美国医学图书馆3D打印服务及其启示

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3D打印技术是使用三维模型，通过热熔喷嘴或激光束把金属粉末或塑料逐层堆积黏结成型[1]，在建筑、教育、医学、车辆工程、航空航天及珠宝等领域均有应用[2]。1985年至今，美国不断尝试将3D打印技术应用到器官移植、细胞组织、整形外科、肿瘤治疗、骨关节外科及生物技术等医疗卫生领域[3]。2012年，美国化学学会的J. Fortunak提出，采用3D打印技术可降低成本且药品生产不受时空限制[4]。2014年，美国《地平线报告》(高教版)报道称3D打印技术2-3年内将在教育机构普及[5]。2015年，李克强主持“国务院先进制造与3D打印”专题讲座，指出3D打印技术将推动中国制造业的发展[6]。

3D打印技术在医学领域发展迅速，但医学图书馆开展3D打印服务刚刚起步。2014年，美国国立医学图书馆(NLM)为美国国立卫生研究院的全体员工提供免费的3D打印服务，鼓励打印生物医药相关的作品[7]。随后，德克萨斯州大学医学中心图书馆(The University of Texas Health Science Center at San Antonio's，UT HSC)[8]、佛罗里达大学医学中心图书馆(University of Florida Health Science Center Library，UF HSC)[9]、宾夕法尼亚大学生物医学图书馆(University of Pennsylvania Biomedical Library，Upenn)[10]、安妮特与欧文生物医学图书馆(the Annette and Irwin Eskind Biomedical Library，EBL)[11]相继开展3D打印服务。

经调查，国内高校图书馆引入3D打印服务的时间平均比美国晚1-2年。目前，我国(包括港澳台地区)已有部分公共图书馆和9所高校图书馆(上海交通大学图书馆[12]、复旦大学图书馆[13]、华东理工大学图书馆[14]、北京大学图书馆[15]、新乡学院图书馆[16]、香港中文大学图书馆[17]、香港科技大学图书馆[18]、香港理工大学图书馆[19]及台湾交通大学图书馆[20])提供3D打印服务。但从文献、新闻和网站报道来看，尚未发现我国医学图书馆开展此项服务。因此，介绍美国医学图书馆应用3D打印服务的先进理念，分析其3D打印服务案例与经验，对我国医学图书馆开展3D打印服务将有一定的参考价值。

1 医学图书馆开展3D打印服务的意义

医学图书馆开展3D打印服务的意义不在于“新奇”，而是注重医学新技术的推广，满足医学院校的教学与临床实践需求，用服务诠释图书馆“以人为本”的理念，深层次挖掘用户的隐性知识。

1.1 帮助用户掌握医学新技术

J.Griffey指出，图书使信息民主化，互联网使沟通民主化，3D打印技术使物品的生产民主化[21]。3D打印技术的最新发展产生在医学领域，如打印特殊医学设备、植入管及身体器官[22]。J.Thilmany预测20年内可实现3D打印心脏[23]。医学的进步需要高精度的3D打印设备及熟练的建模技术，因此推广3D打印服务对于医学图书馆是至关重要的。

1.2 满足临床教学需求

医学图书馆开展3D打印服务可满足医学院校日益增长的临床实践和教学模具需求，培养用户的创新思维和视觉空间能力。未来的教科书和期刊中的案例会包含不同手术的3D打印模型链接。3D模型打印费用低，可以实现个性化打印，从而帮助临床医生优化手术方案。Shapeways的博客详细报道整形外科医生通过CT扫描影像和3D建模软件来打印患者骨骼[24]。

1.3 开展相关增值服务

通过图书馆，用户在享受3D打印这种昂贵技术和资源的同时，可以享受各种相关增值服务，包括3D打印创客空间、3D建模和医疗设备的相关专业书籍，3D打印在各种基础和临床的应用案例讲座、视频和现场演示等。这将拓展医学图书馆的服务功能，提升图书馆在科研和用户学习中的支持地位，吸引更多的用户参与到图书馆的创新服务中来[25]。

2 美国医学图书馆的3D打印服务案例

近几年，开展3D打印服务的图书馆数量在不断增加。据R.Gallant 统计，2013年全球共计51所图书馆开展3D打印服务，其中25所面向社会公众开放[26]。以下为美国5所医学图书馆开展3D打印服务的情况。

2.1 美国国立医学图书馆(NLM)

NLM是隶属于美国国立卫生研究院(National Institutes of Health,NIH)的卫生与公众服务部。为促进生物医学的教育研究，2014年在NIH基金支持下NLM开展3D打印服务。3D打印机与3D扫描仪均为自助服务，NIH职员可免费打印医学相关物品。NLM网站多模块多角度推广了此项服务，包括建模与使用、3D打印文件交换平台、3D打印热点追踪、优秀作品展示[27]。NIH的Darrell Hurt借鉴YouTube模式创建3D打印文件交换平台，分享生物医学的建模文件及相关视频，均可免费下载，帮助NIH用户进行深入的医学研究。

2.2 德克萨斯州大学医学中心图书馆(UT HSC)

为增强新技术在生物医学中的传播，UT HSC提供了专业信息和指导服务[28]。2014年UT HSC图书馆开展3D打印服务，使用群体为本校师生、研究人员及医学中心的附属成员。2014-2015年测试期间免费，未来将收费。该馆明确规定严禁打印武器，管理员也有权拒绝打印。为保证资源的合理使用，该馆不接受同一物品重复多次打印。馆员创建了3D打印服务博客，可及时与用户分享打印信息。

2.3 佛罗里达大学医学中心图书馆(UF HSC)

该馆于2014年正式提供3D打印服务，馆内配置1台3D打印机(Makerbot Replicator 2)。并利用网站推广此项服务，在3D打印使用模块中，介绍NIH 3D打印文件交换平台。图书馆的3D打印机满足了普通用户的需求，如用户需要高端设备，可到学校的A2 Fab Lab实验室[29]。学校鼓励学生参与3D建模制作，并组建学生设计团队，挖掘用户的隐性知识。

2.4 宾夕法尼亚大学生物医学图书馆(Upenn)

该馆的3D打印服务面向全体学生、教师及附属员工。用于临床实践及学术研究的用户可享受免费使用，需附打印物品的简要介绍。图书馆网站有视频培训、文件修复、建模开源软件及3D打印图片展示。3D打印建模软件来源于NIH 3D打印文件交换平台和NASA 3D资源。除本馆提供3D打印服务外，学校附属的儿童医院也提供不同型号的高精准3D打印机，满足用户个性化需求。

2.5 安妮特与欧文生物医学图书馆(EBL)

该中心的生物医学图书馆旨在成为范德比尔特的知识和医学中心的信息管理中心。安妮特与欧文生物医学图书馆网站详细介绍3D打印服务的开放时间及打印费用。强调使用者应严格遵守法律法规，严禁侵犯他人版权及知识产权。为传播新技术、鼓励师生创新，用于生物医药及学术研究的使用者享有3D打印优先权。

3 美国医学图书馆的3D打印服务经验

3.1 设备情况

本文调查的5所美国医学图书馆的3D打印设备来源分为基金资助和自购，见表1。NIH基金用来鼓励医学院校推广新技术，2014年NLM、UT HSC及UF HSC通过该基金为用户提供3D打印服务。Upenn 和EBL自费购买3D打印设备。国内开展此项服务的图书馆均无配备3D扫描仪。Makerbot Replicator凭借良好的性能及合适的价位成为图书馆的首选设备[30]。随着3D打印材料的升级，安全环保的PLA成为图书馆的首选材料。美国医学图书馆的3D扫描仪配备情况不均，仅NLM及UF HSC图书馆配置此设备。随着3D打印服务的推广，3D扫描仪的配备将更加完善。

国外医学图书馆的设备受基金支持较为普遍。相比之下，国内的设备以自购为主，且少有我国医学图书馆推出3D打印服务的报道。开展此项服务的高校图书馆中，设备来源分为自购、自主研发及捐赠3种方式。其中，香港中文大学图书馆自主研发3D打印设备，台湾交通大学图书馆通过捐赠获得设备，其他图书馆均为自费购买。

表1 美国医学图书馆设备来源、3D扫描仪配备情况

3.2 生物医学3D建模来源

3D打印文件交换平台(NIH 3D Print Exchange)是由NIH基金资助建设的专门用于生物医学领域的3D打印文件数据库。由于医学院校用户对3D建模软件熟悉度较低，掌握三维建模技术需耗费大量时间，而通过交换平台可以快速获得所需资源。创始者H.Darrell希望该平台成为用户交流和下载分享的空间。

网站共分四部分资源，分别是医药解剖，特殊实验器具，蛋白质和高分子、细菌和组织细胞。如用户希望掌握3D建模技术，可在学习板块下载开源软件。用户在遵守相关法律法规的前提下，可申请账号上传或下载模型文件。美国的许多网站可检索到开源代码的假肢制作文件，其中以开源假肢工程(The Open Prosthetics Project，OPP)最为著名。该网站由战争中失去右臂的士兵J. Kuniholm建立，提供种类多样且具有艺术气息的个性化可替换假肢建模文件，用户可免费下载[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，节省了患者时间及费用。

3.3 收费模式

3D打印是新兴技术，图书馆需对用户进行建模软件和设备的使用培训。NLM明确规定，用户必须经过培训认证后方可使用此项服务。其他馆虽有培训，但未做强制要求。本文调查的5所医学图书馆均有明确条文规定严禁打印枪支及非法物品、严禁侵犯他人版权及知识产权。在美国，基金支持的医学图书馆有充足财力为用户提供免费的3D打印服务；部分非基金支持的医学图书馆采取收费制度，以保障3D打印相关设备的正常维护。收费方式主要以重量和打印时间为主，其中UF HSC图书馆和安妮特与EBL设立最低打印金额，付款方式分为现金和信用卡。

我国开展3D打印服务的图书馆缺少基金支持，主要集中在经济条件较好的地区。3D打印服务分为试用期和正式服务。为推广新技术、拓宽视野及激发兴趣，试用期间预约用户可享受免费服务，如上海交通大学图书馆、复旦大学图书馆、北京大学图书馆、新乡学院图书馆；正式服务为有偿服务，如华东理工大学图书馆、香港中文大学图书馆、香港科技大学图书馆、香港理工大学图书馆及台湾交通大学浩然图书馆。正式服务均有详细的收费细则，均按打印物品重量收费，其中台湾交通大学浩然图书馆设立最低打印金额。

4 我国医学图书馆开展3D打印服务的策略

4.1 合理配置经费资源

医学图书馆购置3D打印机需考虑经费问题，各馆应根据实际需求购买合适的机型，合理有效地配置经费资源。美国部分医学图书馆的3D打印服务由NIH基金支持，可有效减轻图书馆的经费压力。目前普通精准度的3D打印机购买价格在2 500美元以下。Makerbot Replicator机型在图书馆应用最广，其价格在1 700-2 700美元不等。Cube机型来自3D 系统厂家，基本价格在1 300美元左右。图书馆应根据自身经济状况及师生的需求层次，积极申请新技术基金，配置适合本馆的3D打印机型。另外，台湾交通大学浩然图书馆接受3D打印设捐赠备，能节省预算，是图书馆与3D生产商的双赢模式。

4.2 关注知识产权相关问题

笔者调查的5所医学图书馆的网站均声明严禁打印武器及违法物品、严禁侵犯他人版权等知识产权行为。3D建模的版权和知识产权是图书馆开展3D打印服务的棘手问题。与图书复印问题类似，3D打印急需相关的法律法规，3D打印法律条文的滞后或缺失直接影响图书馆的服务水平。图书馆应正确引导用户合理使用3D打印机及建模资源。国内高校图书馆提供的3D打印服务要求作者提供原创作品，避免版权纠纷。

4.3 加强专业馆员培训

良好的技术人才支撑是医学图书馆发展不可缺少的基础条件。虽然医学院校用户可在NIH 3D打印文件平台下载模型，但是仍急需培养3D打印技术专业人员来保障打印服务的正常开展。

5 结语

随着3D打印设备价格的降低、三维设计软件的智能化以及打印材料的更新，在不久的将来专业人员和普通用户均可掌握3D打印技术。Facebook推出的图书馆员的专属区域创客空间和感知图书馆(Maker Spaces and the Participatory Library)，为图书馆提供了许多优秀的3D文件资源[3]。图书馆员能够为用户提供3D打印环境与知识，如使用培训、法规政策、教育模具及未来发展趋势，可帮助用户发掘资源、创建发现工具，建立推荐资源收藏。

价格适中和易于使用的3D打印机对图书馆具有重要作用，如今用户会在图书馆学习使用3D打印机。医学图书馆应意识到3D打印技术深刻影响着医学进程。实际上，并不是每个医学图书馆都需要购买3D打印机，但是所有的图书馆都需要清楚这项新技术对未来发展的意义。