3D打印模型應用于肺手術患者健康教育的效果觀察

溫小鵬 高山 張廣健 付軍科 樊曉娥

3D打印模型應用于肺手術患者健康教育的效果觀察

溫小鵬 高山 張廣健 付軍科 樊曉娥

目的 探討將3D打印模型應用于肺手術患者的健康教育并觀察其效果。方法 將40例需行肺部相關手術的患者隨機分成兩組，觀察組在疾病健康教育中結合3D打印模型進行疾病講解及圍手術期宣教，在術前醫患溝通中利用3D模型講解手術方案；對照組利用幻燈進行健康教育，利用書面講解進行術前醫患溝通，設計調查問卷對比兩組患者或家屬對自身疾病、手術方式、圍手術期配合等方面的理解程度。結果 成功打印出的3D模型，利用3D打印模型進行健康教育及醫患溝通，與對照組相比，觀察組對疾病理解、切除范圍、手術方式、圍手術期配合等方面的理解明顯準確客觀 (P<0.05)。結論 3D打印模型能夠真實的反映肺部各解剖結構、病變位置，可以模擬手術過程，將其應用于患者健康教育及醫患溝通，能有效提高患者或家屬對疾病及手術的理解程度，提高對醫生的信賴程度及對醫療工作的依從性。

3D打印；肺手術；患者健康教育；醫患溝通

隨著3D打印技術的迅速發展，基于CT等影像數據的醫學3D打印技術在臨床、教學和科研方面都有了廣泛的應用[1]，它比傳統二維圖像更加直觀精確，在疾病的術前評估和手術規劃中均發揮了巨大作用[2]。我們利用3D打印的胸廓、肺臟、肺血管氣管模型進行對患者健康教育，并在術前談話時利用3D模型講解病變解剖、手術方案、術中風險及術后注意事項等，對3D打印模型在肺手術患者健康教育和醫患溝通中的應用進行初步論證，報告如下。

資料與方法

一、一般資料

本研究選取西安交通大學第一附屬醫院胸外科2016年9月-2017年1月間收治的患者，病例納入標準：①既往未患肺部疾病，未行肺部手術；②本次住院擬行肺葉切除術或肺楔形切除術；③年齡在20歲以上，能夠耐受手術，對治療均知情同意；④手術均由同一組醫師完成，均采用胸腔鏡微創入路。其中男性23人，女性17人，平均年齡48.1±13.2歲。隨機分為兩組，觀察組與對照組各20人，兩組患者在性別、年齡、惡性腫瘤患者數量、手術類別、教育背景等方面差異無統計學意義(P>0.05)。

二、3D打印肺部模型及效度驗證

本研究基于真實人體的胸部64層螺旋CT掃描(常規+增強)數據，選取標準為無肺部疾病及肺血管變異。數據為DICOM格式；將其導入Mimics 19.0軟件進行人體胸部三維數字化模型的構建，獲得胸部骨骼、肺、支氣管樹、血管的三維數字化模型，輸出可供3D打印的STL文件，以光敏樹脂為原材料，使用3D打印機進行打印，分別制作出與實體1:1等大的骨性胸廓模型、肺組織連帶肺門支氣管血管模型，對氣管、動靜脈進行上色處理。

[3-4]設計調查問卷1，包括5個問題：①模型的總體評價；②形態的逼真度；③對肺葉分裂的顯示程度；④對肺動靜脈及支氣管從屬肺葉的反映程度；⑤對手術步驟演示的幫助程度。評分從低到高依次為1-10分，1分為根本沒用/一點都不逼真/很差，10分為非常有用/很逼真/極好。向5名胸外科專家(主任或副主任醫師，手術經驗>100例)發出調查問卷1，對3D打印模型的有用性、逼真度和真實感進行評價，共5份。

三、3D打印模型應用于肺手術患者健康教育

手術前觀察組患者或指定家屬參加結合3D打印模型的健康教育講座及術前醫患溝通，內容有：肺部疾病介紹，在3D模型上定位患者病灶所在肺葉，結合模型說明患者擬行手術的切除范圍；介紹胸腔鏡手術入路對比開胸手術的優勢；觀察切除后胸腔內余肺變小、液氣胸狀態，強調呼吸鍛煉對術后余肺復張、胸腔引流管早日拔除的作用。使其了解病變的位置、特點、手術方式、手術可能的并發癥、術后呼吸鍛煉的重要性等。健康教育及術前醫患溝通結束后，患者和(或)家屬填寫問卷2，對健康教育及醫患溝通的效果進行調查。

對照組患者或指定家屬參加傳統健康教育講座及術前醫患溝通，利用幻燈片進行健康教育，利用書面講解進行術前醫患溝通，內容同上。兩組的健康教育由同一名主管護理師完成，術前醫患溝通由同一名主治醫師完成。

設計針對患者、非醫學專業人員的開放性調查問卷2，對健康教育和醫患溝通效果進行評估。問卷包含6個問題：①對肺臟分葉的理解，病變在肺葉中的位置是否清楚；②需要切除肺葉的范圍是否明確；③是否理解病變與血管、氣管的關系，及其對術中出血風險的影響；④是否理解胸腔鏡手術入路和開胸手術的區別；⑤是否理解術后呼吸鍛煉促肺復張，對排出胸腔積液積氣的意義；⑥健康教育對了解病情、理解手術的有用程度。評分從低到高依次為1-10分，1分為根本不理解/一點都不明確/很沒用，10分為非常理解/很明確/非常有用。

四、統計學方法

結 果

一、3D打印肺部模型及效度驗證結果

成功打印出與實體1 ∶1等大的3D模型，包括骨性胸廓模型、肺組織連帶肺門支氣管血管模型，并對氣管、動靜脈進行上色處理。該模型明確反映出骨性胸廓外形、肺臟的大小、分葉，以及肺門結構的相互比鄰關系，包括肺動脈、肺靜脈、主氣管、左右支氣管等結構。

問卷1結果顯示：①總體評價評分平均為(8.3±0.7)分；②形態逼真度評分平均為(8.2±0.5)分；③對肺葉分裂的顯示程度評分平均為(8.5±0.6)分；④對肺動靜脈及支氣管從屬肺葉的反映程度評分平均為(8.1±0.8)分；⑤對手術步驟演示的幫助程度評分平均為(7.7±0.9)分。5位專家都認為3D打印模型有助于明確病灶的位置，能明確反映肺臟分葉形態，對手術中所涉及的支氣管血管均能清晰顯示，對健康教育及術前醫患溝通中涉及的疾病介紹、切除范圍；手術入路、術后狀態等均有一定的幫助。

二、3D打印模型應用于肺手術患者健康教育與對照組的比較

問卷2結果(見表1)，觀察組對肺臟分葉的理解、病變的位置、手術切除范圍、術中出血風險、術后呼吸鍛煉必要性，比對照組理解明顯深刻，有統計學差異。而在手術入路、胸腔與開胸手術區別、健康教育有用性方面，與對照組無明顯區別。此外，通過數據分析發現，觀察組各問題評分離散度更低，提示經過3D打印模型輔助講解可提高患者對疾病認識的一致性程度。

表1 觀察組與對照組問卷2評分比較

*:具有統計學意義(P<0.05)

討 論

患者健康教育是指入院后由醫護人員組織開展的相關疾病的健康講座，目的是了解疾病、充分理解治療措施、穩定情緒、積極配合治療，有益于醫患之間的相互理解。肺部手術屬于高難度、高風險專科，因此，加強患者健康教育及醫患溝通尤為重要，但由于不同患者對專業知識的理解能力存在差異，在一知半解的情況下，會使患者及家屬在術前產生很大的精神壓力，無法正確理解手術的必要性和風險性。既對手術寄予很大的希望，又心存懷疑和恐慌，一旦手術出現意外，醫療糾紛隨即產生[5]。據調查，醫患之間缺乏溝通、醫生解釋不到位、沒進行有效的術前溝通是醫療糾紛產生的主要原因[6-7]。

術前如何與患者家屬進行有效的溝通，短時間內提高患者對疾病的認識，是減少醫療糾紛的關鍵。傳統的患者健康教育以幻燈為主要載體，以文字加圖片的形式描述疾病的特點、手術的方式及入路、手術風險及并發癥等，患者需要良好的空間想象力才能聯想出病變的部位及可能的手術方式，想象的主觀性及不確定性很大，而焦慮或恐懼正是產生于這種不確定性。因此，本研究在健康教育中結合3D打印模型，以便更好地介紹手術的關鍵步驟及風險，提高患者及家屬對疾病的認識，增強患者康復的信心和對醫療行為的理解程度[8]。

3D打印是一種采用可粘合材料逐層構造物體的工程技術，近年來已廣泛地應用于醫學領域。利用3D打印技術制作醫學3D模型可以將組織或器官的內部結構準確反映出來，直觀的反映疾病情況，包括疾病的位置、大小、腫瘤浸潤深度等信息，可以輔助醫生診斷疾病及制定手術方案[9]。2014年Nakada等[10]在3D打印模型的指導下為1例83歲的女性患者進行了胸腔鏡下肺段的解剖切除術，而且模型顯示的解剖結構比三維數字模型更加清晰、直觀。

本研究打印的3D模型，有較強的真實感，能立體地顯示骨性胸廓及各個肺葉的位置、形態，以及其與肺血管、氣管等結構的解剖關系，可從任意角度觀察，參與研究的胸外科專家對模型的逼真度給予了較高的認可。在觀察組進行健康教育及術前醫患溝通時，結合3D打印模型詳細講解術中的關鍵步驟及圍手術期風險及并發癥，患者家屬通過直接形象的觀看，對于手術的方式、部位、術中的關鍵步驟及圍手術期風險及并發癥等有了清楚了解，提高了患者家屬對圍手術期風險的理解程度。調查問卷結果顯示，3D模型將肺組織直觀地反映在患者及家屬面前，講解病灶所在肺葉及切除范圍時一目了然，可以自然的理解切除后胸腔內余肺變小、液氣胸狀態，清晰的認識到呼吸鍛煉促余肺復張在快速康復中的意義。進而提高患者對醫師的信賴程度及治療依從性，有利于醫患之間的順利溝通。

3D打印模型與真實人體組織器官幾何相似度高，實現了由平面到立體、由靜態到動態的轉變，提高了健康教育及醫患溝通水平。缺點是目前打印材料比較單一，光敏樹脂質地堅硬，不能反映出肺組織的彈性結構，需要在今后的研究中加以改善。

參考文獻

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[10] Nakada T,Akiba T,Inagaki T,et al.Thoracoscopic anatomical subsegmentectomy of the right S2b + S3 using a 3D printing model with rapid prototyping[J].Interact Cardiovasc Thorac Surg,2014,19(4):696-698.

Effect of 3D printing model on health education for patients with lung surgery

WENXiao-peng,GAOShan,ZHANGGuang-jian,FUJun-ke,FANXiao-e
DepartmentofThoracicSurgery,theFirstAffiliatedHospitalofXi’anJiaotongUniversity,Xi’an,Shaanxi710061,China

Objective To observe and discuss the effect of the application of 3D printing model in patient health education before lung surgery. Methods 40 patients with planned lung surgery was enrolled into the study, and they were randomly divided into the observation group and the control group. In the observation group, health education including procedure explaining and postoperative consideration was done by 3D printing model. Same content was delivered to the control group by PowerPoint and written explanations. It designed questionnaires to compare their understanding about the disease, surgical procedure and perioperative cooperation. Results 3D model print was successful. The understanding of the disease, surgical procedure and perioperative care was significantly higher in the observation group than in the control group (P<0.05). Conclusion 3D printing model can truly reflect the real anatomical structures, lesion location, and can simulate the operation process. Utilizing 3D printing model in patient health education and doctor-patient communication can effectively improve the understanding of the operation, improve the reliance of doctor and the compliance with medical work.

3D printing; lung surgery; patient health education; doctor-patient communication

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.07.034

710061 陜西 西安，西安交通大學第一附屬醫院胸外科

樊曉娥，E-mail：1540812072@qq.com

2017-03-23]