3D打印技術(shù)在骨科護理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

任 虹，楊青梅

天津市天津醫(yī)院，天津 300211

3D打印技術(shù)在20世紀(jì)80年代應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計、電子產(chǎn)品及航天領(lǐng)域中，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中3D打印技術(shù)有良好的應(yīng)用[1]。3D打印技術(shù)以三維數(shù)據(jù)編輯為前提，作為一種快速制造技術(shù)，其主要原理是“分層制造，逐層疊加”，首先通過3D打印機器分層制造形成二維結(jié)構(gòu)的物質(zhì)平面，再根據(jù)打印需要精準(zhǔn)堆積材料，最終形成立體三維結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品[2]。骨科以個性化、智能化、精準(zhǔn)化為重要發(fā)展方向，3D打印技術(shù)作為一項先進制造技術(shù)，在骨科脊柱、骨盆及關(guān)節(jié)外科等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[3]。同時，在骨科護理中，可以輔助進行患者的健康教育、心理護理、術(shù)前規(guī)劃及訪視等，并且在骨科護理臨床帶教中作為一種新的輔助講授工具逐漸得到推廣。本文主要從3D打印的概述、在骨科護理中的應(yīng)用等方面進行綜述，以期為推廣3D打印技術(shù)在骨科護理中的應(yīng)用提供借鑒。

1 概述

1.1 3D打印技術(shù)概念

3D打印技術(shù)也被稱為增材制造技術(shù)。與傳統(tǒng)切割、削磨、熔融等技術(shù)不同的是，3D打印技術(shù)通過計算機數(shù)據(jù)，結(jié)合選擇性激光燒結(jié)成型、激光光固化、熔融沉積造型以及分層實體制造等技術(shù)[4]，將金屬材料、陶瓷材料、復(fù)合材料以及聚合物等[5]通過逐層疊加的方式制作成任何形狀的物體。

1.2 3D打印技術(shù)發(fā)展史

3D打印技術(shù)首先在美國誕生，1984年美國科學(xué)家Charles Hull最先利用數(shù)字資源制作成三維立體模型，隨后其又率先推出了光固化方法將3D打印技術(shù)的發(fā)展推向了一個新的高度[6]。我國的3D打印技術(shù)起步較晚，2012年由湖南一家公司研制出我國第1臺激光3D打印機，該激光3D打印機起初主要應(yīng)用于工業(yè)、航天等領(lǐng)域中。隨著技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，3D打印技術(shù)逐漸在顱頜面外科、整形外科等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了初步的應(yīng)用[7]。近年來，該技術(shù)在復(fù)雜的骨盆髖臼骨折、脊柱側(cè)彎、關(guān)節(jié)置換翻修等骨科領(lǐng)域的應(yīng)用也日益得到重視。

2 3D打印技術(shù)骨科應(yīng)用形式

2.1 內(nèi)植物

隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，根據(jù)患者的實際情況定制個性化和特殊需求的內(nèi)植物已經(jīng)基本實現(xiàn)[8]，真正意義上實現(xiàn)了“私人訂制”，這為臨床骨缺損的修復(fù)和功能重建提供了一種新的治療方法。因3D打印內(nèi)植物能夠與患者的骨骼有更好的匹配度，目前在人工髖膝關(guān)節(jié)置換、骨腫瘤及椎體置換等方面應(yīng)用較多。將3D打印技術(shù)個性化定制的關(guān)節(jié)假體應(yīng)用于嚴重肱骨遠端骨缺損患者中，可以獲得較好的肘關(guān)節(jié)功能，減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生[9]。Xu等[10]利用3D打印技術(shù)為尤文肉瘤患兒定制了個性化的椎體植入物，使其順利手術(shù)、康復(fù)出院。

2.2 實物模型

以患者的影像學(xué)資料為基礎(chǔ)，利用3D打印技術(shù)制作出1∶1等比例實物模型，該實物模型能夠真實反應(yīng)病變部位情況，從而在復(fù)雜骨折分型、關(guān)節(jié)損傷程度、脊柱側(cè)彎情況等方面有良好的應(yīng)用[11]。借助三維立體模型，既可以實現(xiàn)對手術(shù)的精確控制、簡化手術(shù)操作、提高手術(shù)的速度和效率，又可以減少患者術(shù)中感染、降低并發(fā)癥的發(fā)生[12]。一項研究將3D打印技術(shù)應(yīng)用于27例肱骨遠端C型骨折的患者中，術(shù)后3個月3D打印組患者的Mayo肘關(guān)節(jié)功能評分、6個月肘關(guān)節(jié)活動度都優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)組，且3D打印組患者的手術(shù)時間、術(shù)中透視次數(shù)及出血量均較少，降低了患者術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率[13]。這與陳龍等[14]的研究結(jié)果一致，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于骨盆前環(huán)骨折微創(chuàng)內(nèi)固定治療中可以得出同樣的結(jié)論。

2.3 導(dǎo)航導(dǎo)板

近年來，隨著3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的逐漸推廣與成熟，3D打印導(dǎo)航導(dǎo)板的應(yīng)用可以提高手術(shù)的精確度及置釘?shù)臏?zhǔn)確性，提高手術(shù)效率[15]。孫茂淋等[16]將3D打印導(dǎo)航導(dǎo)板應(yīng)用于30例全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的患者中，發(fā)現(xiàn)3D打印導(dǎo)板組患者術(shù)中失血量及術(shù)后引流量均少于傳統(tǒng)手術(shù)組，且患者術(shù)后的膝關(guān)節(jié)功能評分得到提高。同樣將這種方法應(yīng)用于骨盆腫瘤的截骨手術(shù)中，發(fā)現(xiàn)3D打印髖臼導(dǎo)板可以提高手術(shù)截骨的精確性，更加方便手術(shù)的操作[17]。

3 3D打印技術(shù)在骨科護理中的應(yīng)用

3.1 在健康教育中的應(yīng)用

健康教育作為常規(guī)的預(yù)防護理措施，在對患者傳播健康信息的同時能夠提高患者對疾病知識的認知，改變不良行為，提高依從性，促進早日康復(fù)。3D打印技術(shù)目前被骨科醫(yī)護人員重視，通過其輔助治療創(chuàng)傷骨科的研究較多[18]。利用等比例3D打印實物模型可以更加直觀、精確地對患者進行健康教育，在實物模型上向患者講解疾病類型、受傷嚴重程度及病理生理知識等內(nèi)容。馬利群等[19]將3D打印技術(shù)輔助應(yīng)用于20例創(chuàng)傷患者的健康教育干預(yù)中，從患者入院到術(shù)后1周，采用3D打印實物模型與口頭宣教相結(jié)合的方式對患者進行健康教育，效果較好。張俊梅等[20]也將3D打印實物模型應(yīng)用于患者個性化的健康教育中，更加清晰地向患者講解疾病情況，取得患者及家屬的理解與配合。將3D打印技術(shù)應(yīng)用于患者的健康教育中，不僅增強護患溝通，提高工作效率，還可以提高患者對疾病的認知，促進患者早日康復(fù)。

3.2 在心理護理中的應(yīng)用

骨科疾病大多由創(chuàng)傷所引起，常有車禍、暴力擠壓及摔傷等原因，患者一般采取手術(shù)治療的方式，但由于骨折和手術(shù)兩方面的壓力會引起患者焦慮、抑郁，給患者帶來沉重的心理負擔(dān)。3D打印技術(shù)屬于新技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用，患者對其不了解，心存疑慮，更加重了患者的心理負擔(dān)。由于3D打印實物模型是患者病變部位的仿真打印物體，其可以提供視覺及觸覺上的感知[21]，利用3D打印模型用通俗易懂的語言向患者講解3D打印原理、對疾病治療的輔助作用等，減輕患者的心理負擔(dān)，增強治療信心，樹立戰(zhàn)勝疾病的信念。張婷婷等[22]利用3D打印人工椎體實物模型，向患者及家屬直觀地講解3D打印技術(shù)的優(yōu)越性，減輕患者的心理負擔(dān)，消除內(nèi)心的恐懼及擔(dān)憂，提高患者的自信心與自我參與意識，更好地配合護理工作。吳玲玲等[23]用通俗的語言耐心地為患者講解3D打印技術(shù)輔助手術(shù)的原理、注意事項等，介紹以往成功案例，增強患者治療的信心，減少焦慮、不安等負性情緒。以3D打印模型為輔助工具，讓患者對3D打印技術(shù)輔助疾病治療有更加直觀的理解，做好心理準(zhǔn)備，提高治療依從性。

3.3 在術(shù)前規(guī)劃及訪視中的應(yīng)用

3D打印骨折模型可以進一步明確骨折塊的移位、關(guān)節(jié)受累及需要植骨的情況，術(shù)前可以在模型上進行手術(shù)模擬，尋求最佳治療方案[24]。術(shù)前手術(shù)護理團隊充分與醫(yī)生溝通，在學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)在創(chuàng)傷骨科手術(shù)中應(yīng)用的相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，配合進行3D打印模型的模擬手術(shù)，提前熟悉手術(shù)步驟，準(zhǔn)確熟練地配合醫(yī)生完成手術(shù)，節(jié)約手術(shù)時間，減少術(shù)中出血量[25]。既往在術(shù)前訪視中手術(shù)護理團隊向患者介紹手術(shù)方案時多采用影像學(xué)檢查資料，這需要患者及家屬有一定的醫(yī)學(xué)知識及理解能力?，F(xiàn)在，3D打印技術(shù)輔助術(shù)前訪視，利用模型向患者及家屬講解手術(shù)過程、手術(shù)效果及注意事項[26]，在方便醫(yī)護人員講解疾病相關(guān)知識的同時加深患者的理解。

3.4 在護理帶教中的應(yīng)用

臨床護理實習(xí)是護理專業(yè)學(xué)生將課本上的理論知識轉(zhuǎn)化為實踐能力的重要階段，護理實習(xí)是醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分[27]。在骨科護理實習(xí)過程中，由于骨折的類型復(fù)雜、內(nèi)容抽象，需要護生有良好的想象能力來理解骨科教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)的骨科護理教學(xué)方法以老師口頭講授并以圖片、X線片為輔助，護生不易理解，掌握程度較低。將3D打印技術(shù)應(yīng)用于骨科臨床護理帶教中，利用實物模型講解骨折知識，可以幫助護生理解骨折的病理生理特點和護理要點，對提高相關(guān)專業(yè)知識和護理水平都有一定的促進作用[28]。黃海燕等[29]將3D打印模型應(yīng)用于30名骨科護生的臨床教學(xué)中，通過讓護生觀察模型，選取典型模型講解患者的受傷機制、骨折情況及手術(shù)方式，并由帶教老師示范如何利用模型對患者進行健康教育，結(jié)果表明3D打印模型輔助教學(xué)可以提高護生的理論和操作考試成績，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果，提高患者對護生工作的滿意度。將3D打印模型作為輔助工具，可以為學(xué)生提供一個高仿真的學(xué)習(xí)對象進行模擬[30]，減輕帶教老師壓力的同時達到提高教學(xué)質(zhì)量和效率的目的。

4 結(jié)語

3D打印技術(shù)存在高效化、精確化、個性化等優(yōu)勢，目前在骨科護理中多應(yīng)用于健康教育、心理護理、術(shù)前規(guī)劃及訪視、護理帶教中，但尚處于初級階段。隨著3D打印技術(shù)的材料不斷豐富、價格不斷下跌、軟件不斷升級，越來越多的患者能夠接受新技術(shù)的推廣，3D打印技術(shù)在骨科中的應(yīng)用也將會得到更加迅速的發(fā)展。作為醫(yī)療護理人員，需要在不斷學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識的同時，積累豐富的臨床經(jīng)驗，將臨床護理與3D打印技術(shù)的應(yīng)用相結(jié)合，為患者提供更加優(yōu)質(zhì)的護理服務(wù)，提高護理工作效率，提升患者對護理服務(wù)的滿意度。