3D打印，或者说快速原型制造，正在迅速改变着医疗器械的设计、制造和快速原型化的方式。借助3D打印技术，针对医疗器械的计算机辅助设计（CAD）模型可以直接转换为三维对象，其最突出的优势在于，时间相对较短，成本较低，避免了传统方法漫长的制造过程【1】。

最常见的3D打印机

3D打印技术出现于20世纪80年代，由于有可能为患者和临床医生的需要设计量身定制的工具，其重要性迅速增加。3D打印已广泛应用于许多医学领域，如组织工程，以设计个性化支架或用于移植的人工组织和器官；；实验室设备，如探针和便携式测试工具，用于检测特定的医疗参数，如唾液中的皮质醇等等，帮助慢性病患者改善其日常生活；发展中国家的矫形器和假肢，那里的人口负担不起昂贵的设备，特别是在罕见疾病的情况下外科规划和手术训练的解剖模型。近年来，用于诊断和外科手术的医疗器械。

3D打印人体组织

3D打印人的假手

常规通用仪器

替代传统制造工艺（如成型或机加工）来制造具有相同甚至更高质量的医疗器械是3D打印在医疗领域的直接用途。普通外科的手术包通常由镊子、针驱动器、止血器、牵开器、镊子和手术刀组成，设计用于执行相对普通的手术流程。

简易外科手术包

常规专用仪器

3D打印的一个有趣应用是使用3D打印过程部分修改传统仪器的设计，以执行特定程序。对设计所做的更改主要与功能或尺寸有关。例如，在传统的注射器中，在保持真空的同时吸入固体器官或液体的一小部分通常需要助手的帮助。而采用3D打印设计的往复式注射器采用双腔结构，允许通过反转注射器柱塞的运动来执行独立操作。

用于3D打印的往复式注射器

3D打印：改变设计尺寸来适应不同的功能

大厂如何管理多台3D打印机

今年早些时候，FDM 3D打印机制造商BCN3D收购了3D打印云软件管理平台AstroPrint。现在，BCN3D推出了新版的云平台，可以远程管理3D打印机，通过建立工作流程，可以实现集中管理多台3D打印机。 “我们的主要客户有日产汽车、宝马汽车、美国宇航局等。目前，他们

3D打印已经打开了为医疗仪器设计全新产品的大门，其中一些是传统方法无法制造的。这些器械通常设计用于微创外科手术，其中最重要的一个方面是器械在人体内的可操作性。DragonFlex是腹腔镜抓握器的新概念，全3D打印，具有七个自由度（DOFs），使外科医生能够在患者体内操纵器械。还有科学家设计了一种智能可转向针，针轴由镍钛合金丝进行3D打印和引导。

手术机器人和机械手的新设计上是近年来科研院所关注的重要研究领域。美国科学家Morimoto、Oliver Butler、和Amanov等人提出了同心管结构，设计了一种可以实现蛇形运动的类柔性连续体机器人。在这些同心管结构中，元件数量通常保持在最低限度，并且使用3D打印材料和设计特性来增加可操纵性。韩国Kim等科学家也采用了同样的原理来实现由三段完全组装而成的蛇形系统。还有很多类似的其他研究。

蛇形连续体机器人@Morimoto

更精致和更灵活的蛇形机器人

这种用于人体内手术操作的小型机器人，为了实现对其运动的精确控制，力传感器是其中的关键部件。目前一种全新的3D打印内窥镜设备，在集成同样由3D打印制造的力传感器后，得益于其先进的设计和制造技术，在执行经肛门内窥镜手术时，能够在不使直肠膨胀的情况下提供足够的工作空间。

非常规专用工具

这一类工具主要用于特殊人群或特殊疾病病症，根据病情的特征来设计并制造医疗器械，过程充满了创新思维。比如，一种新的廉价热凝固器来治疗宫颈类疾病，即女性宫颈中细胞的异常生长（a）；一种磁共振兼容设备，用于使用热消融进行骨癌疼痛缓解（b）；一种新的装置用于执行一种特殊的妇科手术，在此期间，通过腹腔镜方法切除子宫。Rugg等人科学家使用3D打印技术制造了一个定制的手持部件，用于固定扫描纤维内窥镜，这是一种用于在不使用X射线的情况下获取牙齿图像的特殊仪器。图c显示了细胞片植入的有趣应用。Maeda等人提出了一种在切除胃肠道肿瘤后植入细胞片的装置（d），其中细胞片载体是3D打印的。

各类非通用手术工具的3D打印应用

国内一些领先的医疗器械公司如迈瑞医疗、联影医疗等也在纷纷布局医疗器械的3D打印技术研发工作。虽然与国外相比也仍存在一定差距，但人财物的投入将逐渐缩小这方面的差距。

中国制造

[1] Culmone C , Smit G , Breedveld P . Additive Manufacturing of Medical Instruments: A State-of-the-Art Review[J]. Additive Manufacturing.