對(duì)于患有慢性病或病情危重的患者，等待器官移植匹配的時(shí)間可能對(duì)生命生死攸關(guān)。根據(jù)美國(guó)衛(wèi)生資源和服務(wù)管理局（Health Resources and Services Administration：https://www.organdonor.gov/statistics-stories/statistics.html）的數(shù)據(jù)，2019年7月，超過(guò)11.3萬(wàn)名美國(guó)男性、女性和兒童被列入國(guó)家移植等待名單。不幸的是，器官短缺只會(huì)隨著捐贈(zèng)者名單的停滯而繼續(xù)增長(zhǎng)。

未來(lái)的3D打印器官和骨骼技術(shù)可能會(huì)減少我們對(duì)人體移植的需求。但3D打印人體器官移植需求在健康產(chǎn)業(yè)中是一個(gè)相對(duì)較新的概念，而事實(shí)是，要完全依賴這些資源還需要很長(zhǎng)時(shí)間。

他們最大的障礙是什么呢？3D打印器官和骨骼使用與個(gè)體生物相容的生物材料。這意味著外科醫(yī)生正在打印過(guò)程中利用人體細(xì)胞，以構(gòu)建一個(gè)成功的植入器官。

IEEE高級(jí)會(huì)員Robert Saracco表示：“由于3D打印或添加劑制造已經(jīng)在航空電子和印刷電子等其他領(lǐng)域得到應(yīng)用，因此在精度方面沒(méi)有特別的問(wèn)題，而且他們已經(jīng)在交付一種精度超過(guò)器官打印需要的產(chǎn)品了?！?/p>

然而，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在研究中，一些3D打印的器官和骨骼已經(jīng)被衛(wèi)生專業(yè)人士使用。

詳細(xì)信息，另見(jiàn)：Tissue Engineering & Regenerative Medicine：https://www.embs.org/about-biomedical-engineering/our-areas-of-research/tissue-engineering-regenerative-medicine/

3D打印是如何工作的？

器官和骨骼的三維打印從許多病人的檢查和程序開(kāi)始，例如放射線照片和核磁共振成像（MRI）/TAC，以幫助外科醫(yī)生創(chuàng)建植入物的數(shù)字模型。Saracco說(shuō)：“這個(gè)數(shù)字模型是用合適的生物相容性材料組合印刷出來(lái)的。”

Saracco指出：“這一工藝與添加劑制造中用于生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)或其他零件的工藝非常相似。所用的一些材料可能不同，例如活細(xì)胞的使用。這顯然在材料通過(guò)打印機(jī)噴嘴噴射的方式和用于將沉積材料粘貼到位的膠水類型上形成了一些差異?！?/p>

3D打印器官和骨骼已經(jīng)被使用

Saracco說(shuō)：“第一個(gè)3D打印的器官實(shí)際上是二維器官，更確切地說(shuō)是皮膚。這讓我們能夠制作出量身定制的植皮片，加快了手術(shù)速度，提高了效果?！?/p>

Saracco還解釋說(shuō)，植入物也被用來(lái)代替骨和軟骨，如頜骨、氣管碎片、髖骨和牙齒。2018年，一名澳大利亞婦女獲得了第一塊用于癌癥后重建的3D頜骨，3D打印已經(jīng)在牙科領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)革命。

Saracco說(shuō)：“3D打印的髖骨已經(jīng)被植入了超過(guò)10萬(wàn)個(gè)植入物，我們開(kāi)始看到骨質(zhì)疏松癥患者的部分骨替代。”

這些堅(jiān)硬的器官和骨骼是為適應(yīng)病人的需要而定制的，但它們并不能適應(yīng)或改變病人的需要。

目前正在研究的3D打印器官和骨骼

與目前使用的硬3D打印器官和骨骼不同，器官、膀胱、心臟和肝臟等較軟的組織更難被工程師和衛(wèi)生專業(yè)人員復(fù)制。這些器官仍處于研究階段，因?yàn)?D打印軟器官是由病人的細(xì)胞構(gòu)成的，需要具備隨著時(shí)間的推移復(fù)制和適應(yīng)的能力。

Saracco說(shuō)：“3D打印必須建立一個(gè)功能性的支架，在合適的位置吸收合適的細(xì)胞組合，并確保血管形成。這些情況下的問(wèn)題要復(fù)雜得多，我認(rèn)為在下一個(gè)十年結(jié)束前不太可能有可行的解決辦法。”

但一些器官的3D支架技術(shù)不久將應(yīng)用于外科手術(shù)。Saracco解釋說(shuō)，在動(dòng)物身上已經(jīng)有過(guò)幾次成功的試驗(yàn)，并且研究人員計(jì)劃轉(zhuǎn)向人體試驗(yàn)。

詳細(xì)信息，另見(jiàn)：3D Printing and the Future of Prosthetics：https://transmitter.ieee.org/3d-printing-future-prosthetics/

3D打印器官的好處

3D打印的器官大小適合病人，器官是從病人的細(xì)胞培養(yǎng)出來(lái)的，因此免疫系統(tǒng)排斥移植的可能性較小。理論上，3D打印器官也有無(wú)限的可用性，而且可以在短時(shí)間內(nèi)制造出來(lái)。這意味著將不再需要移植等待名單。此外，生物相容性問(wèn)題將不再是血液類型或器官較稀的患者的問(wèn)題，通常需要較長(zhǎng)時(shí)間才能找到匹配。

在我們完全放棄移植名單之前，3D打印器官和骨骼在研究和成功率方面還有很長(zhǎng)的路要走。但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，這可能并不像我們想象的那么遙遠(yuǎn)。