在将来，人们在注重个性化设计的同时需要关注3D打印个性化植入物的安全性。用定制植入物取代大规模标准化产品时，3D打印产品的成本远超传统制造工艺生产产品的成本，这向临床医学改革提出了巨大挑战。

因此，对3D打印的研究应侧重于解决传统方法（如传统减材制造）无法解决的问题。这类问题包括：如何精确地打印出与骨小梁结构完全一致的结构，并且在其表面构建有利于骨骼生长的涂层。对于置换存在缺陷的大段骨手术中，打印结构尺寸适中是实施手术的先决条件，这也是3D打印需考虑的问题。

通过优化功能结构来诱导软组织再生对于关节手术非常重要。在我国，关于软组织的再生研究已经成为一项具有显著临床意义的重大国家战略，在发达国家也是这样。运动系统的组织（包括软骨、韧带和肌腱）是关节的重要组成部分。

人们已研究了多种材料在软组织修复中的应用，包括传统金属材料、钽、钛以及其他可吸收金属。但这些材料不能直接用作生物材料，这意味着整个软组织的替换在面临巨大需求的同时也需要面临重大挑战。根据推荐的材料，当前的临床实验中已采用多种结构精细且生物微环境适宜的天然生物材料进行软组织修复或替换，如胶原蛋白、优化丝心蛋白、胶原凝胶和细胞外基质，并在体内实验中取得了良好疗效。

研究证实，细胞外基质可用作3D打印原材料，并在软骨再生方面取得了重要成果。3D生物打印在修复软组织损伤方面有巨大的潜力。在组织修复过程中，生物3D打印构建的微环境将显著影响干细胞向组织损伤部位的迁移。为便于调控组织再生和细胞修复，必须从结构和功能两方面优化3D打印生物材料。与不可降解金属材料相比，细胞外基质材料在人体内将发生降解，从而与组织再生形成良好的交互性和平衡性。增材制造已实现对生物材料的结构设计和精细制造，并在使用两性生物材料制备形状复杂的多级微孔结构方面取得了突破。这种结构能诱导干细胞分化，以实现整体组织修复。

总之，医用增材制造领域已迅速发展，并已解决了多项临床难题。多种骨科产品的形态和功能逐渐被人们所接受，而使用3D技术进行骨科手术的需求也与日俱增。但临床环境中依然存在许多悬而未决且充满挑战性的情况，包括原材料的选择等。3D打印正经历着一场现代工业革命，该技术领域有良好的应用前景，并且其研发和应用范围广阔。但3D打印技术目前仅掌握在少数几个主要工业国手中，与之相应的原材料也被这些国家垄断。因此，我们需考虑研发具有自主知识产权的原料，以及突破技术瓶颈。

此外，与传统或常规加工工艺相比，包括选择性激光烧结（SLS）和选择性激光熔化（SLM）在内的多项3D打印技术既有优势，也存在不足。另外，有必要开展充分的临床应用研究。除了使材料发挥相应功能外，还需从器官水平使3D生物打印在生物学功能方面取得突破。运动系统相对容易达到所需的机械性能，但这依然无法完全取代骨骼缺失部分。如果能用具有生物功能的植入物取代缺失的部分，则可能取得更好的效果。我们期待着建立相关平台，以实现联合研究、创新和开发，这显然需要在医生和工业之间建立合作关系。但对于3D打印公司而言，依然有一部分增材制造产品需要通过传统的加工方法进行加工。临床应用研究需谨慎地开展，同时基础研究需要创新，也需要严谨。

本文选自中国工程院院刊《Engineering》2020年第11期

作者：邱贵兴，丁文江，田伟，秦岭，赵宇，张联盟，吕坚，陈代杰，袁广银，吴成铁，卢秉恒，杜如虚，陈继明，Mo Elbestawi，顾忠伟，李涤尘，孙伟，赵远锦，赫捷，金大地，刘斌，张凯，李鉴墨，Kam W. Leong，赵德伟，郝定均，敖英芳，邓旭亮，杨惠林，徐少克，陈英奇，李龙，樊建平，聂国辉，陈芸，曾晖，陈玮，赖毓霄

来源：Medical Additive Manufacturing: From a Frontier Technology to the Research and Development of Products[J].Engineering,

2020,6(11):1217-1221.

改编原文：

Guixing Qiu, Wenjiang Ding, Wei Tian, Ling Qin, Yu Zhao, Lianmeng Zhang, Jian Lu, Daijie Chen, Guangyin Yuan, Chengtie Wu, Bingheng, Ruxu Du, Jimin Chen, Mo Elbestawi, Zhongwei Gu, Dichen Li, Wei Sun, Yuanjin Zhao, Jie He, Dadi Jin, Bin Liu ah, Kai Zhang, Jianmo Li, Kam W. Leong, Dewei Zhao, Dingjun Hao, Yingfang Ao, Xuliang Deng, Huilin Yang, ShaoKeh Hsu, Yingqi Chen, Long Li, Jianping Fan, Guohui Nie, Yun Chen, Hui Zeng, Wei Chen, Yuxiao Additive Manufacturing: From a Frontier Technology to the Research and Development of Products[J].Engineering,2020,6(11):1217-1221.

文章来源：《心电图杂志(电子版)》 网址: http://www.xdtzzzz.cn/zonghexinwen/2021/0429/832.html