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颠覆性医疗革命：未来科技与医疗的无缝对接 [:1700802197]
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颠覆性医疗革命：未来科技与医疗的无缝对接 趋势13 3D打印革命
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在美国，一个14个月大的婴儿由于其心脏的缺陷太多，使得将要对其进行的手术变得异常困难。为了在细节上做好更充分的准备，美国肯塔基州路易斯维尔的Kosair儿童医院的官员们联系了J.B.Speed工程学院，在那里用聚合物3D打印机给婴儿制作了一个心脏的模型。这样，在手术前就能提供至关重要的内部结构。当心胸外科医生拿到这个模型时，他就确切地知道要做什么。这个模型使他减少了用于探测的切口和手术所耗费的时间。而这只是3D打印机如何协助医疗专业人士的一个例子。
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通过把不同的材料逐层铺设起来，3D打印根据数字模型来制作3D物体。3D打印将有助于再生医学、移植手术、手术规划和更多在本章内讲述的设想。
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凯巴·琼弗里多（Kaiba Gionfriddo）于2011年早产。8个月后，他的肺部发育状况引人担忧，尽管因他已能正常呼吸并出院回家和父母待在一起。但6个星期后，凯巴停止了呼吸，全身发紫。经确诊，他得了支气管软化症（tracheobronchomalacia），这个长长的拉丁文单词意味着他的气管脆弱到自己垮塌了。他接受了气管切开术（tracheostomy）并用上了呼吸机，这都是常规治疗。但即便这样，凯巴仍然随时都可能停止呼吸，他的心跳也会随之停止。他的护理人员用3D打印机打印了一个生物可吸收的装置，这个装置就能立即帮助他呼吸。这个案例被认为是定制化3D打印正在如何改变医疗的一个最好的例子。
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2013年，我在由奇点大学组织的未来医学论坛（Futuremed）上发表演讲。在那里，我亲身见识了3D打印。我的手里拿着一个3D打印的人的下颚骨，它是基于一位患者的放射扫描结果打印出来的。
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越来越多的物体可以由3D打印机打印出来，生物技术行业敏锐地意识到了这一技术的潜力。打印医疗器械、生物组织，最终是细胞和药物，这些也许并不是与我们的日常生活相隔甚远。有些诸如仿生耳和简单器官的人体部分，也许在患者床边就能打印出来，而打印可移植器官有可能彻底消除那些在漫长地等候着器官移植的患者名单。一些诸如缺乏可用的模型或蓝图的技术问题，可以通过使用众包和设计师团体的开源数据库来解决。
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3D打印成为主流
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多年来，我一直关注迈克尔·莫里奇-侯（Michael Molitch-Hou）的文章。他是3D打印的资深作家。他是我最先联系并咨询关于这个快速发展行业的专家之一。
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截至目前，我认为真正推动3D打印蓬勃发展的，是那些重要专利到期所造成的各种3D打印开源运动。斯科特·克伦普（Scott Crump）拥有熔融沉积成型（fused deposition modeling, FDM）的核心专利，他是FDM的发明人以及Stratasys公司的创始人。尽管在专利到期前，艾德里安·鲍耶（Adrian Bowyer）在英国以及霍德·利普森（Hod Lipson）在美国就已致力于他们的开源3D打印机了，但直到2009年该项专利过期后，开源运动才得以爆发，激发了整个3D打印产业。
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基于某人放射扫描结果而用3D打印机打印出来的人类下颚骨
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一旦DIY人士制作并最终把他们自己的3D打印机商业化，他们便会开始四处传播与推广。他们的打印机比任何大的制造商所可能提供的价格都便宜得多，并且人们只需花大约1000美元购买套组件来组装自己的3D打印机。之后，媒体抓住了这个风潮，几年以后，你不妨再写一本书，讨论3D打印如何影响医学。
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Novogen MMX Bioprinter®打印各种形式的完全用于人类的、结构正确的3D组织，该图显示的是当打印到多孔板的试管时。两个打印头都能喷出生物墨水或水凝胶来
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因此，莫里奇-侯认为，在3D打印工业真正腾飞前，有必要对专利法进行一次重大改革。想象一下，如果制药公司把他们的药剂配方开源，并可以公开获得，从而在远低于常规成本的情况下，使得业余科学家能合成药物或小型制造厂可以生产常规制药，那将会发生什么。如果像Organovo这样的公司决定把他们的设计开源，那么业余爱好者3D打印人体组织也许都有可能实现。
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除了3D打印器官外，他预期大型、快速、多材料的3D打印机很快会被发明出来。它也许看上去像一支机器人手臂，大小如同中型建筑车；或者可以是一个庞大的专门起重机系统，能够挤压出多种材料。莫里奇-侯也想看到完全由3D打印出的电子元件。如果这有可能的话，那么结合3D打印金属部件，我们也许能够设计出完全能自我复制的3D打印机。RepRap项目曾想探索这种设备的设计可能性。初步研究已经表明，使用RepRaps来打印普通产品能带来经济上的节省。
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3D打印的“圣杯”[1]是打印分子，如果有可能确定物体的组成分子并将其编程输入打印机，我们就有可能为一个生命体生产无穷个副本。但实际上，我们还没有为那种开发做好准备。
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3D打印已经从小规模制造成长为价值27亿美元的行业。作为这个新市场的主要参与者之一，Organovo公司拥有超过2400万美元的股权，正在尝试打印生物材料甚至人造器官这一量级的东西。《商业运营》（Commercial Operation）杂志的麦克·瑞纳德（Mike Renard）跟我说过他们的计划。
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我们正致力于为药物学家们提供更好的测试模型，旨在以更低的总成本生产更好、更安全的新药。有很多这样的故事，药物的研发过程会到了很晚的时候才失败，这就导致花费了数千万美元却没有任何成果能显示出曾经的努力。此外，还有这样的先例，投放市场的药物需要被召回或限制使用，因为对某些患者有危及生命的并发症。
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这个科学领域有着极大的改进潜力。此外，在美国，每天有18位离世的人是因为等不到一个可挽救或延长生命的组织进行移植而离世。另一些人，由于各种系统衰竭、变性和代谢缺陷而患上各种慢性疾病。对于以功能组织作为一种替代治疗的需求，远远超过目前捐献方式所能获得的供给。
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就算随着技术的进步，打印活体组织会变成现实，但相对于打印无生命的3D物体，这仍是艰巨的一步。组织天然就是3D的，它们有明确的结构和重复性的模式。并且，它们由不同种类的细胞组成，这些细胞的排布对于适当的组织功能以及系统的整体健康至关重要。2D细胞培养和单细胞系无法复制这复杂的原生生理。
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可以使用3D打印机的生物组织的领域正在快速扩展。一个非常有发展前途的领域是制造病变组织用于研究。人体外活生生的疾病模型的表现就如同身体内疾病一样。拥有这样的模型，能为研究疾病机制开辟全新的途径。这些潜在的发现，也许会从根本上改变我们如何有针对性地设计治疗方案，以及如何在未来的某一天，根据患者的特定疾病的表型实现治疗方案的个性化。
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3D打印任何东西
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已经被成功打印的物体列表，表明了这个技术在不远的将来所拥有的潜力。