美國醫學圖書館3D打印服務及其啟示

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3D打印技術是使用三維模型，通過熱熔噴嘴或激光束把金屬粉末或塑料逐層堆積黏結成型[1]，在建筑、教育、醫學、車輛工程、航空航天及珠寶等領域均有應用[2]。1985年至今，美國不斷嘗試將3D打印技術應用到器官移植、細胞組織、整形外科、腫瘤治療、骨關節外科及生物技術等醫療衛生領域[3]。2012年，美國化學學會的J. Fortunak提出，采用3D打印技術可降低成本且藥品生產不受時空限制[4]。2014年，美國《地平線報告》(高教版)報道稱3D打印技術2-3年內將在教育機構普及[5]。2015年，李克強主持“國務院先進制造與3D打印”專題講座，指出3D打印技術將推動中國制造業的發展[6]。

3D打印技術在醫學領域發展迅速，但醫學圖書館開展3D打印服務剛剛起步。2014年，美國國立醫學圖書館(NLM)為美國國立衛生研究院的全體員工提供免費的3D打印服務，鼓勵打印生物醫藥相關的作品[7]。隨后，德克薩斯州大學醫學中心圖書館(The University of Texas Health Science Center at San Antonio's，UT HSC)[8]、佛羅里達大學醫學中心圖書館(University of Florida Health Science Center Library，UF HSC)[9]、賓夕法尼亞大學生物醫學圖書館(University of Pennsylvania Biomedical Library，Upenn)[10]、安妮特與歐文生物醫學圖書館(the Annette and Irwin Eskind Biomedical Library，EBL)[11]相繼開展3D打印服務。

經調查，國內高校圖書館引入3D打印服務的時間平均比美國晚1-2年。目前，我國(包括港澳臺地區)已有部分公共圖書館和9所高校圖書館(上海交通大學圖書館[12]、復旦大學圖書館[13]、華東理工大學圖書館[14]、北京大學圖書館[15]、新鄉學院圖書館[16]、香港中文大學圖書館[17]、香港科技大學圖書館[18]、香港理工大學圖書館[19]及臺灣交通大學圖書館[20])提供3D打印服務。但從文獻、新聞和網站報道來看，尚未發現我國醫學圖書館開展此項服務。因此，介紹美國醫學圖書館應用3D打印服務的先進理念，分析其3D打印服務案例與經驗，對我國醫學圖書館開展3D打印服務將有一定的參考價值。

1 醫學圖書館開展3D打印服務的意義

醫學圖書館開展3D打印服務的意義不在于“新奇”，而是注重醫學新技術的推廣，滿足醫學院校的教學與臨床實踐需求，用服務詮釋圖書館“以人為本”的理念，深層次挖掘用戶的隱性知識。

1.1 幫助用戶掌握醫學新技術

J.Griffey指出，圖書使信息民主化，互聯網使溝通民主化，3D打印技術使物品的生產民主化[21]。3D打印技術的最新發展產生在醫學領域，如打印特殊醫學設備、植入管及身體器官[22]。J.Thilmany預測20年內可實現3D打印心臟[23]。醫學的進步需要高精度的3D打印設備及熟練的建模技術，因此推廣3D打印服務對于醫學圖書館是至關重要的。

1.2 滿足臨床教學需求

醫學圖書館開展3D打印服務可滿足醫學院校日益增長的臨床實踐和教學模具需求，培養用戶的創新思維和視覺空間能力。未來的教科書和期刊中的案例會包含不同手術的3D打印模型鏈接。3D模型打印費用低，可以實現個性化打印，從而幫助臨床醫生優化手術方案。Shapeways的博客詳細報道整形外科醫生通過CT掃描影像和3D建模軟件來打印患者骨骼[24]。

1.3 開展相關增值服務

通過圖書館，用戶在享受3D打印這種昂貴技術和資源的同時，可以享受各種相關增值服務，包括3D打印創客空間、3D建模和醫療設備的相關專業書籍，3D打印在各種基礎和臨床的應用案例講座、視頻和現場演示等。這將拓展醫學圖書館的服務功能，提升圖書館在科研和用戶學習中的支持地位，吸引更多的用戶參與到圖書館的創新服務中來[25]。

2 美國醫學圖書館的3D打印服務案例

近幾年，開展3D打印服務的圖書館數量在不斷增加。據R.Gallant 統計，2013年全球共計51所圖書館開展3D打印服務，其中25所面向社會公眾開放[26]。以下為美國5所醫學圖書館開展3D打印服務的情況。

2.1 美國國立醫學圖書館(NLM)

NLM是隸屬于美國國立衛生研究院(National Institutes of Health,NIH)的衛生與公眾服務部。為促進生物醫學的教育研究，2014年在NIH基金支持下NLM開展3D打印服務。3D打印機與3D掃描儀均為自助服務，NIH職員可免費打印醫學相關物品。NLM網站多模塊多角度推廣了此項服務，包括建模與使用、3D打印文件交換平臺、3D打印熱點追蹤、優秀作品展示[27]。NIH的Darrell Hurt借鑒YouTube模式創建3D打印文件交換平臺，分享生物醫學的建模文件及相關視頻，均可免費下載，幫助NIH用戶進行深入的醫學研究。

2.2 德克薩斯州大學醫學中心圖書館(UT HSC)

為增強新技術在生物醫學中的傳播，UT HSC提供了專業信息和指導服務[28]。2014年UT HSC圖書館開展3D打印服務，使用群體為本校師生、研究人員及醫學中心的附屬成員。2014-2015年測試期間免費，未來將收費。該館明確規定嚴禁打印武器，管理員也有權拒絕打印。為保證資源的合理使用，該館不接受同一物品重復多次打印。館員創建了3D打印服務博客，可及時與用戶分享打印信息。

2.3 佛羅里達大學醫學中心圖書館(UF HSC)

該館于2014年正式提供3D打印服務，館內配置1臺3D打印機(Makerbot Replicator 2)。并利用網站推廣此項服務，在3D打印使用模塊中，介紹NIH 3D打印文件交換平臺。圖書館的3D打印機滿足了普通用戶的需求，如用戶需要高端設備，可到學校的A2 Fab Lab實驗室[29]。學校鼓勵學生參與3D建模制作，并組建學生設計團隊，挖掘用戶的隱性知識。

2.4 賓夕法尼亞大學生物醫學圖書館(Upenn)

該館的3D打印服務面向全體學生、教師及附屬員工。用于臨床實踐及學術研究的用戶可享受免費使用，需附打印物品的簡要介紹。圖書館網站有視頻培訓、文件修復、建模開源軟件及3D打印圖片展示。3D打印建模軟件來源于NIH 3D打印文件交換平臺和NASA 3D資源。除本館提供3D打印服務外，學校附屬的兒童醫院也提供不同型號的高精準3D打印機，滿足用戶個性化需求。

2.5 安妮特與歐文生物醫學圖書館(EBL)

該中心的生物醫學圖書館旨在成為范德比爾特的知識和醫學中心的信息管理中心。安妮特與歐文生物醫學圖書館網站詳細介紹3D打印服務的開放時間及打印費用。強調使用者應嚴格遵守法律法規，嚴禁侵犯他人版權及知識產權。為傳播新技術、鼓勵師生創新，用于生物醫藥及學術研究的使用者享有3D打印優先權。

3 美國醫學圖書館的3D打印服務經驗

3.1 設備情況

本文調查的5所美國醫學圖書館的3D打印設備來源分為基金資助和自購，見表1。NIH基金用來鼓勵醫學院校推廣新技術，2014年NLM、UT HSC及UF HSC通過該基金為用戶提供3D打印服務。Upenn 和EBL自費購買3D打印設備。國內開展此項服務的圖書館均無配備3D掃描儀。Makerbot Replicator憑借良好的性能及合適的價位成為圖書館的首選設備[30]。隨著3D打印材料的升級，安全環保的PLA成為圖書館的首選材料。美國醫學圖書館的3D掃描儀配備情況不均，僅NLM及UF HSC圖書館配置此設備。隨著3D打印服務的推廣，3D掃描儀的配備將更加完善。

國外醫學圖書館的設備受基金支持較為普遍。相比之下，國內的設備以自購為主，且少有我國醫學圖書館推出3D打印服務的報道。開展此項服務的高校圖書館中，設備來源分為自購、自主研發及捐贈3種方式。其中，香港中文大學圖書館自主研發3D打印設備，臺灣交通大學圖書館通過捐贈獲得設備，其他圖書館均為自費購買。

表1 美國醫學圖書館設備來源、3D掃描儀配備情況

3.2 生物醫學3D建模來源

3D打印文件交換平臺(NIH 3D Print Exchange)是由NIH基金資助建設的專門用于生物醫學領域的3D打印文件數據庫。由于醫學院校用戶對3D建模軟件熟悉度較低，掌握三維建模技術需耗費大量時間，而通過交換平臺可以快速獲得所需資源。創始者H.Darrell希望該平臺成為用戶交流和下載分享的空間。

網站共分四部分資源，分別是醫藥解剖，特殊實驗器具，蛋白質和高分子、細菌和組織細胞。如用戶希望掌握3D建模技術，可在學習板塊下載開源軟件。用戶在遵守相關法律法規的前提下，可申請賬號上傳或下載模型文件。美國的許多網站可檢索到開源代碼的假肢制作文件，其中以開源假肢工程(The Open Prosthetics Project，OPP)最為著名。該網站由戰爭中失去右臂的士兵J. Kuniholm建立，提供種類多樣且具有藝術氣息的個性化可替換假肢建模文件，用戶可免費下載[33]。相同的商品假肢需要100 000美元，3D打印后成本降低到1 000美元，節省了患者時間及費用。

3.3 收費模式

3D打印是新興技術，圖書館需對用戶進行建模軟件和設備的使用培訓。NLM明確規定，用戶必須經過培訓認證后方可使用此項服務。其他館雖有培訓，但未做強制要求。本文調查的5所醫學圖書館均有明確條文規定嚴禁打印槍支及非法物品、嚴禁侵犯他人版權及知識產權。在美國，基金支持的醫學圖書館有充足財力為用戶提供免費的3D打印服務；部分非基金支持的醫學圖書館采取收費制度，以保障3D打印相關設備的正常維護。收費方式主要以重量和打印時間為主，其中UF HSC圖書館和安妮特與EBL設立最低打印金額，付款方式分為現金和信用卡。

我國開展3D打印服務的圖書館缺少基金支持，主要集中在經濟條件較好的地區。3D打印服務分為試用期和正式服務。為推廣新技術、拓寬視野及激發興趣，試用期間預約用戶可享受免費服務，如上海交通大學圖書館、復旦大學圖書館、北京大學圖書館、新鄉學院圖書館；正式服務為有償服務，如華東理工大學圖書館、香港中文大學圖書館、香港科技大學圖書館、香港理工大學圖書館及臺灣交通大學浩然圖書館。正式服務均有詳細的收費細則，均按打印物品重量收費，其中臺灣交通大學浩然圖書館設立最低打印金額。

4 我國醫學圖書館開展3D打印服務的策略

4.1 合理配置經費資源

醫學圖書館購置3D打印機需考慮經費問題，各館應根據實際需求購買合適的機型，合理有效地配置經費資源。美國部分醫學圖書館的3D打印服務由NIH基金支持，可有效減輕圖書館的經費壓力。目前普通精準度的3D打印機購買價格在2 500美元以下。Makerbot Replicator機型在圖書館應用最廣，其價格在1 700-2 700美元不等。Cube機型來自3D 系統廠家，基本價格在1 300美元左右。圖書館應根據自身經濟狀況及師生的需求層次，積極申請新技術基金，配置適合本館的3D打印機型。另外，臺灣交通大學浩然圖書館接受3D打印設捐贈備，能節省預算，是圖書館與3D生產商的雙贏模式。

4.2 關注知識產權相關問題

筆者調查的5所醫學圖書館的網站均聲明嚴禁打印武器及違法物品、嚴禁侵犯他人版權等知識產權行為。3D建模的版權和知識產權是圖書館開展3D打印服務的棘手問題。與圖書復印問題類似，3D打印急需相關的法律法規，3D打印法律條文的滯后或缺失直接影響圖書館的服務水平。圖書館應正確引導用戶合理使用3D打印機及建模資源。國內高校圖書館提供的3D打印服務要求作者提供原創作品，避免版權糾紛。

4.3 加強專業館員培訓

良好的技術人才支撐是醫學圖書館發展不可缺少的基礎條件。雖然醫學院校用戶可在NIH 3D打印文件平臺下載模型，但是仍急需培養3D打印技術專業人員來保障打印服務的正常開展。

5 結語

隨著3D打印設備價格的降低、三維設計軟件的智能化以及打印材料的更新，在不久的將來專業人員和普通用戶均可掌握3D打印技術。Facebook推出的圖書館員的專屬區域創客空間和感知圖書館(Maker Spaces and the Participatory Library)，為圖書館提供了許多優秀的3D文件資源[3]。圖書館員能夠為用戶提供3D打印環境與知識，如使用培訓、法規政策、教育模具及未來發展趨勢，可幫助用戶發掘資源、創建發現工具，建立推薦資源收藏。

價格適中和易于使用的3D打印機對圖書館具有重要作用，如今用戶會在圖書館學習使用3D打印機。醫學圖書館應意識到3D打印技術深刻影響著醫學進程。實際上，并不是每個醫學圖書館都需要購買3D打印機，但是所有的圖書館都需要清楚這項新技術對未來發展的意義。