近年来，医用增材制造技术（3D打印）在医疗领域发展迅速。为应对新一轮技术变革，自2014年起，中国食品药品检定研究院（以下简称“中检院”）作为全国医用增材制造标准技术归口单位开展医用增材制造医疗器械的检验技术和标准化研究，建立了涵盖原材料、工艺验证、设备、数据传输和风险管理的标准体系和质控关键点。2018年，中检院组织制定了医用增材制造技术行业标准《用于增材制造的医用Ti-6AL-4V粉末》，推动增材制造技术的标准化工作，助力增材制造技术在医疗领域的安全有效应用。
具备独特技术优势
医用增材制造技术是生物医用材料、工程和生命科学交叉融汇并迅速发展的新兴制造学科。现阶段，3D打印技术可以应用于手术演练模型、个性化骨科植入医疗器械以及组织工程支架等的制造。组织工程支架打印结合细胞打印，为再生医学领域复杂组织器官的制造带来了希望。
目前，3D打印的具体成型技术有8种：①挤出成型技术，精确度达20微米～100微米，可打印液体类材料和凝胶类材料，应用于高分子类复杂结构医疗器械的制造和手术演练模型的构建；②喷墨式成型技术，精确度为50微米，可打印高分子材料和陶瓷材料，应用于齿科产品的制造；③光固化成型技术，精确度为0.5微米～50微米，可打印凝胶、高分子和陶瓷复合材料；④激光/电子束熔融成型技术，精确度为5微米～10微米，可打印金属材料，应用于骨科植入物的制造；⑤三维拼装成型技术，精确度为100微米，可打印凝胶高分子和陶瓷复合材料；⑥熔融层积成型技术，精确度为100微米，可打印热敏树脂及复合材料；⑦选区激光烧结技术，精确度为50微米，可打印高分子和陶瓷材料；⑧生物激光打印技术，精确度为10微米，可打印液体和凝胶类材料。
3D打印应用于医疗器械制备具有独特的技术优势。首先，可加工材料范围广。金属、高分子、凝胶甚至液体类材料都可通过3D打印技术成型为医疗器械产品。其次，可制造精密复杂结构和个性化结构。医疗器械种类繁多，很多医疗器械的独特精密和内部复杂结构对其临床预期用途的发挥至关重要。3D打印技术可以精确控制内部复杂结构，使工艺的可控性增强。例如，在个性化体外模型制造领域，手术演练模型被界定为二类医疗器械，已经有3D打印技术制备的下颌骨手术演练模型和肝肿瘤切除模型应用于临床；在个性化植入体制造方面，个性化的骨科植入物已应用于临床，用于修复骨肿瘤切除后的骨组织修复；在可降解组织工程支架制造方面，可降解的3D打印脑膜修复材料已在临床应用；细胞3D打印应用于体外构建组织工程血管和肿瘤药物筛选用模型的制备。
发展受到高度重视
医用增材制造技术在医疗领域应用的巨大前景受到各个国家的高度重视。欧盟和美国正在积极设立专项研究计划，推动3D打印技术的应用和相关标准法规的建设。 例如，2017年12月5日，美国食品药品管理局（FDA）正式发布《增材制造医疗器械技术考量指南》（Technical Considerations Additive For Manufactured Devices），对应用3D打印技术制造医疗器械应该考虑的风险点和要求进行了详细说明。早在2007年，欧盟就已批准由激光术熔融（EMB）技术制备的关节臼杯上市。
我国一直重视医用增材制造技术在医疗领域的发展。2015年，工业和信息化部、国家发展改革委、财政部联合发布《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》（以下简称《推进计划》），提出“着力突破增材制造专用材料”，包含医用增材制造专用材料；“加快提升增材制造工艺技术水平”，包含用于医用植入物、金属牙冠、手术导板、医疗模型等材料的增材制造工艺技术；“加速发展增材制造装备及核心器件”，包含医用增材制造装备；“大力推进应用示范”，包含完善个性化增材制造医疗器械在产品分类、临床验证、产品注册、市
场准入等方面的政策法规。
2017年，按照《中国制造2025》的总体部署，在有效衔接《推进计划》的基础上，结合当前增材制造产业面临的新形势、新机遇、新需求，工业和信息化部等12部门联合印发了《增材制造产业发展行动计划（2017-2020年）》（以下简称《行动计划》）。其中明确提出提升增材制造专用材料质量，提升增材制造装备、核心器件及软件质量，推动增材制造在医疗领域规模化应用，其中包括提升生物增材制造材料、生物材料增材制造装备的材料质量，推进“3D打印+医疗”的示范应用。
助推行业健康发展
《推进计划》明确提出建立和完善增材制造产业标准体系，其中包括研究制订增材制造工艺、装备、材料、数据接口、产品质量控制与性能评价等行业及国家标准。 《行动计划》将增材制造标准体系作为产业发展的支撑体系之一，要求强化企业在标准化活动中的主体地位，加大力度开展增材制造标准制修订工作，不断提升标准水平，增强标准有效供给，以标准支撑和引领增材制造产业发展。
为贯彻落实国家政策部署，2017年12月，中检院成立了医用增材制造标准工作组，开展对医用增材制造技术的标准化研究，并着手行业标准的制订。2018年2月，中检院提出作为全国医用增材制造技术标准化技术归口单位的申请，并于2018年5月获国家药品监管局批准筹建。筹建期间，中检院向社会征集并经遴选、公示，确定了由3位院士作为顾问、40位专家组成的归口单位专家组；起草了归口单位章程草案、归口管理的标准领域和体系框架草案以及未来3年工作规划等相关文件。按照规定，归口单位将负责制修订医用增材制造技术涉及的术语、分类、数据、软件、设备、原材料与工艺控制的评价方法，以及标准物质的国家标准和行业标准。在上述领域内，主要制订医用增材制造技术所涉及的材料、设备、软件和工艺方面的标准。将开展的具体工作为：研究提出医用增材制造技术用于医疗器械领域的国家标准和行业标准的制修订及研究项目的规划和计划建议；承担本专业领域内国家标准和行业标准的制修订任务；负责报批标准的整理、校核、编辑、上报及修改工作；负责收集、整理相关标准资料，建立本专业领域标准档案；开展本专业领域国家标准、行业标准的宣传贯彻，以及学术交流活动和标准化科学研究工作，协助培训标准化工作人员；积极参与该领域国际标准化组织的标准化技术业务工作。
2018年11月，中检院在北京组织召开了“2018年医用增材制造技术行业标准审定会”。来自国家药品监管局医疗器械标准管理中心、医疗器械技术审评中心、医疗器械检验机构、生产企业、临床机构、高等院校、科研院所等医用增材制造技术领域的专家及标准起草组成员等参加了会议。与会者听取了起草工作组对行业标准《用于增材制造的医用Ti-6AL-4V粉末》主要内容、编制过程、征求意见及处理情况的说明，并逐条对标准进行了研究讨论，提出修改意见。经投票表决，该标准通过专家会审定，目前已进入报批程序。
面对现阶段评价技术的缺乏，中检院承担了“十三五”科技部重点研发计划课题“3D 打印医疗器械检验和评价技术研究”，设置了学科带头人基金项目“三维打印血管支架的质量控制和血管内皮化研究”。此外，中检院
医疗器械检定所还参与了医疗器械技术审评中心牵头的“十三五”科技部重点研发计划项目——“新型医用金属材料及植入器械产品标准及其审评科学基础研究”中的课题“低模量钛合金及植入器械检测技术和标准化研究”。该课题已于1月8日在北京正式启动。
医用增材制造技术标准化工作的推进，将促进我国增材制造技术产业化的进程，推动产业的健康发展。中检院将加强与其他国家及组织的标准化工作交流与合作，为国家监管部门建立相关法律法规提出建设性意见，并为制定特殊风险分析、风险控制等法规性指导原则提供技术支持。（韩倩倩 王春仁 杨昭鹏 作者单位：中国食品药品检定研究院）
延伸阅读
增材技术“智”造健康
众所周知，快速发展的增材制造技术（3D打印）已涉足多个领域，其中在医疗生物领域已有大量应用。3D打印技术不仅能为医疗生物行业提供更完整的个性化解决方案，还将促进再生医学领域在人造活体组织与器官方面的研究。
在个性化解决方案方面，目前比较典型的应用有3D手术演练模型、手术导板、3D打印植入物、3D打印药物，以及假肢、支具、助听器等康复医疗器械；在再生医学领域，研究人员在利用生物3D打印技术培养人造器官方面已经取得了令人欣喜的进展。
实现精准治疗
3D打印技术与医学影像技术及数字化建模技术结合，可实现病患局部器官的个体可视化和高度匹配，使临床医生在术前、术中、术后获得精确的人体解剖结构的三维立体信息，可实际模拟、预测、评估手术涉及的每个步骤，从而实现精准治疗。
国家增材制造创新中心曾与某医院合作治疗了一例先天性脊柱侧弯病例。患者12岁，发现脊柱侧弯畸形进行性加重7年。经过医生检查，该患者胸2、3右侧椎弓板未融合，胸4～7椎体融合，胸4～7椎小关节、椎弓板及棘突肥大并融合，相应水平椎管形态失常，胸7椎管内见线样骨性密度影，脊髓纵裂，脊髓低位栓系。手术矫形难度大，手术风险高。
术前，医生经过完善的影像学检查，获得患者脊柱部位CT数据，对患者脊柱模型数据进行了重建，然后3D打印出脊柱模型，并在术前交给手术团队。医生根据诊断情况结合3D打印的脊柱实物模型制定出详细合理的手术计划。在手术实施过程中，对比参照3D打印的脊柱实物模型准确合理置钉，顺利完成了手术。
通过3D打印模型辅助技术，不仅可以安全快速完成手术，降低手术风险，而且优化的置钉分布提高了稳定性，实现了精准治疗，既减轻了患者痛苦，又降低了医疗成本。
应用领域广泛
口腔科是医疗生物3D打印领域的重要分支。在口腔科行业常用到的3D打印技术主要有：光敏树脂选择固化技术（SLA、DLP）、选择性激光熔化技术（SLM）、喷墨打印技术（Polyjet)、金属激光烧结技术（DMLS）等。 每种技术适合加工的口腔科产品不同。SLA技术主要用于牙科手术导板、临时牙冠以及失蜡铸造的树脂模型。牙冠固定桥等修复体所采用的材料主要有口腔科用钛合金、钴铬合金和不锈钢等，这类修复体对精度要求很高，且修复体的形状比较复杂。DLP技术可以实现选择性面曝光，使树脂快速固化，在口腔科正畸方面有大量应用。SLM技术因具有快速、可直接制造精密、个性化复杂金属结构等特点，所以在口腔修复体的制造中有很大优势。Polyjet技术可用于制作牙模、手术导板、贴面模型、牙齿矫正器、递送和定位托盘等。 DMLS技术工艺原理出自选择性激光烧结（SLS），目前已有采用DMLS技术直接制造功能梯度钛的多孔牙科植入体在临床应用。
在3D打印定制药物领域，3D打印药片具有更好的吸收效率和易吞服性。3D打印作为制造药物的一种制剂加工技术，在传统制药采用的压片法上进行创新，对于药物配方并没有什么改变。 例如，美国Aprecia制药公司宣布之前获得美国食品药品管理局（FDA）批准的产品SPRITAM（左乙拉西坦）片剂已上市，这是第一个FDA批准的使用3D打印技术制造的治疗癫痫病的处方药。
加速创新发展
3D打印技术的应用使创新无处不在。3D打印的快速成型能力可以更好地把创新技术呈现为实物产品，特别对各种骨科植入物，通过创新晶格的优化设计，可使植入物的强度更优化，更利于骨内生长。医学与工程是一个交叉领域，也是创新的策源地，3D打印技术的可任意打印复杂模型的能力，必将加速生物医学工程技术的产品转化和创新应用，建立智能化的精准医疗体系。
尽管3D打印技术已在医疗领域有广泛的应用，但在生物3D打印领域，医用3D打印材料、3D生物打印的功能化工艺目前还面临诸多挑战。适用于3D打印的生物医用新材料与功能性组织的打印开发将成为未来的研究热点。目前，国家增材制造创新中心正在积极推进医用3D打印研发工艺、产品及检测的标准制定，促进3D打印在医疗行业应用推广，进一步将个性化、精准化治疗手段推向应用产业化。（王晶 作者单位：国家增材制造创新中心）
来源：中国医药报
