發布日期：2019-02-13

　　近年來，醫用增材制造技術（3D打印）在醫療領域發展迅速。為應對新一輪技術變革，自2014年起，中國食品藥品檢定研究院（以下簡稱“中檢院”）作為全國醫用增材制造標準技術歸口單位開展醫用增材制造醫療器械的檢驗技術和標準化研究，建立了涵蓋原材料、工藝驗證、設備、數據傳輸和風險管理的標準體系和質控關鍵點。2018年，中檢院組織制定了醫用增材制造技術行業標準《用于增材制造的醫用Ti-6AL-4V粉末》，推動增材制造技術的標準化工作，助力增材制造技術在醫療領域的安全有效應用。

　　具備獨特技術優勢

　　醫用增材制造技術是生物醫用材料、工程和生命科學交叉融匯并迅速發展的新興制造學科。現階段，3D打印技術可以應用于手術演練模型、個性化骨科植入醫療器械以及組織工程支架等的制造。組織工程支架打印結合細胞打印，為再生醫學領域復雜組織器官的制造帶來了希望。

　　目前，3D打印的具體成型技術有8種：①擠出成型技術，精確度達20微米～100微米，可打印液體類材料和凝膠類材料，應用于高分子類復雜結構醫療器械的制造和手術演練模型的構建；②噴墨式成型技術，精確度為50微米，可打印高分子材料和陶瓷材料，應用于齒科產品的制造；③光固化成型技術，精確度為0.5微米～50微米，可打印凝膠、高分子和陶瓷復合材料；④激光/電子束熔融成型技術，精確度為5微米～10微米，可打印金屬材料，應用于骨科植入物的制造；⑤三維拼裝成型技術，精確度為100微米，可打印凝膠高分子和陶瓷復合材料；⑥熔融層積成型技術，精確度為100微米，可打印熱敏樹脂及復合材料；⑦選區激光燒結技術，精確度為50微米，可打印高分子和陶瓷材料；⑧生物激光打印技術，精確度為10微米，可打印液體和凝膠類材料。

　　3D打印應用于醫療器械制備具有獨特的技術優勢。首先，可加工材料范圍廣。金屬、高分子、凝膠甚至液體類材料都可通過3D打印技術成型為醫療器械產品。其次，可制造精密復雜結構和個性化結構。醫療器械種類繁多，很多醫療器械的獨特精密和內部復雜結構對其臨床預期用途的發揮至關重要。3D打印技術可以精確控制內部復雜結構，使工藝的可控性增強。例如，在個性化體外模型制造領域，手術演練模型被界定為二類醫療器械，已經有3D打印技術制備的下頜骨手術演練模型和肝腫瘤切除模型應用于臨床；在個性化植入體制造方面，個性化的骨科植入物已應用于臨床，用于修復骨腫瘤切除后的骨組織修復；在可降解組織工程支架制造方面，可降解的3D打印腦膜修復材料已在臨床應用；細胞3D打印應用于體外構建組織工程血管和腫瘤藥物篩選用模型的制備。

　　發展受到高度重視

　　醫用增材制造技術在醫療領域應用的巨大前景受到各個國家的高度重視。歐盟和美國正在積極設立專項研究計劃，推動3D打印技術的應用和相關標準法規的建設。　例如，2017年12月5日，美國食品藥品管理局（FDA）正式發布《增材制造醫療器械技術考量指南》（Technical Considerations Additive For Manufactured Devices），對應用3D打印技術制造醫療器械應該考慮的風險點和要求進行了詳細說明。早在2007年，歐盟就已批準由激光術熔融（EMB）技術制備的關節臼杯上市。

　　我國一直重視醫用增材制造技術在醫療領域的發展。2015年，工業和信息化部、國家發展改革委、財政部聯合發布《國家增材制造產業發展推進計劃（2015-2016年）》（以下簡稱《推進計劃》），提出“著力突破增材制造專用材料”，包含醫用增材制造專用材料；“加快提升增材制造工藝技術水平”，包含用于醫用植入物、金屬牙冠、手術導板、醫療模型等材料的增材制造工藝技術；“加速發展增材制造裝備及核心器件”，包含醫用增材制造裝備；“大力推進應用示范”，包含完善個性化增材制造醫療器械在產品分類、臨床驗證、產品注冊、市

　　場準入等方面的政策法規。

　　2017年，按照《中國制造2025》的總體部署，在有效銜接《推進計劃》的基礎上，結合當前增材制造產業面臨的新形勢、新機遇、新需求，工業和信息化部等12部門聯合印發了《增材制造產業發展行動計劃（2017-2020年）》（以下簡稱《行動計劃》）。其中明確提出提升增材制造專用材料質量，提升增材制造裝備、核心器件及軟件質量，推動增材制造在醫療領域規模化應用，其中包括提升生物增材制造材料、生物材料增材制造裝備的材料質量，推進“3D打印+醫療”的示范應用。

　　助推行業健康發展

　　《推進計劃》明確提出建立和完善增材制造產業標準體系，其中包括研究制訂增材制造工藝、裝備、材料、數據接口、產品質量控制與性能評價等行業及國家標準。　《行動計劃》將增材制造標準體系作為產業發展的支撐體系之一，要求強化企業在標準化活動中的主體地位，加大力度開展增材制造標準制修訂工作，不斷提升標準水平，增強標準有效供給，以標準支撐和引領增材制造產業發展。

　　為貫徹落實國家政策部署，2017年12月，中檢院成立了醫用增材制造標準工作組，開展對醫用增材制造技術的標準化研究，并著手行業標準的制訂。2018年2月，中檢院提出作為全國醫用增材制造技術標準化技術歸口單位的申請，并于2018年5月獲國家藥品監管局批準籌建。籌建期間，中檢院向社會征集并經遴選、公示，確定了由3位院士作為顧問、40位專家組成的歸口單位專家組；起草了歸口單位章程草案、歸口管理的標準領域和體系框架草案以及未來3年工作規劃等相關文件。按照規定，歸口單位將負責制修訂醫用增材制造技術涉及的術語、分類、數據、軟件、設備、原材料與工藝控制的評價方法，以及標準物質的國家標準和行業標準。在上述領域內，主要制訂醫用增材制造技術所涉及的材料、設備、軟件和工藝方面的標準。將開展的具體工作為：研究提出醫用增材制造技術用于醫療器械領域的國家標準和行業標準的制修訂及研究項目的規劃和計劃建議；承擔本專業領域內國家標準和行業標準的制修訂任務；負責報批標準的整理、校核、編輯、上報及修改工作；負責收集、整理相關標準資料，建立本專業領域標準檔案；開展本專業領域國家標準、行業標準的宣傳貫徹，以及學術交流活動和標準化科學研究工作，協助培訓標準化工作人員；積極參與該領域國際標準化組織的標準化技術業務工作。

　　2018年11月，中檢院在北京組織召開了“2018年醫用增材制造技術行業標準審定會”。來自國家藥品監管局醫療器械標準管理中心、醫療器械技術審評中心、醫療器械檢驗機構、生產企業、臨床機構、高等院校、科研院所等醫用增材制造技術領域的專家及標準起草組成員等參加了會議。與會者聽取了起草工作組對行業標準《用于增材制造的醫用Ti-6AL-4V粉末》主要內容、編制過程、征求意見及處理情況的說明，并逐條對標準進行了研究討論，提出修改意見。經投票表決，該標準通過專家會審定，目前已進入報批程序。

　　面對現階段評價技術的缺乏，中檢院承擔了“十三五”科技部重點研發計劃課題“3D 打印醫療器械檢驗和評價技術研究”，設置了學科帶頭人基金項目“三維打印血管支架的質量控制和血管內皮化研究”。此外，中檢院

　　醫療器械檢定所還參與了醫療器械技術審評中心牽頭的“十三五”科技部重點研發計劃項目——“新型醫用金屬材料及植入器械產品標準及其審評科學基礎研究”中的課題“低模量鈦合金及植入器械檢測技術和標準化研究”。該課題已于1月8日在北京正式啟動。

　　醫用增材制造技術標準化工作的推進，將促進我國增材制造技術產業化的進程，推動產業的健康發展。中檢院將加強與其他國家及組織的標準化工作交流與合作，為國家監管部門建立相關法律法規提出建設性意見，并為制定特殊風險分析、風險控制等法規性指導原則提供技術支持。（韓倩倩 王春仁 楊昭鵬 作者單位：中國食品藥品檢定研究院）

　　延伸閱讀

增材技術“智”造健康

　　眾所周知，快速發展的增材制造技術（3D打印）已涉足多個領域，其中在醫療生物領域已有大量應用。3D打印技術不僅能為醫療生物行業提供更完整的個性化解決方案，還將促進再生醫學領域在人造活體組織與器官方面的研究。

　　在個性化解決方案方面，目前比較典型的應用有3D手術演練模型、手術導板、3D打印植入物、3D打印藥物，以及假肢、支具、助聽器等康復醫療器械；在再生醫學領域，研究人員在利用生物3D打印技術培養人造器官方面已經取得了令人欣喜的進展。

　　實現精準治療

　　3D打印技術與醫學影像技術及數字化建模技術結合，可實現病患局部器官的個體可視化和高度匹配，使臨床醫生在術前、術中、術后獲得精確的人體解剖結構的三維立體信息，可實際模擬、預測、評估手術涉及的每個步驟，從而實現精準治療。

　　國家增材制造創新中心曾與某醫院合作治療了一例先天性脊柱側彎病例。患者12歲，發現脊柱側彎畸形進行性加重7年。經過醫生檢查，該患者胸2、3右側椎弓板未融合，胸4～7椎體融合，胸4～7椎小關節、椎弓板及棘突肥大并融合，相應水平椎管形態失常，胸7椎管內見線樣骨性密度影，脊髓縱裂，脊髓低位栓系。手術矯形難度大，手術風險高。

　　術前，醫生經過完善的影像學檢查，獲得患者脊柱部位CT數據，對患者脊柱模型數據進行了重建，然后3D打印出脊柱模型，并在術前交給手術團隊。醫生根據診斷情況結合3D打印的脊柱實物模型制定出詳細合理的手術計劃。在手術實施過程中，對比參照3D打印的脊柱實物模型準確合理置釘，順利完成了手術。

　　通過3D打印模型輔助技術，不僅可以安全快速完成手術，降低手術風險，而且優化的置釘分布提高了穩定性，實現了精準治療，既減輕了患者痛苦，又降低了醫療成本。

　　應用領域廣泛

　　口腔科是醫療生物3D打印領域的重要分支。在口腔科行業常用到的3D打印技術主要有：光敏樹脂選擇固化技術（SLA、DLP）、選擇性激光熔化技術（SLM）、噴墨打印技術（Polyjet)、金屬激光燒結技術（DMLS）等。　每種技術適合加工的口腔科產品不同。SLA技術主要用于牙科手術導板、臨時牙冠以及失蠟鑄造的樹脂模型。牙冠固定橋等修復體所采用的材料主要有口腔科用鈦合金、鈷鉻合金和不銹鋼等，這類修復體對精度要求很高，且修復體的形狀比較復雜。DLP技術可以實現選擇性面曝光，使樹脂快速固化，在口腔科正畸方面有大量應用。SLM技術因具有快速、可直接制造精密、個性化復雜金屬結構等特點，所以在口腔修復體的制造中有很大優勢。Polyjet技術可用于制作牙模、手術導板、貼面模型、牙齒矯正器、遞送和定位托盤等。　DMLS技術工藝原理出自選擇性激光燒結（SLS），目前已有采用DMLS技術直接制造功能梯度鈦的多孔牙科植入體在臨床應用。

　　在3D打印定制藥物領域，3D打印藥片具有更好的吸收效率和易吞服性。3D打印作為制造藥物的一種制劑加工技術，在傳統制藥采用的壓片法上進行創新，對于藥物配方并沒有什么改變。　例如，美國Aprecia制藥公司宣布之前獲得美國食品藥品管理局（FDA）批準的產品SPRITAM（左乙拉西坦）片劑已上市，這是第一個FDA批準的使用3D打印技術制造的治療癲癇病的處方藥。

　　加速創新發展

　　3D打印技術的應用使創新無處不在。3D打印的快速成型能力可以更好地把創新技術呈現為實物產品，特別對各種骨科植入物，通過創新晶格的優化設計，可使植入物的強度更優化，更利于骨內生長。醫學與工程是一個交叉領域，也是創新的策源地，3D打印技術的可任意打印復雜模型的能力，必將加速生物醫學工程技術的產品轉化和創新應用，建立智能化的精準醫療體系。

　　盡管3D打印技術已在醫療領域有廣泛的應用，但在生物3D打印領域，醫用3D打印材料、3D生物打印的功能化工藝目前還面臨諸多挑戰。適用于3D打印的生物醫用新材料與功能性組織的打印開發將成為未來的研究熱點。目前，國家增材制造創新中心正在積極推進醫用3D打印研發工藝、產品及檢測的標準制定，促進3D打印在醫療行業應用推廣，進一步將個性化、精準化治療手段推向應用產業化。（王晶 作者單位：國家增材制造創新中心）

來源：中國醫藥報