工作者往往需要通過CT等影像設備獲取患者的二維醫學影像，之後再轉換成直觀的三維數據，整個過程極其繁瑣。如今，藉助3D印表機等設備，醫務工作者可以直接將三維模型列印出來，既可輔助醫生進行精準的手術規劃、提升手術的成功率，又方便醫生與患者就手術方案進行直觀的溝通。
在皮膚修復領域，皮膚嚴重灼傷的患者往往面臨著治療周期較長、術後疤痕明顯等問題。而從當下來看， 3D列印技術的發展為皮膚修復提供了一種新的途徑。通過掃描受損皮膚創面，醫務工作人員可以進行皮膚創口三維模型重建，然後利用3D列印技術將多種含皮膚細胞的高黏度材料進行原位列印，從而構建出仿生皮膚結構，以此實現科幻電影中的「換皮術」。
在骨科植入手術中，無論對醫生的經驗還是手術工具的精準度都有著極高的要求，由此也導致一些相對棘手的問題。以關節置換手術為例：術前，傳統的模板測量工具精準度低，耗時長；術中，由於患者體位、手術床角度等問題，人工關節假體植入難度頗高，也是國際公認的難點。
而在3D列印技術的賦能下，部分企業正通過自身研發的產品或服務去攻克上述難題。
以聯想之星被投企業北京長木谷醫療科技有限公司（以下簡稱「長木谷」）為例。長木谷成立於2018年，是一家專注於骨科人工智慧解決方案的國家級高新技術企業，其自主研發的基於AI的關節置換手術解決方案，整合了導航系統以及3D列印手術工具等，實現了關節置換手術的術前精準規劃和術中精準導航系統打造，使骨科手術更加「精準化」、「標準化」及「可視化」。
具體來看，該系統可以利用3D列印技術來幫醫務人員製作患者個體化訂製的手術導航工具，用於在術中提供手術操作的定位與導航，從而輔助醫務人員完成術中截骨、磨銼、定位等操作，最終提高手術的精準度、縮短手術時間、減少患者術後併發症。
挑戰與機遇並存
「3D列印」熱潮正風靡全球，其在醫療模型、假肢及人工關節等醫療方面的應用前景亦十分可觀。據IDC數據顯示，預計到2030年，3D列印醫療市場規模有望超過60億美元，並保持16%以上的年複合增長率。
但無法忽略的是，就在3D列印技術顛覆傳統醫療行業之際，挑戰同樣接踵而至。
首先，為確保列印出來的醫療產品足夠安全且具備穩定性、適用性，研發人員必須持續探索更為適合人體的3D列印材料，這也是3D列印醫療領域能否大規模商用並提升市場價值的關鍵。
另一方面，目前3D列印設備及醫療產品的成本高昂，不僅普通患者無法承擔，即便是多數醫療機構也難以承受。如何通過技術革新、降低設備和材料成本來推動商用進程並實現其經濟價值與社會價值，也是行業內尚需解決的重要難題。
而在技術應用方面，對於某些組織結構微小、難度大的手術，醫務工作者如何通過3D列印實現手術的精準化及標準化來控制好出血量以及手術時間，也是行業亟需突破的問題。
無論如何，3D列印技術在醫療領域的應用已成為發展趨勢。一旦突破材料、成本、精確度等關鍵難題之後，3D列印醫療市場有望迎來新一輪爆發式增長。