3D打印技术在医疗市场的战略启示

3D打印在医疗行业的应用发展阶段

3D打印技术可以直接将三维模型转化为现实的产品，相较于传统制造方式，更适合制作小批量定制化的产品，以及复杂形状的产品。 由于人体的个体差异，假肢、助听器等辅助器械以及外科植入物等，对个性化定制的要求很高。因此，“个性化”为3D打印技术与医疗行业搭建了深度结合的桥梁。3D打印技术在医学行业的主要“个性化”的应用， 除了包括已经开始使用的3D打印医疗模型、骨科、牙科植入物、手术导板、假肢等应用，还包括很多未来可能在临床应用的技术、产品，例如：可替代人体器官的人造器官。

如图下图所示，SmarTech 市场研究机构将3D打印在医疗中的应用总结为4类：直接给患者使用的医疗用品、专业医疗辅助器械、医疗器械制造、生物医学研

SmarTech认为3D打印技术在这4类应用中的使用程度将经历：“探索阶段”、“小众阶段”、“主流阶段”、“普及阶段”。并分别对目前4类应用的对3D打印技术的使用程度，和未来十年预计使用程度做了分析。

图中,4个颜色色块代表现阶段3D打印技术在医疗行业的应用程度，虚线代表未来10年的应用程度。从图中可以解读出，“生物医学研究”应用现阶段处于探索阶段，SmarTech预计未来10年，该应用仍将处在探索阶段；“医疗器械制造”和“专业医疗辅助器械”应用目前已经进入小众阶段，换言之就是3D打印技术已经在这两类应用中产生成功应用，但是尚未成为主流技术；在虚线部分可以看出，在"医疗器械制造" 领域，3D打印技术在10年后将逐渐成为主流的制造技术；SmarTech对"专业医疗辅助器械"应用的预估最为乐观，既10年后3D打印技术将在该应用领域普及；"直接给病人使用的医疗用品" 与前2类应用类似，目前已经开始进入小众阶段，预计在未来10年，使用3D打印技术制造植入物等患者直接使用的医疗用品将成为主流。

3D打印技术在医疗行业的市场机遇

由于医疗服务商、医院、医疗器械制造商及科研机构对于3D打印机及材料的需求。SmarTech 预计在2024年，3D打印机等硬件的市场金额将达5.48亿美元；材料的市场金额将达7.08亿美元；相关软件的市场金额将达3千万美元。

值得注意的是，由于3D打印在医疗行业的主要应用仍然处于探索阶段和小众阶段，所以目前市场总金额仍然较低。目前，硬件的市场金额高于材料和软件。其重要原因是3D打印机昂贵的价格。SmarTech认为，随着3D打印技术在医疗市场应用的深入，多数应用会由探索阶段成长到小众市场、甚至是主流阶段。因此，材料的市场金额将达到24%的复合年增长率，并将在2022年开始超过硬件的市场金额。配套的3D软件的增长也很明显，在未来十年的复合年增长率达14%。 而虽然未来3D打印技术在医疗行业的应用会逐渐深入，但硬件的市场金额增长相较与材料与软件并不明显。这是由于3D打印机的可扩展性，使目前市场上已安装的3D打印机使用效率得到提升，可以满足部分市场增长的需求。

3D打印技术面临的挑战

虽然3D打印技术能够快速、准确的满足医疗行业个性化需求，在医疗行业有着良好的应用前景。然而3D技术仍面临着材料、成本、精度、配套软件等方面的挑战。由于医疗行业的特殊性，制定行业标准及完善监管体系也将是影响3D打印技术在医疗行业应用程度的因素。

-材料

增材制造技术对材料性能有很高要求。例如粉末材料， 颗粒的尺寸、粒度分布、均匀性、流动性、氧含量等性能都会影响成型效果。此外，控制原料的夹杂也是质量控制必须要解决的问题。就活体器官3D打印而言，作为打印材料的细胞能够存活的时间及其功能是至关重要的因素。此外，在医用复合材料打印方面，如金属材料与陶瓷复合打印，仍有待突破。

-成本高

3D打印设备价格及维护保养费用偏高。作为耗材的打印材料，也基本由3D打印设备原厂家供应，材料成本被相应推高。高昂的设备和耗材成本会影响3D打印技术在医学领域的普及程度。

-精度

受到材料、工艺、设备等多方面的限制，3D打印技术难以实现高精度了那个不见直接产品制造。仍需由其他加工方式作为后期的补充。

-行业标准及监督体系

3D打印技术与传统制造方式不同。因而，传统的监管模式是否能够适应这种个性化差异极大的医疗器械需要进行验证。同时，3D打印技术综合了从临床诊断到材料加工及手术治疗的整个过程。如何安全有效的跟踪并监管全过程，仍有众多需要完成的工作，例如：

（1）对3D打印技术用于医疗器械制造过程的验证。包括临床数据采集、处理和3D打印加工过程控制等；

（2）对用于医疗器械制造的3D打印材料的检验、评价，包括评价其化学、物理及生物相容性能。

参考资料：

SmartTech Medical Market ;《3D打印在医疗器械领域的应用》，《生物骨科材料与临床研究》， 2013年12月10卷第6期；

《3D打印在医疗器械领域的应用现状及展望》,《中国医疗器械信息》

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