如今在新聞中，我們幾乎每天都能看到3D打印技術（又稱增材制造）在醫(yī)療領域的發(fā)展。例如科學家們正在探索使用3D打印技術制造微型機器人，在人體內輸送藥物；打印包含毛囊和汗腺的人造皮膚用于移植；甚至用活體細胞為材料，打印人類的各個器官。
更令人興奮的是，很多技術不再是設想，而是已經(jīng)得到了實際應用。中國一家醫(yī)院為一位在工作中受傷的男性完成3D打印肘關節(jié)移植。威爾士外科醫(yī)生使用3D打印機修復了一位患者的面部骨骼。美國一家醫(yī)院利用3D打印技術制造支架，撐開嬰兒堵塞的呼吸道。
實際上，3D打印早已在健康領域中發(fā)揮重要的作用。其中典型的例子是牙科，如今每天有超過19,000件牙冠和牙橋通過3D打印技術制造。每年3D打印機制造的牙齒矯正器達到1,700萬個。3D打印給聽力醫(yī)學更是帶來了顛覆性的影響，美國90%的定制型助聽器通過3D打印制造。
《沃勒斯報告2014》顯示，在全球提供3D打印設備、材料和服務的公司中，14%的收入來自于醫(yī)療領域。此外，3D成像、掃描、設計和造模等輔助服務也在快速發(fā)展，形成一個完整的3D打印生態(tài)系統(tǒng)。
3D打印為何能在醫(yī)療領域大行其道？
首先很多疾病和傷痛都源于生物力學問題，比如骨折、關節(jié)老化以及脊椎錯位變形等。過去這類問題很難治愈，原因在于每個人的生理構造都獨一無二，標準統(tǒng)一的外部裝置無法解決每個人的問題。3D打印出來的產(chǎn)品則完美解決了這個問題，它完全符合每個人的身體構造，此外它還大大降低了定制化的成本，讓大規(guī)模定制化這一看似矛盾的概念成為可能。
其次，一些結構靈活、半固定或可被人體吸收的人工構造，比如關鍵器官的瓣膜、血管等，難以通過傳統(tǒng)的方法制造出來。而3D打印技術則可以解決這個問題。
最后，3D打印繞開了復雜的基礎設施和物流問題。只要將設計好的圖樣發(fā)送到打印終端，3D打印機就能在離醫(yī)院較近的距離內進行生產(chǎn)。這對物流渠道不發(fā)達的新興市場，以及處在邊遠地區(qū)的人群來說是一個巨大的福音。
盡管3D打印應用的益處頗多、前景廣闊，但它仍面臨著很多不確定性和風險，未來它將改變整個醫(yī)療市場的格局，還是僅活躍于小范圍利基市場呢？
通過分析，我們認為3D打印醫(yī)療產(chǎn)品的市場收入將在2020年達到50億美元的規(guī)模。而目前3D打印的“殺手級應用”——那些能吸引醫(yī)療人員拋棄舊技術，并且傳統(tǒng)方法無法企及的產(chǎn)品——還寥寥無幾。目前唯一能稱得上殺手級應用的就是口腔校正器，未來它將成為3D打印市場的主要增長領域。如果沒有其他殺手級應用的出現(xiàn)，那么3D打印產(chǎn)品在短期內的發(fā)展規(guī)模有限。
然而在5-10年的中長期內，我們認為口腔科產(chǎn)品，例如填充材料、細胞培養(yǎng)物和軟組織產(chǎn)品將獲得不可小視的市場份額。由于生物醫(yī)療公司在這方面積極地投入到產(chǎn)品研發(fā)和快速成型，3D打印產(chǎn)品可能在長期獲得非常迅速的發(fā)展，尤其是細胞組織工程、藥物學創(chuàng)新和微流體芯片等產(chǎn)品的市場應用。
未來孕育在平臺中
盡管3D打印被視為一種快速原型的創(chuàng)新工具，但實際上這項技術的最大潛力蘊藏在工業(yè)終端產(chǎn)品中。今天幾家設備制造商占據(jù)了市場的主導地位，Stratasys和3D Systems這兩家就占據(jù)了市場75%的份額，此外市場中還有35家左右的小型企業(yè)。目前這些企業(yè)的商業(yè)模式主要集中在銷售打印機、打印材料和提供服務。未來那些建立平臺，吸引其他公司共同打造3D打印生態(tài)系統(tǒng)的企業(yè)才能獲得真正的競爭優(yōu)勢。
顯然投資者和企業(yè)也意識到了這一點。我們對2011年以后獲得投資的約200家企業(yè)進行了分析，發(fā)現(xiàn)其中大部分投資流向了與打印過程相鄰的領域，包括設計服務、軟件方案、3D成像和掃描等。與蘋果和谷歌建立強大的移動應用平臺一樣，如果3D打印企業(yè)能建立起完善的技術平臺和統(tǒng)一的技術標準，將設計、成像服務提供者、硬件和應用開發(fā)商聚攏到一起，它們才能占據(jù)市場的統(tǒng)治地位。未來掌握在平臺提供者而非設備制造商手中。
應用的障礙
與任何新興技術一樣，3D打印在醫(yī)療領域的應用也面臨著幾個基本的障礙。首先是材料科學的限制。目前在生物醫(yī)學領域，3D打印使用的材料選擇有限，主要有高性能聚合物、金屬和生物墨水（包含活體細胞）三種。這主要受限于我們對3D打印過程給材料和產(chǎn)品特性帶來的影響和變化還知之甚少。例如打印過程是否會導致材料發(fā)生變異？人體對3D打印材料有何反應？企業(yè)應遵循什么樣的材料標準？我們目前還無法完全回答這些問題。然而隨著企業(yè)加強對打印流程的監(jiān)測，政府和行業(yè)標準出臺，材料數(shù)據(jù)庫的建立，以及臨床實驗數(shù)據(jù)的累積，3D打印的材料技術也會趕上傳統(tǒng)制造的水平。
3D打印機和原材料較高的成本也會為應用帶來一定阻力。目前工業(yè)級3D打印機一般售價在幾十萬美元，高端打印系統(tǒng)售價高達200萬美元。此外，打印材料的售價也不菲，例如一般生產(chǎn)流程所用聚合物的成本為2-3美元/千克。而3D打印使用的聚合物售價每千克高達數(shù)百美元。隨著新材料的不斷引入以及制造規(guī)模的擴大，3D打印的成本有望持續(xù)降低。
目前醫(yī)療人員、保險提供商和患者大多對3D打印技術持觀望態(tài)度，他們期待看到3D打印產(chǎn)品性能大幅超越現(xiàn)有產(chǎn)品。例如，人們對定制植入物的價值還爭論不休，由于大部分廠家可以提供不同尺寸的產(chǎn)品，這種半定制服務已經(jīng)可以滿足大部分患者的需求。但隨著3D打印技術在更廣闊的范圍內證明自己的價值，消費者的態(tài)度也許會快速轉變。
醫(yī)療企業(yè)如何迎接3D打印？
醫(yī)療企業(yè)應如何迎接3D打印技術的發(fā)展和顛覆趨勢？我們認為以下幾個步驟可以幫助企業(yè)從3D打印大潮中捕捉更大的價值。
做好戰(zhàn)略預測。企業(yè)需要對未來可能發(fā)生的情景（2020、2025和2030）進行戰(zhàn)略性預測，準備應對3D打印技術對企業(yè)產(chǎn)品和商業(yè)模式帶來的沖擊（見下圖）。我們認為，3D打印產(chǎn)品的發(fā)展將保持較為穩(wěn)定的速度，然而殺手級應用的出現(xiàn)會引領一波爆發(fā)式的增長。類似的情景曾在牙齒矯正器市場上演，3D打印產(chǎn)品讓醫(yī)生快速拋棄了傳統(tǒng)的金屬矯正器。做好戰(zhàn)略預測能讓企業(yè)對意料之外的顛覆做好準備，辨認應用的障礙，并快速采取應對措施。
系統(tǒng)性地評估應用價值。企業(yè)應拓寬思路，仔細評估如何利用3D打印技術提升療效，加速治療和康復過程，或滿足之前無法滿足的患者需求。同時他們應對產(chǎn)品和供應鏈進行分析，計算3D打印在材料節(jié)省、勞動力和模具等方面帶來的成本節(jié)約。
開始試驗。企業(yè)不妨投資一臺3D打印機，看看它如何改善產(chǎn)品的設計流程。新的工具能激發(fā)人們以不同方式進行思考。在設計流程中，企業(yè)應大膽設想那些傳統(tǒng)制造業(yè)無法完成的創(chuàng)新方案。
考慮進行并購或戰(zhàn)略合作。時刻關注創(chuàng)新領域，評估商業(yè)創(chuàng)新在技術上成功的可能性，以及它們進入市場的潛力。值得注意的是，企業(yè)進行并購和結成戰(zhàn)略合作伙伴的機會窗口正在不斷縮小，領先的企業(yè)已經(jīng)在這一領域投入重金。例如，化妝品公司歐萊雅就與Organovo合作，開發(fā)3D打印的皮膚組織。而強生公司正在與Tissue Regeneration System公司合作，研發(fā)定制化的、可被人體吸收的骨骼植入物。要投入3D打印領域，企業(yè)現(xiàn)在就要開始著手能力建設和籌集資本。
制定戰(zhàn)略。根據(jù)企業(yè)不同的商業(yè)模式，3D打印預示著機會，也隱藏著危機。醫(yī)療技術產(chǎn)品從概念到產(chǎn)品的發(fā)展周期一般需要3-5年，而要建立一個強大的3D打印平臺可能需要15年的時間。要保持競爭力，明智的企業(yè)現(xiàn)在就需要展開行動。
隨著3D打印技術加速發(fā)展，它將在制造領域獲得一席之地。而醫(yī)療企業(yè)有機會制造出人們前所未見的產(chǎn)品。3D打印技術有潛力在供應鏈、人工和物流等領域為企業(yè)削減成本。更重要的是，它能大幅提升產(chǎn)品的治療效果以及患者可獲得性。具有先見之明的企業(yè)已經(jīng)開始行動，準備設計制造出突破性的產(chǎn)品。企業(yè)今天的行動，會決定它們未來的命運。