3D打印赋能个性化医疗

展望智能和可持续医疗：个性化药物的3D打印技术

1. 引言

医疗保健是每个国家管理中的一个关键问题。随着时间的推移，已实施了各种管理系统，反映了不同的观点和方法，更不用说各国相对的社会经济状况（Glouberman & Mintzberg, 1996；Plsek & Wilson, 2001；Wendt, 2009；Swayne 等, 2012）。然而，一个根本性问题几乎影响着每一个医疗系统：即在提供有效的医疗服务与遏制开支之间进行权衡，以确保系统的整体可持续性（France 等, 2005；Saviano 等, 2017）。这一问题体现了医疗系统中的管理复杂性。

事实上，医疗系统已被作为复杂适应系统进行研究，其管理需要采用适应性方法以及激励与抑制机制，而非命令与控制（鲁斯，2008）。尽管组织上付出了巨大努力，医疗流程在实际中仍然难以设计、控制，尤其是优化。决策者必须应对高水平的多样性和可变性（Barile，2009；Barile & Saviano，2010，2017；Barile等，2018；Blecker & Abdelkafi，2006；Espejo，2015a, 2015b；Gershenson, 2015），不仅考虑到与患者/用户关系中不可减少的信息不对称（Bloom 等, 2008, 2014, 2015；Barile 等, ），还考虑到参与医疗系统动态的主体之间存在的分歧的利益和需求，尤其是来自私营和公共系统（Barlow 等, 2013；Savas 和 Savas, 2000；Saviano 等, 2014）。

在意大利医疗体系中，如同在许多其他体系中一样，控制成本和确保可持续性的需求促使管理中引入了经济逻辑（Anessi‐Pessina & Cantù, 2006；Borgonovi 等, 2008；France 等, 2005）。然而，这种逻辑主要被解读为削减开支，而非提高效率、减少浪费等，因此往往导致所提供的服务水平下降（例如医院床位数量、外科手术住院天数、国家卫生服务提供的昂贵新药数量等）。相反，在提高效率的方向上，管理逻辑倾向于通过在服务交付中引入规程、标准等来实现流程标准化（Kongstvedt, 2001）。例如，患者护理根据规程系统被划分为“疾病类别”，如DRGs（诊断相关组），其定义了标准化治疗程序以确定应付给医疗服务提供者的付款。尽管基于 DRG的支付系统旨在提高医院的透明度、效率和质量，但其所带来的效率压力常常导致医院“通过操纵提供给患者的医疗服务/护理来降低质量以节约成本”；此外，“如果新技术无法带来成本节约，则技术采用率可能会放缓”（Busse 等, 2011: 156）。事实上，尽管医疗标准化的初衷是广泛保障服务质量（Saviano 等, 2017），但它本身并不意味着服务有效性的提升。相反，它通常意味着减少了患者所期望的个性化服务多样性。因此，我们不禁思考：

• 医疗标准化对服务有效性有何影响？
• 如何协调医疗的有效性、效率和可持续性？
• 技术在协调医疗保健的有效性、效率和可持续性方面能做出什么贡献？

技术的持续进步（例如生物技术、遗传学、3D打印等）用于开发新产品或服务或设计新流程，有望改善医疗或健康结果；然而，它们也有可能在医疗领域引入不同且新的挑战，尤其是在药品方面。

为了专门探讨技术在协调医疗标准化与个性化方面所提供的可能性（并对效率、有效性和可持续性产生积极影响），本研究旨在从组织和管理视角出发，阐明3D打印技术在个性化药物中的应用潜力（Choonara 等, 2016；哈利德等人，2014）。尽管所研究的主题具有内在的科学性质，但我们认为，经济、社会、伦理、组织和文化因素主要阻碍了迈向更智能、更可持续医疗保健的潜在进展（Saviano 等, 2017）。

我们的探索性研究将焦点放在剂型个性化中的基本需求和个性化机会主要出现的背景上——即涉及医生、患者和药剂师的药物处方和递送过程的最后阶段——并讨论了个性化医疗（PM）的障碍、风险和优势，强调了3D打印技术引入所带来的机遇，以及在医疗保健有效性和成本方面的成功条件。讨论将聚焦于药物调配，即制备一种药物制剂（如药物），以满足个体患者（人类或动物）的特殊需求，当市售药物无法满足这些需求时尤为如此。调配药物涉及为具有特殊医疗需求的个体患者制备定制化药物（Gudeman 等，2013）。其他个性化药物递送方法也已存在，例如用于输送胰岛素的智能设备，使患者能够进行疾病自我管理（ https://www.diabetesselfmanagement.com/）。简而言之，人们正越来越关注为患者创造最佳的医疗保健条件。然而，我们的焦点则在于能够实现定制化的智能解决方案。

本文的结构如下：在引言（第1节）之后，讨论了本文关注的问题，即如何协调医疗保健的有效性、效率和可持续性（第2节）。随后，分析了个性化医疗和药物领域作为潜在行动方向面临的主要挑战和难点（第3节），并重点关注3D打印技术的应用（第4节）。最后，通过提出一个可能的综合方案，阐述了研究结果，突出了药物 3D打印在药物调配和/或生产中可能发挥的革命性作用（第5节）。结论部分总结了我们对智能和可持续的医疗保健愿景中涉及的主要要点和挑战（第6节）。

2. 通过管理多样性协调医疗保健的有效性、效率和可持续性

尽管已做出诸多努力来协调医疗保健的有效性、效率和可持续性，但仍存在许多权衡问题，使得管理方法更加复杂（Barile 和 Saviano，2017；Polese 和 Carrubbo，2016；Saviano 等，2010，2015）。需要解决的主要权衡问题实质上反映了多方观点和利益的交织。医疗机构与用户/患者分别代表了日益复杂的关系两端（Barile 等，2014；2017）。在此之间，存在着需加以管理（并协调）医疗服务提供者与客户之间关系的相关多样性。这种多样性是多重重叠动态递归产生的结果，体现了超系统影响对医疗保健参与者需求、取向和选择的作用（Saviano 等，2010）。显然，在此背景下，成本削减的压力使“效率”视角在医疗服务提供者中占据主导地位。随着经济逻辑引入医疗系统的管理，服务和交付流程趋向标准化，这一视角正变得愈发突出。

然而，人们普遍认为，“全球健康领域的许多挑战如今都被视为复杂问题，而简单的蓝图式方法成效有限”（Peters，2014：51）。总体而言，对于复杂系统中的涌现特性和多维反馈过程的考量，无法通过传统方法加以解决（普里斯提皮诺，2017）。

事实上，尽管医疗服务的标准化提供了广泛保障服务质量的机会，但它通常意味着可能产生的多样性将有所减少。

患者多样性

从“有效性”角度来看，患者通常希望获得个性化服务，即根据其个体特征和需求对医疗服务进行差异化。

因此，使医疗系统管理变得复杂的权衡是标准化与差异化之间的权衡。认识到这一点对治理和管理至关重要。将医疗保健视为传统系统进行管理会产生扭曲和复杂性。

事实上，将医疗保健作为复杂适应系统进行管理需要（鲁斯，2008）：

• 领导力而非管理角色；
• 激励与抑制而非命令与控制方法；
• 结果而非绩效衡量；
• 焦点放在敏捷性而非效率上；
• 个人承诺而非合同关系；
• 异序结构而非层级网络；
• 自组织而非组织设计。

考虑到上述要求，医疗系统的治理与管理变得更加复杂。医疗等管理和治理系统具有典型的监管性质，这表明要实现一种和谐的适应性运作方式十分困难。鉴于医疗服务具有公共利益属性，采取监管方式是必要的。许多涌现的动态（可变性）难以控制。然而，聚焦于多样性中的共时维度（Rullani, 2006），所面临的复杂性在本质上是已知或可知的。尽管医疗领域潜在可用的信息广泛存在，并且信息与通信技术 （ICT）如今使得处理大数据管理成为可能（卡拉扬尼斯等，2018；孙和雷迪， 2013；拉古帕蒂和拉古帕蒂，2014），但其中大量信息仍未被处理或被忽视。在医疗差异化背景下，患者可能表达出的信息（多样性）中，有相当一部分是可管理的。

然而，管理这种多样性似乎是一项复杂的任务，并预计将导致成本增加（霍姆斯等人， 2009；普施曼和阿尔特，2001；斯旺，2009）。另一方面，通过标准化减少多样性似乎能够在实现更好控制的同时简化管理（赖特等，2012）。因此，有必要协调这一权衡。

从可管理的多样性角度看待系统，可以在制定战略和组织解决方案方面提供显著帮助，从而使系统更高效、更具成本效益且更可持续。在医疗服务领域中，定制化具有潜在益处的一个方面是所谓的“个性化医疗”（PM），这是一种以患者个体特征引导决策的医疗保健模式（明维埃尔等，2014；PMC，2013，2014；罗德里格斯等， 2015）。通过开发和使用更符合个体患者需求的治疗方案，有可能降低治疗成本，从而在提升公共健康水平的同时减少公共支出（普里斯提皮诺，2017）。

来自管理学文献（Carlsson & Berkes, 2005；Lengnick‐Hall & Sanders, 1997）以及其他相关学科（Pincus, 1991）的许多贡献提供了用于分析系统多样性的模型。一个成熟的研究脉络可作为良好的参考，该研究将医疗系统视为“服务系统”，即一种复杂适应系统，是由人、技术、内部和外部服务系统通过价值主张和共享信息（如语言、法律、度量、模型等）连接而成的价值共创构型（Barile et al., 2016；伊安多洛等人，2013；IfM 和 IBM，2008；波列塞等人，2016；雷诺索等人， 2017）。从这一视角来看，人和技术代表了医疗系统的两个基本组成部分。由于人（无论是作为服务提供者还是患者）是多样性的主要来源，人们可能会探讨技术在此背景下的作用。技术（特别是信息与通信技术）有望通过有效的信息管理来支持互动（卡拉布雷斯等人，2017；卡普托和瓦莱茨基，2017；卡普托等人，2017；乔德里等人，2006；科伦特等人，2015；萨巴蒂诺等人，2014），并通过提高组织效率实现降低成本（斯金纳，2003）。此处“人”的多样性概念指的是个体在定量和定性方面所表现出的独特组合差异。事实上，“在人类中，定量与定性维度之间存在极强的相互作用，心理、情感、认知和文化变量不可避免地影响着每个身体系统内的各种生物过程”（普里斯提皮诺，2017）。从医疗保健视角来看，显然需要采用生物‐心理‐社会/环境方法进行复杂表型分析，同时也凸显了建立“系统医学”的必要性，以推动向更加个性化的模型转变（普里斯提皮诺，2017）。

因此，鉴于人是多样性的主要来源，应探索技术在管理医疗系统多样性方面的作用，以寻求实现医疗保健标准化与差异化的协调条件。在这方面已经观察到，“医疗服务不仅需要根据患者的医疗状况进行定制，还需考虑其年龄、心理状况、个人特质、偏好、家庭情况和财务能力”（贝里和本达普迪，2007：115）。通常情况下，定制化被认为会导致成本增加（霍姆斯等人，2009；普施曼和阿尔特，2001；斯旺， 2009；瓦尔恰克，2014）。而另一方面，技术无疑有助于降低成本（斯金纳，2003）。

因此，技术既可提高有效性，又可降低成本（阿什等人，2004；乔德里等人，2006）。

事实上，技术在医疗保健中的基本作用已被广泛认可。复杂的建模技术、下一代基因组测序、微型生物传感器、远程监控设备等，仅仅是智能健康技术大规模投资的若干例证。在组织与管理研究领域，新技术对质量、效率和成本的影响是一个关键的研究课题（乔德里等人，2006），这一点也体现在人们对卫生技术评估日益增长的兴趣中（菲利普斯等人，2004）。然而，在此背景下，技术对医疗多样性管理和个性化贡献的研究却较少受到关注。因此，为弥补这一空白，本文从组织和管理视角出发，通过探讨基于使用3D打印药物实现医疗个性化的路径，研究新技术在协调医疗保健的有效性、效率和可持续性方面的潜在作用。

在3D打印研究中，文献的关注主要集中在3D打印在医疗保健领域以及近期在个性化药物制备方面的科学技术可行性研究上。附录中的表格列出了当前研究的参考文献，显示出主要关注于3D打印药物制备的实验。相比之下，对于实施此类创新所需的管理、组织和伦理方面，以及构建适当“背景”的相关问题，则较少受到关注。正如下一节将要强调的，经济的社会和组织方面对于创造有利于利用技术创新贡献的必要条件至关重要，因为主要障碍并非来自这些创新的科学可行性（在这方面进展迅速），而是主要源于主要利益相关者目前仍缺乏足够的兴趣。正如韦内（2007）所指出的，任何创新技术都会挑战既有的管理、组织和伦理平衡，从而定义新的效率和有效性标准。

在深入探讨3D打印药物的作用之前，简要概述所研究的场景有助于阐明个性化医疗以及在此背景下的个性化药物的最新现状。在此框架内，可以构建一个潜在的参考模型，以管理医疗系统的多样性，并尝试实现标准化与差异化之间的协调。因此，下一部分将阐述个性化医疗和药物的关键挑战及其难点。

3. 个性化医疗和药物的挑战与难点

个性化医疗可以被描述为根据个体患者量身定制的医学。基因组学的发展以及新型诊断和信息学方法提供了对疾病分子基础的理解，从而能够基于患者的可预测反应、疾病风险、遗传和临床信息来识别患者。个性化医疗包括从患者的遗传特征、其他分子或细胞分析以及个性化临床结果出发，选择适当且最佳的治疗方案。在这个不断发展的领域中，医生使用诊断测试来评估哪些医学治疗对个体患者最有效。通过将测试数据与个体的病史、情况和价值观相结合，医疗服务提供者可以制定靶向治疗和预防计划（美国食品药品监督管理局2016年个性化医疗）。

个性化医疗的模式已在组织和器官制造、定制假肢、植入物和解剖模型的创建、外科器械、重建手术、快速原型服务等领域提出（迪普里马等人，2016；美国食品药品监督管理局，2014），而3D打印医疗模块和设备在药剂学（器械和药物）中的应用潜力最近也已显现（美国食品药品监督管理局，2016）。

在此背景下，生产个性化药物（个性化药物剂型）将是应对适当和充分医疗保健需求的极佳回应。事实上，通往个性化3D打印剂型和药物递送装置的道路已经铺就，以实现“在正确的时间以正确的剂量使用正确的药物”（汉堡和柯林斯，2010： 301）。

然而，个性化药物和器械的广泛应用在科学和社会、经济和监管角度都面临着诸多障碍。事实上，尽管历史上主要挑战在于科学方面，但如今经济和监管因素正发挥着重要作用。经济问题本质上似乎与利益相关者之间的激励协调不足密切相关（凯恩和米特曼，2002；戴维斯等人，2008）。监管问题则特别与定制化有关，这种定制化让人联想到传统药房调配以及为优化药物吸收而制备和调配药物的药剂学原理，这带来了诸多风险，尤其是与安全性和有效性相关的风险。药房调配产品在免于遵守药品生产质量管理规范（GMP）以及用于评估产品质量的检测存在不一致的情况（Gudeman 等，2013）。正如第5节将要强调的，3D打印技术可以克服其中许多风险。

从管理视角比较3D打印制备与传统药房调配，尽管服务体系结构相同（组织、人、技术及共享信息），但各组成部分的角色发生了变化，从而改变了流程：通过采用3D打印技术，调配过程变得“可标准化”，而输出结果仍保持可定制。

如第5节所示，关键在于3D打印技术在传统制造的大规模产品标准化与患者需求的关键差异化之间引入了一个“多样性平衡”要素，有可能彻底改变整个系统的运行方式。然而，“如何常规化地为个体患者生产所需的‘独特’药物”（哈利德等人， 2014：105）这一挑战仍然存在。例如，口服片剂由于易于制造、避免疼痛、精确给药以及良好的患者依从性，成为最受欢迎的药物剂型。然而，目前尚无可行的方法能够常规用于生产个性化片剂。实际上，“片剂几乎普遍通过[…]工艺在大型集中式工厂中使用压片机进行生产，而这些压片机的基本概念已有一百多年未发生改变。这种生产途径显然不适合个性化药物，同时在剂型可实现的复杂性方面也带来了严格的限制”（哈利德等人，2014：105）。此外，如前所述，定制化不仅可以适应患者的医疗状况，还可以涵盖更广泛表征其在生物、社会甚至经济层面上独特性的因素。

在本节中，我们关注个性化医疗，其通过基因分析识别个体在疾病发生前的个体易感性，从而针对每个个体的具体特征实施医疗和治疗方法，并实现预防目标。药物基因组学、基于药代动力学的给药以及基于临床信息的处方详细分析，有助于根据患者的独特基因谱、生理学和代谢情况选择最佳药物治疗和剂量；这能够提高药物及其剂量选择的准确性，减少药物不良反应、浪费和成本，并提升治疗效果。

深刻的伦理问题涉及相关方、医生、政府等对新兴药物遗传学、药物基因组学检测以及伴随诊断的访问控制；然而，我们的主要焦点是个性化药品和器械的生产及其新兴相关技术所带来的挑战。3D打印药物模块可能特别适用于对相同药物产生不同反应的患者。在这种情况下，医生或药剂师将能够利用与患者相关的个体信息（年龄、临床状况、基因组、性别等）来生产最佳药物剂量，而不是依赖于一套标准剂量。

因此，尽管个体化医疗日益受到关注，但从科学、监管和社会角度来看，个性化药物剂型和器械的广泛应用仍面临诸多障碍。更具体地说，个体化医疗推广的主要障碍涉及以下实体的利益分歧和激励问题（Vogenberg 等，2010）：

• 制药行业担心个体化医疗可能会减少其“一种配方适用于所有患者”的重磅药物的市场规模和利润；
• 保险公司可能担心昂贵的诊断、治疗和疾病预防措施缺乏投资回报；
• 医生担心个性化诊疗策略尚未获得临床标准或循证医学的支持；
• 患者本可成为强有力的推动因素，但实际上 unaware（不了解）与个体化医疗相关的益处，因此并未要求获取个体化医疗；
• 监管机构、卫生机构和主管部门尚未准备好适应或制定与新规则以及新的安全和安保问题相关的指南和法规。

制药公司强调产品责任风险以及验证每次3D打印操作有效性的必要性。在这方面，他们必须制定其设计蓝图的许可策略，并确保通过适当的保险覆盖获得财务和法律保护。传统大规模制造设施受到监管机构的严格监督，从而保障产品安全；而3D打印领域尚未如此。目前，药品和卫生机构尚未对每一例3D打印进行监管，可能引发对所开发3D产品安全性及其不良事件责任归属的担忧。打印机缺陷或制造故障的可能性仍然令人关注，此类事件的责任归属问题也同样存在。

总之，3D打印在实现个性化医疗承诺方面的潜在患者兴趣——这一概念正日益被接受——似乎呈现出多样化，并与其他利益相关者的利益形成对比，从而阻碍了潜在的互利。2010年，《自然》发表的一项调查向科学家提问：“你预计基于人类基因信息的个性化医疗将在多久之内变得普及？”：大多数受访者预计这一情景将在5至20年内实现（巴特勒，2010年）。自该调查发布7年后，尽管广泛宣称出兴趣，但目前条件尚不成熟，无法成功实施个性化药物。然而，我们认为，如果能够更深入地研究适当的组织、社会和技术解决方案，则可以创造这些条件。因此，在下一节中，我们将详细阐述3D打印制药技术的潜在贡献，展示其在提高个性化药物生产相关的成本/效率、增强生产效率、缩短生产时间方面相较于标准/传统药物配制方法的巨大潜力，以及根据个体患者档案在短时间内设计和制备药物定制的能力。

4. 用于个性化药物的3D打印技术

三维（3D）打印是一种制造方法，通过在层间熔合或沉积材料，根据计算机辅助设计（CAD）定义的形状，几乎可以生产任意形状的三维物体。该过程也被称为增材制造（AM）、快速原型制造（RP）或固态自由成形技术（SFF）（格罗斯等，2014年）。

目前许多公司使用3D打印进行商业医学应用（克莱因和王，2013年）。然而，3D打印在医学领域的影响力仍然有限（舒伯特等，2014年；文托拉, 2014）：在当前7亿美元的3D打印产业中，仅有1100万美元（1.6%）投资于医学应用。然而，在未来10年内，预计该产业将增长至89亿美元，其中19亿美元（21%）将用于医学应用。

在制药行业，利用3D打印技术可以实现药物在尺寸、剂量、外观和释放速率方面的“智能”设计，以满足个体需求。通过使用3D技术，医院药房和社区药房（其角色可能在不久的将来发生根本性变化）能够自行生产处方药物，从而无需储备大量仿制药。还应考虑到在内部生产特殊或罕见药物的能力，这可在时间敏感的紧急情况下节省时间，并满足所有患者需求以及代谢、临床和遗传特征。这种灵活性和可扩展性将为供应商和消费者带来多重好处，从降低成本和价格到提高成本效益比率。例如，药剂师无需储存大量且多种类的剂型，而可以储存基础产品（处方药物和辅料）的丝状线轴，以定制剂量和剂型来满足个体需求。

传统企业的生产方法在大规模生产中仍然成本较低；然而，对于单次/多次生产运行、小批量生产以及需要持续修改和改进的剂型而言，3D打印工艺的成本正变得极具竞争力。

简而言之，与传统药物调配相比，3D技术具有节省时间、生产过程所需仪器较少、存储材料占用空间小，并需要不同的患者用药形式。更有意义的是，3D打印药物可能特别适合对相同药物产生不同反应的患者的需求，因为3D技术可根据个体情况设计药物的尺寸、剂量、外观和释放速率，通过3D打印药物实现如下所述的多个目标。

个性化药物剂量

医生或药剂师可利用患者的个人资料，如年龄、种族和性别、代谢状况、病理状况等，来制定最佳药物剂量，而不是采用企业生产的药品中常见的标准剂量。3D打印技术还可实现例如药片/片剂等的多层结构打印，通过药物组合针对特定患者的多种疾病进行治疗，提供一个能同时治疗多种疾病的单一剂量单位。

定制化的重要性

定制化的重要性不仅在于能够为消费者创建不同的剂量和释放时间表，还在于它使患者能够根据自己的口味偏好来个性化药物。例如，他们可以制造具有吸引人的颜色或味道的胶囊，从而更容易遵从医生规定的用药时间表。毫无疑问，个性化药物预计将成为制药行业日益重要且适用的领域。3D打印的巨大潜力将为全球患者带来希望，使他们获得专门设计以满足其独特需求的治疗方案。

此外，计算机设计能够创造具有个性化功能和不同复杂性水平的合适几何结构，以控制药物物质的特性。然而，鉴于现有挑战，将打印技术的这些技术进步转化为对患者的更好治疗还需要一些时间。尽管如此，打印技术正在快速发展，有望利用多种材料制造复杂的药物递送系统和生物功能结构，用于个性化治疗（齐亚和吴，2014；桑德勒和普赖斯，2016）。

利用人工智能和3D打印帮助研究治疗方案

机器学习是技术帮助简化新药物研发过程的方法之一。机器学习利用计算机技术和分析工具，训练“机器”以发现我们无法察觉的信息（威尔逊，2016）。

“深度学习”是机器学习的另一个新兴领域。它基于神经网络，为计算机科学中的许多常见问题提供了最佳解决方案，例如图像识别（2D）、语音识别（声音）、自然语言处理（文本）等（田中，2017）。在3D打印中，深度学习可通过机器学习系统帮助识别有前景的药物（田中，2017）。机器学习算法有望通过模拟辅助、简化并加速新材料的开发。

计算机辅助3D打印技术已在麻省理工学院（MIT）开发并获得专利，用于不同领域，并于2015年相继获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于制药目的（例如Aprecia Pharmaceuticals的Spritam，化学名称：左乙拉西坦）。尽管取得了进展，3D打印仍是一项新兴技术，因此存在前文所述的伦理和监管问题。目前存在诸多重要担忧（如假药可能性、非法药品泛滥、标签错误和监管真空），必须加以解决。然而，3D打印在制药领域的多种机遇和优势是显而易见的。科学家和学术界已经认识到在剂量、大小、成分组成上定制药物以及根据个体特征量身定制治疗方案的重要性。现在，医疗行业需要理解这一创新及其带来的益处（Font & Sato, 2012）。

同时，国家卫生服务系统应将关注点转向更贴近消费者的生产与分销流程。

此外，我们认爲，就少数现有经验进行协作和数据共享，以及社区参与、了解患者和潜在需求、掌握技术、遗传学、代谢和临床生物化学知识，对于实现面向大众市场的3D打印药品都十分必要。

展望智能和可持续医疗：个性化药物的3D打印技术

5. 革命性愿景

如上所述，讨论3D打印技术在提供个性化药物方面的机遇，凸显了在有效个体化治疗方面的潜力，同时还能节约成本。医疗领域技术的智能化因此能够协调医疗中相互矛盾的目标，在提高治疗有效性的同时对质量、效率和成本产生积极影响。

然而，仍有一些挑战需要解决；特别是3D打印技术在医疗系统中的常规应用。必要条件包括确定需要研究的技术和技术问题，以克服目前阻碍使用3D打印生产个性化药物的难点。鉴于技术难以想象的潜力，这些问题无疑将很快得到解决。然而，正如已经指出的，伦理、法律和监管问题仍然阻碍着个性化药物的发展。如果考虑到参与该过程的主要利益相关者的观点，情况将进一步恶化。

如上所述，主要潜在参与者似乎并未充分认识到向个性化药物发展的进展，换句话说，制药行业、监管机构、保险公司、医生以及将主要受益的患者均未充分认识。

人们普遍认为，采用个性化医疗需要所有关键参与者的共同协作。如图1所示，实施个性化医疗需要多个领域的汇聚（图中所示的楔形部分），这些领域涵盖了主要的法律、技术、社会和经济问题。该图表明，只有当所有领域都向中心汇聚时，个性化医疗才能得到全面实施（个性化医疗联盟，2014：19）。

图中所示的各个领域包括了推动此类进步的相关参与方。例如，个性化医疗联盟的成员来自不同领域，但主要来自诊断、研究和教育界。然而，尽管表面上有大量参与，但在“重大”利益相关方发生改变之前，情况可能不会有所变化。与此同时，回顾过去医疗保健理想上仅涉及医生和患者的时代，我们坚信这两大核心参与者应当接受并推动向个性化药物的发展，这符合他们的共同利益。

制药行业对转向个性化药物生产的兴趣有限，这明显与标准化的优势有关。因此，医生似乎并不热衷于开具个性化药物处方；而患者基本上仍依赖并信任（尽管已不如过去那样）医生的决定，因此他们并未期望获得个性化治疗。事实上，从患者的角度来看，关于个性化医疗的知识仍然非常有限；大多数消费者甚至从未听说过个性化医疗也就不足为奇了。在最近一项针对美国30岁及以上年龄的代表性健康消费者进行的在线调查中，73%的受访者从未听说过“个性化医疗”；然而，在了解该术语后，大多数人（95%）认为PM将带来积极益处（加菲尔德等人，2015年）。可能由于目前的技术水平，当患者面临基于使用个性化药物（由医生开具处方并由药剂师配制）的治疗方案时，他们更倾向于信任工业产品，而非本质上属于“药剂学制剂”的药物。

然而，只要医生不开具药剂学制剂处方，药剂师就无需配制个性化处方，患者也将没有机会理解和认识到定制化药物的价值。除非克服当前几乎所有关键参与者的利益、关注点或知识匮乏问题，否则这一局面将难以改变。

然而，在我们的分析中，一个缺失的要素显现出来，由此可能产生不同的局面：药剂师实际上可以发挥更积极的作用。

与制药行业，特别是大型制药公司不同，药店可以（并且可能应该）对个性化药物剂型的开发产生兴趣。当然，这意味着药剂师需要在医疗系统中重新审视自己的角色：一个目前尚显薄弱但具有潜力可挖掘的核心角色。这对药剂师而言并非什么新鲜事！

他们只需重新探索并更好地利用自身关键的专业能力，同时以开放的态度面对新技术的巨大潜力，做他们本就能够做到的事情。

在意大利医疗保健系统中，药房可被定义为负责药品的采购、储存、调配、配药、检测、包装和分发的部门或企业；药剂师是具备资质的专家/主管/管理者，负责制定药品和化学品的采购规范，并对肠外制剂、片剂、胶囊、软膏等药物的制备、储存和分发进行管理。特别是如引言中所述，药物调配是指由州药房委员会许可的药剂师生产或监督生产一种制药制剂，以满足个别患者（包括人类或动物）的需求，当市售药物无法满足这些需求时使用。

美国药典委员会（USP）正式将调配定义为“根据持证执业者的处方、用药医嘱，或基于执业者/患者/药剂师/调配者关系在专业实践中主动发起的要求，进行药物、药物递送装置或器械的制备、混合、组装、改性、包装和贴标签”。（第795章）

目前，许多限制因素影响着复方制剂的推广。从本质上讲，它们与受监管的生产相比，安全性与有效性较低。正如Gudeman等人（2013: 1）所指出的：“复方制剂没有标准的产品标签或包含安全使用说明的处方信息。复方药房无需向美国食品药品监督管理局报告不良事件，而这对受美国食品药品监督管理局监管的药物生产商是强制性的。一些药房从事超出传统药房调配范围的活动，例如在没有针对个体患者的处方的情况下大规模生产调配药物，以及调配药物”。

这些健康和安全风险可以通过在复配药房中使用3D打印等先进技术来控制，从而受益于诸多优势，如前所述，这些优势可能包括：

• 剂型的剂量和强度的定制；
• 防止部分使用成分的浪费；
• 对药物进行调味以提高适口性（适用于儿童或宠物）；
• 重新配制药物以排除不需要的非必需成分（如乳糖、麸质等）或过敏原；
• 为吞咽口服药物困难或患有胃部疾病的患者改变药物剂型；
• 提高成本效益；
• 提升生产效率并缩短生产时间；
• 将药物的设计与制备与处方及包含完整患者数据、疾病、诊断、临床相关分析等信息的患者档案卡进行关联的机会。

由3D打印支持的调配药房是我们设想推动个体化医疗发展的一项创新。我们称之为基于先进技术理念的“药学工业革命”，它改变了传统供应链中价值增值流程的结构。事实上，药品的传统生产和分销链包括三个阶段：

1. 药品生产本身；
2. 向配药点分销；
3. 将产品分发给使用该药物的患者的配药点。

3D打印可以通过消除多个分销阶段的需求，使消费者在更短的时间内获得个性化药物，从而改变这一切。因此，3D打印可能极大地改变传统的制药供应链，实现零售阶段的融合与提升（图2）。

我们注意到，在传统体系中，患者作为医疗系统需求方可能表达的多样性在医疗递送系统（即供给方）中被大幅削弱。事实上，药物的生产和分发基于标准化生产，并主要面向大众目标。然而，尽管标准化看似能够确保标准化的服务（意味着对所有人都提供同样有效的服务），但实际上却意味着同质化（即假设每个人都需要相同的服务）。因此，服务的标准化意味着忽视了患者需求的潜在多样性（图3）。

复配药房似乎是适合在处方或订购时制备3D打印药物的场所，并以包含预定量药物的个性化剂量单位进行包装、处理、给药和计费。在复配药房中，用于个性化药物的3D打印技术成为推动药品零售管理发生革命性变革的关键。如图4所示，由3D打印支持的调配药房成为一个技术上“工业化”的主体，能够整合生产和配药流程。

因此，基于标准化逻辑在生产层面减少的多样性，可以通过智能技术解决方案的合理运用，在处方、调配和零售配药层面得以扩展，从而协助药剂师制备个性化药物。正如前述，3D打印在医疗服务提供者与患者/客户之间的互动中作为多样性平衡要素发挥着重要作用，并使药剂师能够在医疗系统中革新其专业角色。

尽管医疗系统日益关注患者及其需求，但在医患互动中仍存在无法消除的不对称性。如第2节所述，在医疗服务交付过程中（即核心医患互动过程发生时），基于规程和指南逻辑的程序性组织系统长期受到标准化逻辑的主导。这些逻辑通常意味着患者可能表达的多样性显著减少，需要重新平衡。在此背景下，将3D打印技术引入复配药房的革命性意义显而易见：基于3D打印的调配能够实现医疗提供者与患者之间互动多样性的平衡（图4）。

医疗系统所具有的大多数社会、伦理、经济和监管问题，都在医疗服务提供者与客户关系层面产生重大影响。例如，成本削减、支出审查、重组政策以及信息与通信技术创新通常会导致建立标准化流程和程序，从而削弱了针对患者需求的多样性。

如果能够创造建立正向学习循环的条件，技术的相关潜力就会显现：在这方面，韦内（2007）认为，从新技术中获得的知识可以降低技术本身的成本，从而提供共享使用的机会，并推动知识的广泛进步。在我们的案例中，3D打印机可以作为学习系统的信息参考点，反映药物的实际消耗情况。制剂药师在提高医疗服务的有效性、效率和可持续性方面的贡献，将在整个医疗系统中得到显著增强。

因此，我们认为，配备（从而赋能）3D打印技术的智能制剂药师，可能成为推动个体化医疗发展的关键，实现一种有望有效应对医疗保健作为复杂系统管理典型挑战的变革。

上述对效率和有效性的影响显而易见，并在调和医疗中相互矛盾的目标方面起到了重要作用，使其在可持续性的总体愿景下趋于一致。

我们所设想的似乎并不遥远：正如Pillay和Choonara（2015：192）所述： “我们可以想象医院药剂师使用手持式打印机打印药物。这可能在今后10年内实现。但没有理由认为这不会延伸到社区药房。”

因此，我们所设想的是通过探索和利用技术的巨大潜力，借助智能化实现更可持续的医疗保健。

6. 开放性问题与结论

正如所强调的，3D打印技术在个体化医疗未来发展中的主要问题涉及安全性、信任、审计和监管等方面。3D制造过程中的失误可能对个体患者造成严重损害；因此，必须在组织和监管层面建立有效的审计程序，因为尽管技术的应用本身能够减少人为错误，但并不意味着风险为零：例如，医院的计算机化在有助于控制风险的同时也会产生新的风险（哈姆等人，2017）。

下一个阶段可能会开发出能够实现临床转化的硬件。例如，墨盒内容需要在良好实践标准下进行生产。它需要具备坚固性，并且最重要的是，便于进行剂量控制。

然而，人们认为，总体而言，打印药物还可以使质量保证程序变得更加迅速，因为该过程遵循“质量源于设计”的理念，即了解工艺中每一步的变化如何影响最终产品（王，2013）。

然而，有人认为，由于原材料种类有限，3D打印在药物递送配方中的多功能性仍存在相关担忧。尽管目前可用于3D打印的聚合物可能较为稀缺（孔塔等，2017），但该技术的价值得到了广泛的全球研究支持：制药科学家以及从事药物发现、生物信息学和生命科学研究的科学家们正在各自领域不断努力，以提高该技术的可用性、可靠性、多功能性和有效性。在全球范围内，3D打印必将推动改进的药物递送配方的发展策略。

正如我们所强调的，对技术的智能应用将推动智能和可持续的医疗保健。通过在复方药房中应用3D打印技术，有望引发一场潜在的新型“工业”技术革命，其新颖之处在于这场革命可能发生在零售层面。

考虑到3D打印的优势，即精确控制液滴大小和剂量、高重现性、复杂的标准化药物制造过程，以及能够生产具有创新且独特的剂量形态/形式、个性化药物剂量和复杂的药物释放曲线的剂型，无疑将对传统药物生产构成 imminent 挑战。

然而，这种进步除了技术和技术方面外，还需要药剂师在思维模式上进行广泛的预备性变革，以增强其能力与专业性，并在医疗系统中发挥新作用。正如所强调的，药物3D打印为专注于调配服务的药店提供了多项优势，与传统复方技术和市售药品的企业生产相比，不仅有助于降低成本，还能提高医疗保健的有效性。

科学家和学术界已经认识到生产在剂量、大小、成分组成上定制的药物以及根据个体特征量身定制的治疗方案的重要性。

3D打印药物可以加速医药的大规模定制和创新，这是其在当今制药领域真正的价值所在。多家大型制药公司正在研究3D打印在药片和片剂工业化生产中的优势。

3D打印方法对制药行业尤为具有吸引力，因为它们与当前制造工艺有许多相似之处，并且能够为个性化药物剂型制造提供一种更高效的长期解决方案。然而，3D打印目前尚无法取代能够实现每小时160万片药片生产的现有生产方法。

总之，医疗行业应抓住此类技术创新带来的机遇，而英国国家医疗服务体系则应将关注点转向更贴近消费者的生产与分销流程。然而，更重要的是要认识到3D打印作为复方药房革命性关键因素的未被开发的潜力。

这是我们对于更智能、更可持续的医疗保健的愿景。