■林上智 教授/臺灣科技大學
3D 列印技術是將材料通過積層方式，以連續建構三維物件的製造程序過程。常見的材料為樹脂、金屬、塑料與陶瓷等粉末、液體或線材型式。目前各國政府的醫材監管部門已經通過的3D 列印醫材產品，包含客製化植入物模具、脊椎支架、人工關節、牙材、手術導板、關節或老年照護輔具、組織支架、神經導管、義肢與助聽器等，如圖1 所示，這表示3D 列印技術已經廣泛被接受各式醫材的標準製程。另一方面，各種列印技術設備、列印原料種類、醫材認證法規與臨床使用案例的快速增加，充分顯示3D 列印技術的發展，應該是高階醫材研發人員的創新與獲利之重要驅動力之一。
3D 列印技術適用於高階醫材的特點
3D 列印技術具備有許多的製程特點，如表1，因此相當符合訂製或高階醫材的製程要求，同時可加速醫材產品開發的時程，甚而開創更具創新療效的醫材產品。
個性化設計
3D 列印技術應用於醫材產業的最大優勢，是可以自由生產訂製化的醫療產品特性。由於技術和成本限制，傳統生產工藝只能製造出較少規格的產品，但3D 列印技術則由於不需大量生產模具，因此可製造的規格較可不受數量限制。除此之外，透過患者個體資訊的設計資訊，3D 列印技術即可設計更符合患者相關組織需求的醫材，例如解剖外型貼合度較優異的輔具與植入物，或是符合患者手術治療需求的精準手術導板等。
快速化生產
相較於需銑削和鍛造的傳統生產工藝，3D 列印技術在幾小時或幾天內，就可生產出接近終端成品的設計醫材，可節省大量製造時間與人力需求。除生產效率外，3D 列印技術的解析度、精準度、可靠性及重複性等原始資料，皆可在電腦雲端進行儲存與修改，透過共用3D 列印資料檔案的架構，研究人員可監管資料庫與修改設計列印檔案，符合未來數位量測、設計、修模與製造的高階醫材特性。
製造成本降低
由於3D 列印技術對製造空間與勞動人力要求較低，因此針對小型量產模式或高階醫材應用，3D 列印技術將變得越來越具競爭力，尤其未來更多快速列印設備進入市場後，3D 列印技術較低生產成本的優勢，將會更加受到重視。以人工髖關節的髖臼杯為例，傳統透過數控加工與表面噴覆的鈦顆粒，廠商可以直接改變髖臼杯表面的孔洞密度大小，透過3D 列印技術進行生產，從而降低塗層工藝的製造成本。
表1：3D 列印技術適用在高階醫材發展的特點
表2：3D 列印技術在生醫領域應用的專題介紹
圖1：目前3D 列印技術應用在各式醫療領域產品項目
仿生網孔複雜外型
3D 列印技術透過其積層堆疊的製造特性，可提供高階醫材的創新外型設計特色，例如仿生外型、微細孔洞與複雜流道等，這些都是傳統製程無法達到的生產能力。透過這些仿生微孔流道的複雜設計，可提供生物組織的生長與固定等優異條件，因此符合高階醫材的發展技術特性需求。但在應用3D 列印技術製程前，必須搭配高階的醫材電腦輔助設計技術，以提供上述仿生微孔流道的幾何外型資訊。
3D 列印技術在生醫領域應用的專題介紹
由於3D 列印製程應用於高階醫材具有上述的優異特性，因此本期特別安排七項的應用範例，邀請臺灣具有3D列印技術醫材應用經驗的學者與廠商，介紹3D 列印技術在醫療領域的研發與應用現狀。第一篇「適用於醫療產業之列印技術介紹」主要介紹常見的3D 列印製程應用於醫材開發的技術原理；第二篇「精準骨科關節置換與複雜矯正手術導引板」則說明結合醫學影像、治療原理、生物力學與電腦設計，透過3D 列印技術來開發精準手術醫療導引板；第三篇「3D 列印關節科技輔具」介紹數位掃描、電腦修模、輔具設計等技術，如何與3D列印製程結合，以達到貼合、透氣、輕量與精準矯正治療的科技輔具；第四篇「3D 列印複合材質仿生多孔性脊椎融合裝置」介紹主題為脊椎植入姓醫材，設計與製程重點是具有仿生微孔的技術；第五篇「數位化輔具設計與快速3D 列印製造」討論訂製化輔具的設計與製造關鍵技術流程；第六篇「3D 列印技術在胸腔以及骨盆精準手術之應用」則進一步說明電腦模擬與3D 列印骨頭及導板的臨床應用；第七篇「高精度列印生物相容導管、幫助神經再生修復及功能重建」則以3D 微型列印的技術，來說明神經導管、組織支架與人工補骨的醫材應用。■
