近年來，醫(yī)用增材制造技術(shù)（3D打?。┰卺t(yī)療領(lǐng)域發(fā)展迅速。為應(yīng)對新一輪技術(shù)變革，自2014年起，中國食品藥品檢定研究院（以下簡稱“中檢院”）作為全國醫(yī)用增材制造標準技術(shù)歸口單位開展醫(yī)用增材制造醫(yī)療器械的檢驗技術(shù)和標準化研究，建立了涵蓋原材料、工藝驗證、設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸和風險管理的標準體系和質(zhì)控關(guān)鍵點。2018年，中檢院組織制定了醫(yī)用增材制造技術(shù)行業(yè)標準《用于增材制造的醫(yī)用Ti-6AL-4V粉末》，推動增材制造技術(shù)的標準化工作，助力增材制造技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的安全有效應(yīng)用。

具備獨特技術(shù)優(yōu)勢

醫(yī)用增材制造技術(shù)是生物醫(yī)用材料、工程和生命科學交叉融匯并迅速發(fā)展的新興制造學科?，F(xiàn)階段，3D打印技術(shù)可以應(yīng)用于手術(shù)演練模型、個性化骨科植入醫(yī)療器械以及組織工程支架等的制造。組織工程支架打印結(jié)合細胞打印，為再生醫(yī)學領(lǐng)域復雜組織器官的制造帶來了希望。

目前，3D打印的具體成型技術(shù)有8種：①擠出成型技術(shù)，精確度達20微米～100微米，可打印液體類材料和凝膠類材料，應(yīng)用于高分子類復雜結(jié)構(gòu)醫(yī)療器械的制造和手術(shù)演練模型的構(gòu)建；②噴墨式成型技術(shù)，精確度為50微米，可打印高分子材料和陶瓷材料，應(yīng)用于齒科產(chǎn)品的制造；③光固化成型技術(shù)，精確度為0.5微米～50微米，可打印凝膠、高分子和陶瓷復合材料；④激光/電子束熔融成型技術(shù)，精確度為5微米～10微米，可打印金屬材料，應(yīng)用于骨科植入物的制造；⑤三維拼裝成型技術(shù)，精確度為100微米，可打印凝膠高分子和陶瓷復合材料；⑥熔融層積成型技術(shù)，精確度為100微米，可打印熱敏樹脂及復合材料；⑦選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)，精確度為50微米，可打印高分子和陶瓷材料；⑧生物激光打印技術(shù)，精確度為10微米，可打印液體和凝膠類材料。

3D打印應(yīng)用于醫(yī)療器械制備具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢。首先，可加工材料范圍廣。金屬、高分子、凝膠甚至液體類材料都可通過3D打印技術(shù)成型為醫(yī)療器械產(chǎn)品。其次，可制造精密復雜結(jié)構(gòu)和個性化結(jié)構(gòu)。醫(yī)療器械種類繁多，很多醫(yī)療器械的獨特精密和內(nèi)部復雜結(jié)構(gòu)對其臨床預期用途的發(fā)揮至關(guān)重要。3D打印技術(shù)可以精確控制內(nèi)部復雜結(jié)構(gòu)，使工藝的可控性增強。例如，在個性化體外模型制造領(lǐng)域，手術(shù)演練模型被界定為二類醫(yī)療器械，已經(jīng)有3D打印技術(shù)制備的下頜骨手術(shù)演練模型和肝腫瘤切除模型應(yīng)用于臨床；在個性化植入體制造方面，個性化的骨科植入物已應(yīng)用于臨床，用于修復骨腫瘤切除后的骨組織修復；在可降解組織工程支架制造方面，可降解的3D打印腦膜修復材料已在臨床應(yīng)用；細胞3D打印應(yīng)用于體外構(gòu)建組織工程血管和腫瘤藥物篩選用模型的制備。

發(fā)展受到高度重視

醫(yī)用增材制造技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的巨大前景受到各個國家的高度重視。歐盟和美國正在積極設(shè)立專項研究計劃，推動3D打印技術(shù)的應(yīng)用和相關(guān)標準法規(guī)的建設(shè)。　例如，2017年12月5日，美國食品藥品管理局（FDA）正式發(fā)布《增材制造醫(yī)療器械技術(shù)考量指南》（Technical Considerations Additive For Manufactured Devices），對應(yīng)用3D打印技術(shù)制造醫(yī)療器械應(yīng)該考慮的風險點和要求進行了詳細說明。早在2007年，歐盟就已批準由激光術(shù)熔融（EMB）技術(shù)制備的關(guān)節(jié)臼杯上市。

我國一直重視醫(yī)用增材制造技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展。2015年，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、財政部聯(lián)合發(fā)布《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃（2015-2016年）》（以下簡稱《推進計劃》），提出“著力突破增材制造專用材料”，包含醫(yī)用增材制造專用材料；“加快提升增材制造工藝技術(shù)水平”，包含用于醫(yī)用植入物、金屬牙冠、手術(shù)導板、醫(yī)療模型等材料的增材制造工藝技術(shù)；“加速發(fā)展增材制造裝備及核心器件”，包含醫(yī)用增材制造裝備；“大力推進應(yīng)用示范”，包含完善個性化增材制造醫(yī)療器械在產(chǎn)品分類、臨床驗證、產(chǎn)品注冊、市

場準入等方面的政策法規(guī)。

2017年，按照《中國制造2025》的總體部署，在有效銜接《推進計劃》的基礎(chǔ)上，結(jié)合當前增材制造產(chǎn)業(yè)面臨的新形勢、新機遇、新需求，工業(yè)和信息化部等12部門聯(lián)合印發(fā)了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017-2020年）》（以下簡稱《行動計劃》）。其中明確提出提升增材制造專用材料質(zhì)量，提升增材制造裝備、核心器件及軟件質(zhì)量，推動增材制造在醫(yī)療領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用，其中包括提升生物增材制造材料、生物材料增材制造裝備的材料質(zhì)量，推進“3D打印+醫(yī)療”的示范應(yīng)用。

助推行業(yè)健康發(fā)展

《推進計劃》明確提出建立和完善增材制造產(chǎn)業(yè)標準體系，其中包括研究制訂增材制造工藝、裝備、材料、數(shù)據(jù)接口、產(chǎn)品質(zhì)量控制與性能評價等行業(yè)及國家標準?！　缎袆佑媱潯穼⒃霾闹圃鞓藴鼠w系作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐體系之一，要求強化企業(yè)在標準化活動中的主體地位，加大力度開展增材制造標準制修訂工作，不斷提升標準水平，增強標準有效供給，以標準支撐和引領(lǐng)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

為貫徹落實國家政策部署，2017年12月，中檢院成立了醫(yī)用增材制造標準工作組，開展對醫(yī)用增材制造技術(shù)的標準化研究，并著手行業(yè)標準的制訂。2018年2月，中檢院提出作為全國醫(yī)用增材制造技術(shù)標準化技術(shù)歸口單位的申請，并于2018年5月獲國家藥品監(jiān)管局批準籌建。籌建期間，中檢院向社會征集并經(jīng)遴選、公示，確定了由3位院士作為顧問、40位專家組成的歸口單位專家組；起草了歸口單位章程草案、歸口管理的標準領(lǐng)域和體系框架草案以及未來3年工作規(guī)劃等相關(guān)文件。按照規(guī)定，歸口單位將負責制修訂醫(yī)用增材制造技術(shù)涉及的術(shù)語、分類、數(shù)據(jù)、軟件、設(shè)備、原材料與工藝控制的評價方法，以及標準物質(zhì)的國家標準和行業(yè)標準。在上述領(lǐng)域內(nèi)，主要制訂醫(yī)用增材制造技術(shù)所涉及的材料、設(shè)備、軟件和工藝方面的標準。將開展的具體工作為：研究提出醫(yī)用增材制造技術(shù)用于醫(yī)療器械領(lǐng)域的國家標準和行業(yè)標準的制修訂及研究項目的規(guī)劃和計劃建議；承擔本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)國家標準和行業(yè)標準的制修訂任務(wù)；負責報批標準的整理、校核、編輯、上報及修改工作；負責收集、整理相關(guān)標準資料，建立本專業(yè)領(lǐng)域標準檔案；開展本專業(yè)領(lǐng)域國家標準、行業(yè)標準的宣傳貫徹，以及學術(shù)交流活動和標準化科學研究工作，協(xié)助培訓標準化工作人員；積極參與該領(lǐng)域國際標準化組織的標準化技術(shù)業(yè)務(wù)工作。

2018年11月，中檢院在北京組織召開了“2018年醫(yī)用增材制造技術(shù)行業(yè)標準審定會”。來自國家藥品監(jiān)管局醫(yī)療器械標準管理中心、醫(yī)療器械技術(shù)審評中心、醫(yī)療器械檢驗機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)、臨床機構(gòu)、高等院校、科研院所等醫(yī)用增材制造技術(shù)領(lǐng)域的專家及標準起草組成員等參加了會議。與會者聽取了起草工作組對行業(yè)標準《用于增材制造的醫(yī)用Ti-6AL-4V粉末》主要內(nèi)容、編制過程、征求意見及處理情況的說明，并逐條對標準進行了研究討論，提出修改意見。經(jīng)投票表決，該標準通過專家會審定，目前已進入報批程序。

面對現(xiàn)階段評價技術(shù)的缺乏，中檢院承擔了“十三五”科技部重點研發(fā)計劃課題“3D 打印醫(yī)療器械檢驗和評價技術(shù)研究”，設(shè)置了學科帶頭人基金項目“三維打印血管支架的質(zhì)量控制和血管內(nèi)皮化研究”。此外，中檢院

醫(yī)療器械檢定所還參與了醫(yī)療器械技術(shù)審評中心牽頭的“十三五”科技部重點研發(fā)計劃項目——“新型醫(yī)用金屬材料及植入器械產(chǎn)品標準及其審評科學基礎(chǔ)研究”中的課題“低模量鈦合金及植入器械檢測技術(shù)和標準化研究”。該課題已于1月8日在北京正式啟動。

醫(yī)用增材制造技術(shù)標準化工作的推進，將促進我國增材制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進程，推動產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。中檢院將加強與其他國家及組織的標準化工作交流與合作，為國家監(jiān)管部門建立相關(guān)法律法規(guī)提出建設(shè)性意見，并為制定特殊風險分析、風險控制等法規(guī)性指導原則提供技術(shù)支持。（韓倩倩 王春仁 楊昭鵬作者單位：中國食品藥品檢定研究院）

延伸閱讀

增材技術(shù)“智”造健康

眾所周知，快速發(fā)展的增材制造技術(shù)（3D打?。┮焉孀愣鄠€領(lǐng)域，其中在醫(yī)療生物領(lǐng)域已有大量應(yīng)用。3D打印技術(shù)不僅能為醫(yī)療生物行業(yè)提供更完整的個性化解決方案，還將促進再生醫(yī)學領(lǐng)域在人造活體組織與器官方面的研究。

在個性化解決方案方面，目前比較典型的應(yīng)用有3D手術(shù)演練模型、手術(shù)導板、3D打印植入物、3D打印藥物，以及假肢、支具、助聽器等康復醫(yī)療器械；在再生醫(yī)學領(lǐng)域，研究人員在利用生物3D打印技術(shù)培養(yǎng)人造器官方面已經(jīng)取得了令人欣喜的進展。

實現(xiàn)精準治療

3D打印技術(shù)與醫(yī)學影像技術(shù)及數(shù)字化建模技術(shù)結(jié)合，可實現(xiàn)病患局部器官的個體可視化和高度匹配，使臨床醫(yī)生在術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后獲得精確的人體解剖結(jié)構(gòu)的三維立體信息，可實際模擬、預測、評估手術(shù)涉及的每個步驟，從而實現(xiàn)精準治療。

國家增材制造創(chuàng)新中心曾與某醫(yī)院合作治療了一例先天性脊柱側(cè)彎病例。患者12歲，發(fā)現(xiàn)脊柱側(cè)彎畸形進行性加重7年。經(jīng)過醫(yī)生檢查，該患者胸2、3右側(cè)椎弓板未融合，胸4～7椎體融合，胸4～7椎小關(guān)節(jié)、椎弓板及棘突肥大并融合，相應(yīng)水平椎管形態(tài)失常，胸7椎管內(nèi)見線樣骨性密度影，脊髓縱裂，脊髓低位栓系。手術(shù)矯形難度大，手術(shù)風險高。

術(shù)前，醫(yī)生經(jīng)過完善的影像學檢查，獲得患者脊柱部位CT數(shù)據(jù)，對患者脊柱模型數(shù)據(jù)進行了重建，然后3D打印出脊柱模型，并在術(shù)前交給手術(shù)團隊。醫(yī)生根據(jù)診斷情況結(jié)合3D打印的脊柱實物模型制定出詳細合理的手術(shù)計劃。在手術(shù)實施過程中，對比參照3D打印的脊柱實物模型準確合理置釘，順利完成了手術(shù)。

通過3D打印模型輔助技術(shù)，不僅可以安全快速完成手術(shù)，降低手術(shù)風險，而且優(yōu)化的置釘分布提高了穩(wěn)定性，實現(xiàn)了精準治療，既減輕了患者痛苦，又降低了醫(yī)療成本。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

口腔科是醫(yī)療生物3D打印領(lǐng)域的重要分支。在口腔科行業(yè)常用到的3D打印技術(shù)主要有：光敏樹脂選擇固化技術(shù)（SLA、DLP）、選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）、噴墨打印技術(shù)（Polyjet)、金屬激光燒結(jié)技術(shù)（DMLS）等?！∶糠N技術(shù)適合加工的口腔科產(chǎn)品不同。SLA技術(shù)主要用于牙科手術(shù)導板、臨時牙冠以及失蠟鑄造的樹脂模型。牙冠固定橋等修復體所采用的材料主要有口腔科用鈦合金、鈷鉻合金和不銹鋼等，這類修復體對精度要求很高，且修復體的形狀比較復雜。DLP技術(shù)可以實現(xiàn)選擇性面曝光，使樹脂快速固化，在口腔科正畸方面有大量應(yīng)用。SLM技術(shù)因具有快速、可直接制造精密、個性化復雜金屬結(jié)構(gòu)等特點，所以在口腔修復體的制造中有很大優(yōu)勢。Polyjet技術(shù)可用于制作牙模、手術(shù)導板、貼面模型、牙齒矯正器、遞送和定位托盤等?！MLS技術(shù)工藝原理出自選擇性激光燒結(jié)（SLS），目前已有采用DMLS技術(shù)直接制造功能梯度鈦的多孔牙科植入體在臨床應(yīng)用。

在3D打印定制藥物領(lǐng)域，3D打印藥片具有更好的吸收效率和易吞服性。3D打印作為制造藥物的一種制劑加工技術(shù)，在傳統(tǒng)制藥采用的壓片法上進行創(chuàng)新，對于藥物配方并沒有什么改變。　例如，美國Aprecia制藥公司宣布之前獲得美國食品藥品管理局（FDA）批準的產(chǎn)品SPRITAM（左乙拉西坦）片劑已上市，這是第一個FDA批準的使用3D打印技術(shù)制造的治療癲癇病的處方藥。

加速創(chuàng)新發(fā)展

3D打印技術(shù)的應(yīng)用使創(chuàng)新無處不在。3D打印的快速成型能力可以更好地把創(chuàng)新技術(shù)呈現(xiàn)為實物產(chǎn)品，特別對各種骨科植入物，通過創(chuàng)新晶格的優(yōu)化設(shè)計，可使植入物的強度更優(yōu)化，更利于骨內(nèi)生長。醫(yī)學與工程是一個交叉領(lǐng)域，也是創(chuàng)新的策源地，3D打印技術(shù)的可任意打印復雜模型的能力，必將加速生物醫(yī)學工程技術(shù)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化和創(chuàng)新應(yīng)用，建立智能化的精準醫(yī)療體系。

盡管3D打印技術(shù)已在醫(yī)療領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，但在生物3D打印領(lǐng)域，醫(yī)用3D打印材料、3D生物打印的功能化工藝目前還面臨諸多挑戰(zhàn)。適用于3D打印的生物醫(yī)用新材料與功能性組織的打印開發(fā)將成為未來的研究熱點。目前，國家增材制造創(chuàng)新中心正在積極推進醫(yī)用3D打印研發(fā)工藝、產(chǎn)品及檢測的標準制定，促進3D打印在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用推廣，進一步將個性化、精準化治療手段推向應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化。（王晶 作者單位：國家增材制造創(chuàng)新中心）

來源：中國醫(yī)藥報