3D打印技術(shù)在骨科護(hù)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(jì)、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(jī)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(gè)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(xiàng)先進(jìn)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(shí)，在骨科護(hù)理中，可以輔助進(jìn)行患者的健康教育、心理護(hù)理、術(shù)前規(guī)劃及訪視等，并且在骨科護(hù)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(hù)理中的應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述，以期為推廣3D打印技術(shù)在骨科護(hù)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(jì)算機(jī)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(shí)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(guó)誕生，1984年美國(guó)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(gè)新的高度[6]。我國(guó)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(guó)第1臺(tái)激光3D打印機(jī)，該激光3D打印機(jī)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(shí)際情況定制個(gè)性化和特殊需求的內(nèi)植物已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)[8]，真正意義上實(shí)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(gè)性化定制的關(guān)節(jié)假體應(yīng)用于嚴(yán)重肱骨遠(yuǎn)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(gè)性化的椎體植入物，使其順利手術(shù)、康復(fù)出院。

2.2 實(shí)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(shí)物模型，該實(shí)物模型能夠真實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)的精確控制、簡(jiǎn)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(xiàng)研究將3D打印技術(shù)應(yīng)用于27例肱骨遠(yuǎn)端C型骨折的患者中，術(shù)后3個(gè)月3D打印組患者的Mayo肘關(guān)節(jié)功能評(píng)分、6個(gè)月肘關(guān)節(jié)活動(dòng)度都優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)組，且3D打印組患者的手術(shù)時(shí)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(píng)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(hù)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(hù)理措施，在對(duì)患者傳播健康信息的同時(shí)能夠提高患者對(duì)疾病知識(shí)的認(rèn)知，改變不良行為，提高依從性，促進(jìn)早日康復(fù)。3D打印技術(shù)目前被骨科醫(yī)護(hù)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(shí)物模型可以更加直觀、精確地對(duì)患者進(jìn)行健康教育，在實(shí)物模型上向患者講解疾病類型、受傷嚴(yán)重程度及病理生理知識(shí)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(shí)物模型與口頭宣教相結(jié)合的方式對(duì)患者進(jìn)行健康教育，效果較好。張俊梅等[20]也將3D打印實(shí)物模型應(yīng)用于患者個(gè)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(qiáng)護(hù)患溝通，提高工作效率，還可以提高患者對(duì)疾病的認(rèn)知，促進(jìn)患者早日康復(fù)。

3.2 在心理護(hù)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(huì)引起患者焦慮、抑郁，給患者帶來沉重的心理負(fù)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(duì)其不了解，心存疑慮，更加重了患者的心理負(fù)擔(dān)。由于3D打印實(shí)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(yǔ)言向患者講解3D打印原理、對(duì)疾病治療的輔助作用等，減輕患者的心理負(fù)擔(dān)，增強(qiáng)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(shí)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(fù)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(shí)，更好地配合護(hù)理工作。吳玲玲等[23]用通俗的語(yǔ)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(xiàng)等，介紹以往成功案例，增強(qiáng)患者治療的信心，減少焦慮、不安等負(fù)性情緒。以3D打印模型為輔助工具，讓患者對(duì)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(jìn)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(jìn)行手術(shù)模擬，尋求最佳治療方案[24]。術(shù)前手術(shù)護(hù)理團(tuán)隊(duì)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(shí)的基礎(chǔ)上，配合進(jìn)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(shí)間，減少術(shù)中出血量[25]。既往在術(shù)前訪視中手術(shù)護(hù)理團(tuán)隊(duì)向患者介紹手術(shù)方案時(shí)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(shí)及理解能力。現(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(xiàng)[26]，在方便醫(yī)護(hù)人員講解疾病相關(guān)知識(shí)的同時(shí)加深患者的理解。

3.4 在護(hù)理帶教中的應(yīng)用

臨床護(hù)理實(shí)習(xí)是護(hù)理專業(yè)學(xué)生將課本上的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力的重要階段，護(hù)理實(shí)習(xí)是醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分[27]。在骨科護(hù)理實(shí)習(xí)過程中，由于骨折的類型復(fù)雜、內(nèi)容抽象，需要護(hù)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(hù)理教學(xué)方法以老師口頭講授并以圖片、X線片為輔助，護(hù)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(hù)理帶教中，利用實(shí)物模型講解骨折知識(shí)，可以幫助護(hù)生理解骨折的病理生理特點(diǎn)和護(hù)理要點(diǎn)，對(duì)提高相關(guān)專業(yè)知識(shí)和護(hù)理水平都有一定的促進(jìn)作用[28]。黃海燕等[29]將3D打印模型應(yīng)用于30名骨科護(hù)生的臨床教學(xué)中，通過讓護(hù)生觀察模型，選取典型模型講解患者的受傷機(jī)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(duì)患者進(jìn)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(hù)生的理論和操作考試成績(jī)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果，提高患者對(duì)護(hù)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(gè)高仿真的學(xué)習(xí)對(duì)象進(jìn)行模擬[30]，減輕帶教老師壓力的同時(shí)達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量和效率的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

3D打印技術(shù)存在高效化、精確化、個(gè)性化等優(yōu)勢(shì)，目前在骨科護(hù)理中多應(yīng)用于健康教育、心理護(hù)理、術(shù)前規(guī)劃及訪視、護(hù)理帶教中，但尚處于初級(jí)階段。隨著3D打印技術(shù)的材料不斷豐富、價(jià)格不斷下跌、軟件不斷升級(jí)，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(huì)得到更加迅速的發(fā)展。作為醫(yī)療護(hù)理人員，需要在不斷學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)的同時(shí)，積累豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)，將臨床護(hù)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(hù)理服務(wù)，提高護(hù)理工作效率，提升患者對(duì)護(hù)理服務(wù)的滿意度。