1990年，Fried Vancraen参观了一次德国贸易展，被展出的一台3D打印机深深吸引，以至于他为自己新成立的公司Materialise购买了一台。两年后，在欧盟资金的支持下，他带着这个小型比利时初创公司踏上了改变医学和3D打印世界的旅程。
Vancraen和Materialise与来自德国和英国的合作伙伴共同开创了3D打印在医学上的应用。他们首次根据医学影像制作了精确、有形的人体骨骼和器官模型，为计划复杂手术的外科医生提供了巨大帮助。
“当时我们就坚信3D打印机会改变医疗世界，”Vancraen回忆道。
随着Materialise从一个大学衍生企业成长为跨国公司，Vancraen于2024年退出了执行职位，担任公司董事长。但他仍然清晰记得三十多年前开启这一新篇章时的激动心情。
推动他们踏上这条道路的是欧盟资助的一个名为PHIDIAS的研究项目。该项目历时三年，直到1995年底结束，专注于基于改进的医学影像（如计算机断层扫描，CT）生产精确的医学模型。
“当然我记得它，”当问及此事时，Vancraen感叹道，“我是项目经理，我撰写了[资金]提案，并召集了合作伙伴。”
这些合作伙伴包括英国的帝国化学工业公司（其制药部门后来成为独立公司Zeneca），德国制造医疗成像设备的工业巨头西门子，以及比利时的鲁汶大学。
起源于鲁汶大学的Materialise如今已拥有约2000名员工，并在美国纳斯达克股票交易所上市。
与此同时，3D打印已成为外科医疗护理的基石。3D打印机常用于制造植入物、假肢以及供外科医生训练的患者身体模型。
然而，当Materialise开始时，这项技术还处于初级阶段。人们对它是否真正有用以及医生能否用它治疗真实患者存有疑虑。
工作于1993年1月1日正式开始，距离公司成立不到三年。
“那是我们的创业时期，”Vancraen说。“当时我们有一个大约20人的团队。”
对于Vancraen的团队来说，首要任务是改进医学成像。
“当时的CT扫描就像切腊肠，”Vancraen回忆道。“扫描仪会对患者身体的一个层面进行成像，然后前进几厘米再做另一个扫描——就像切香肠一样。”
“只要患者稍微移动一下，图像就会出现问题，”Vancraen提到所谓的伪影，即影像中无意形成的图案或失真。
3D打印需要患者身体的精确图像。例如，如果你想3D打印一个无缝贴合的植入物，你需要患者的精确身体图像。扫描中的伪影会导致后期出现医疗问题和患者不适。
因此，Materialise团队用螺旋CT扫描取代了“腊肠方法”。Vancraen说：“我们设法在一个动作中扫描患者。”“CT会在他们周围螺旋运动。”
另一个障碍是在Zeneca（后来与瑞典药企Astra合并形成AstraZeneca）开发出一种对人体兼容的可3D打印聚合物时得以克服。这种新材料取代了旧的有毒聚合物，后者不能用于植入物。
为了扩大他们的开创性技术，Materialise将其技术带到了家乡鲁汶的大学医院。在那里，他们测试了外科医生是否能真正受益于3D打印，与来自比利时、法国、德国和美国的30位外科医生密切合作。
“我们进行了首次关于医疗3D打印的真实临床研究，”Vancraen说。特别是，他们帮助外科医生为复杂手术做准备。
他的团队使用激光立体光刻技术，这是一种逐层打印复杂、精确模型的技术。它通过计算机辅助设计软件的帮助，将紫外线激光聚焦在由大分子组成的对UV光敏感的树脂上。
利用能够生成更好医学影像的新扫描仪，他们制作了外科医生将要操作的器官和身体部位的3D打印模型。这样，外科医生可以提前了解患者体内的情况，并调整手术方案。
“在某些情况下，我们成功减少了患者需要经历的手术次数，”Vancraen说。
“有一名患者原本计划进行三次手术。由于我们的技术，外科医生能够更好地规划手术，最终一次完成所有程序。这大大减少了对患者身体的影响。”
通过结合改进的扫描和打印技术，PHIDIAS为未来医学3D打印的进步奠定了基础。
“我们需要学会走路才能跑步，”Vancraen说。“PHIDIAS是我们学会走路的时刻。”
今天，Materialise的医学研究经理Roel Wirix-Speetjens正在继续推进PHIDIAS研究人员的工作。
“PHIDIAS创建了我们的医学部门，”他说。“自那时以来，例如，我们已经交付了超过40万件定制膝关节器械。对此我感到非常自豪。”
在一项项目中，Materialise成功制作了一个患者的肺部详细3D模型，包括气道树和肺叶。这个模型帮助需要移除肺癌的外科医生精确定位肿瘤的位置。
“这样，他们可以切除更少的健康肺组织，”Wirix-Speetjens说。“这使患者的康复过程不那么剧烈。”
此外，他们还在开发新的3D打印技术。例如，Materialise已经设计出改进面部手术的方法。
过去，如果患者面部受伤变形，外科医生不得不使用标准植入物来替代受损的骨骼和组织。他们必须在手术中手动弯曲植入物，使其与剩余的面部结构契合。
“现在，我们为患者3D打印定制的植入物，”Wirix-Speetjens说。“我们扫描他们的脸部，3D打印机制造出复杂的植入物，使外科医生能够重建面部结构。”
治疗现在可以根据个体的需求进行定制。PHIDIAS为此奠定了关键的基础，未来仍有许多令人兴奋的机会。
“我们只做了34年，”Vancraen说。“我不知道我们会走到哪里。”
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