3D打印技术在骨科护理中的应用现状

任 虹，杨青梅

天津市天津医院，天津 300211

3D打印技术在20世纪80年代应用于工业设计、电子产品及航天领域中，近年来随着科学技术的不断发展，医学领域中3D打印技术有良好的应用[1]。3D打印技术以三维数据编辑为前提，作为一种快速制造技术，其主要原理是“分层制造，逐层叠加”，首先通过3D打印机器分层制造形成二维结构的物质平面，再根据打印需要精准堆积材料，最终形成立体三维结构的产品[2]。骨科以个性化、智能化、精准化为重要发展方向，3D打印技术作为一项先进制造技术，在骨科脊柱、骨盆及关节外科等领域有广泛的应用[3]。同时，在骨科护理中，可以辅助进行患者的健康教育、心理护理、术前规划及访视等，并且在骨科护理临床带教中作为一种新的辅助讲授工具逐渐得到推广。本文主要从3D打印的概述、在骨科护理中的应用等方面进行综述，以期为推广3D打印技术在骨科护理中的应用提供借鉴。

1 概述

1.1 3D打印技术概念

3D打印技术也被称为增材制造技术。与传统切割、削磨、熔融等技术不同的是，3D打印技术通过计算机数据，结合选择性激光烧结成型、激光光固化、熔融沉积造型以及分层实体制造等技术[4]，将金属材料、陶瓷材料、复合材料以及聚合物等[5]通过逐层叠加的方式制作成任何形状的物体。

1.2 3D打印技术发展史

3D打印技术首先在美国诞生，1984年美国科学家Charles Hull最先利用数字资源制作成三维立体模型，随后其又率先推出了光固化方法将3D打印技术的发展推向了一个新的高度[6]。我国的3D打印技术起步较晚，2012年由湖南一家公司研制出我国第1台激光3D打印机，该激光3D打印机起初主要应用于工业、航天等领域中。随着技术的不断成熟与发展，3D打印技术逐渐在颅颌面外科、整形外科等医学领域得到了初步的应用[7]。近年来，该技术在复杂的骨盆髋臼骨折、脊柱侧弯、关节置换翻修等骨科领域的应用也日益得到重视。

2 3D打印技术骨科应用形式

2.1 内植物

随着3D打印技术的不断发展，根据患者的实际情况定制个性化和特殊需求的内植物已经基本实现[8]，真正意义上实现了“私人订制”，这为临床骨缺损的修复和功能重建提供了一种新的治疗方法。因3D打印内植物能够与患者的骨骼有更好的匹配度，目前在人工髋膝关节置换、骨肿瘤及椎体置换等方面应用较多。将3D打印技术个性化定制的关节假体应用于严重肱骨远端骨缺损患者中，可以获得较好的肘关节功能，减少术后并发症的发生[9]。Xu等[10]利用3D打印技术为尤文肉瘤患儿定制了个性化的椎体植入物，使其顺利手术、康复出院。

2.2 实物模型

以患者的影像学资料为基础，利用3D打印技术制作出1∶1等比例实物模型，该实物模型能够真实反应病变部位情况，从而在复杂骨折分型、关节损伤程度、脊柱侧弯情况等方面有良好的应用[11]。借助三维立体模型，既可以实现对手术的精确控制、简化手术操作、提高手术的速度和效率，又可以减少患者术中感染、降低并发症的发生[12]。一项研究将3D打印技术应用于27例肱骨远端C型骨折的患者中，术后3个月3D打印组患者的Mayo肘关节功能评分、6个月肘关节活动度都优于传统手术组，且3D打印组患者的手术时间、术中透视次数及出血量均较少，降低了患者术后并发症的发生率[13]。这与陈龙等[14]的研究结果一致，将3D打印技术应用于骨盆前环骨折微创内固定治疗中可以得出同样的结论。

2.3 导航导板

近年来，随着3D打印技术在医学领域的逐渐推广与成熟，3D打印导航导板的应用可以提高手术的精确度及置钉的准确性，提高手术效率[15]。孙茂淋等[16]将3D打印导航导板应用于30例全膝关节置换手术的患者中，发现3D打印导板组患者术中失血量及术后引流量均少于传统手术组，且患者术后的膝关节功能评分得到提高。同样将这种方法应用于骨盆肿瘤的截骨手术中，发现3D打印髋臼导板可以提高手术截骨的精确性，更加方便手术的操作[17]。

3 3D打印技术在骨科护理中的应用

3.1 在健康教育中的应用

健康教育作为常规的预防护理措施，在对患者传播健康信息的同时能够提高患者对疾病知识的认知，改变不良行为，提高依从性，促进早日康复。3D打印技术目前被骨科医护人员重视，通过其辅助治疗创伤骨科的研究较多[18]。利用等比例3D打印实物模型可以更加直观、精确地对患者进行健康教育，在实物模型上向患者讲解疾病类型、受伤严重程度及病理生理知识等内容。马利群等[19]将3D打印技术辅助应用于20例创伤患者的健康教育干预中，从患者入院到术后1周，采用3D打印实物模型与口头宣教相结合的方式对患者进行健康教育，效果较好。张俊梅等[20]也将3D打印实物模型应用于患者个性化的健康教育中，更加清晰地向患者讲解疾病情况，取得患者及家属的理解与配合。将3D打印技术应用于患者的健康教育中，不仅增强护患沟通，提高工作效率，还可以提高患者对疾病的认知，促进患者早日康复。

3.2 在心理护理中的应用

骨科疾病大多由创伤所引起，常有车祸、暴力挤压及摔伤等原因，患者一般采取手术治疗的方式，但由于骨折和手术两方面的压力会引起患者焦虑、抑郁，给患者带来沉重的心理负担。3D打印技术属于新技术在医疗行业的应用，患者对其不了解，心存疑虑，更加重了患者的心理负担。由于3D打印实物模型是患者病变部位的仿真打印物体，其可以提供视觉及触觉上的感知[21]，利用3D打印模型用通俗易懂的语言向患者讲解3D打印原理、对疾病治疗的辅助作用等，减轻患者的心理负担，增强治疗信心，树立战胜疾病的信念。张婷婷等[22]利用3D打印人工椎体实物模型，向患者及家属直观地讲解3D打印技术的优越性，减轻患者的心理负担，消除内心的恐惧及担忧，提高患者的自信心与自我参与意识，更好地配合护理工作。吴玲玲等[23]用通俗的语言耐心地为患者讲解3D打印技术辅助手术的原理、注意事项等，介绍以往成功案例，增强患者治疗的信心，减少焦虑、不安等负性情绪。以3D打印模型为辅助工具，让患者对3D打印技术辅助疾病治疗有更加直观的理解，做好心理准备，提高治疗依从性。

3.3 在术前规划及访视中的应用

3D打印骨折模型可以进一步明确骨折块的移位、关节受累及需要植骨的情况，术前可以在模型上进行手术模拟，寻求最佳治疗方案[24]。术前手术护理团队充分与医生沟通，在学习3D打印技术在创伤骨科手术中应用的相关知识的基础上，配合进行3D打印模型的模拟手术，提前熟悉手术步骤，准确熟练地配合医生完成手术，节约手术时间，减少术中出血量[25]。既往在术前访视中手术护理团队向患者介绍手术方案时多采用影像学检查资料，这需要患者及家属有一定的医学知识及理解能力。现在，3D打印技术辅助术前访视，利用模型向患者及家属讲解手术过程、手术效果及注意事项[26]，在方便医护人员讲解疾病相关知识的同时加深患者的理解。

3.4 在护理带教中的应用

临床护理实习是护理专业学生将课本上的理论知识转化为实践能力的重要阶段，护理实习是医学教育的重要组成部分[27]。在骨科护理实习过程中，由于骨折的类型复杂、内容抽象，需要护生有良好的想象能力来理解骨科教学内容。传统的骨科护理教学方法以老师口头讲授并以图片、X线片为辅助，护生不易理解，掌握程度较低。将3D打印技术应用于骨科临床护理带教中，利用实物模型讲解骨折知识，可以帮助护生理解骨折的病理生理特点和护理要点，对提高相关专业知识和护理水平都有一定的促进作用[28]。黄海燕等[29]将3D打印模型应用于30名骨科护生的临床教学中，通过让护生观察模型，选取典型模型讲解患者的受伤机制、骨折情况及手术方式，并由带教老师示范如何利用模型对患者进行健康教育，结果表明3D打印模型辅助教学可以提高护生的理论和操作考试成绩，激发学习兴趣，提升教学效果，提高患者对护生工作的满意度。将3D打印模型作为辅助工具，可以为学生提供一个高仿真的学习对象进行模拟[30]，减轻带教老师压力的同时达到提高教学质量和效率的目的。

4 结语

3D打印技术存在高效化、精确化、个性化等优势，目前在骨科护理中多应用于健康教育、心理护理、术前规划及访视、护理带教中，但尚处于初级阶段。随着3D打印技术的材料不断丰富、价格不断下跌、软件不断升级，越来越多的患者能够接受新技术的推广，3D打印技术在骨科中的应用也将会得到更加迅速的发展。作为医疗护理人员，需要在不断学习相关理论知识的同时，积累丰富的临床经验，将临床护理与3D打印技术的应用相结合，为患者提供更加优质的护理服务，提高护理工作效率，提升患者对护理服务的满意度。