3D打印模型应用于肺手术患者健康教育的效果观察

温小鹏 高山 张广健 付军科 樊晓娥

3D打印模型应用于肺手术患者健康教育的效果观察

温小鹏 高山 张广健 付军科 樊晓娥

目的 探讨将3D打印模型应用于肺手术患者的健康教育并观察其效果。方法 将40例需行肺部相关手术的患者随机分成两组，观察组在疾病健康教育中结合3D打印模型进行疾病讲解及围手术期宣教，在术前医患沟通中利用3D模型讲解手术方案；对照组利用幻灯进行健康教育，利用书面讲解进行术前医患沟通，设计调查问卷对比两组患者或家属对自身疾病、手术方式、围手术期配合等方面的理解程度。结果 成功打印出的3D模型，利用3D打印模型进行健康教育及医患沟通，与对照组相比，观察组对疾病理解、切除范围、手术方式、围手术期配合等方面的理解明显准确客观 (P<0.05)。结论 3D打印模型能够真实的反映肺部各解剖结构、病变位置，可以模拟手术过程，将其应用于患者健康教育及医患沟通，能有效提高患者或家属对疾病及手术的理解程度，提高对医生的信赖程度及对医疗工作的依从性。

3D打印；肺手术；患者健康教育；医患沟通

随着3D打印技术的迅速发展，基于CT等影像数据的医学3D打印技术在临床、教学和科研方面都有了广泛的应用[1]，它比传统二维图像更加直观精确，在疾病的术前评估和手术规划中均发挥了巨大作用[2]。我们利用3D打印的胸廓、肺脏、肺血管气管模型进行对患者健康教育，并在术前谈话时利用3D模型讲解病变解剖、手术方案、术中风险及术后注意事项等，对3D打印模型在肺手术患者健康教育和医患沟通中的应用进行初步论证，报告如下。

资料与方法

一、一般资料

本研究选取西安交通大学第一附属医院胸外科2016年9月-2017年1月间收治的患者，病例纳入标准：①既往未患肺部疾病，未行肺部手术；②本次住院拟行肺叶切除术或肺楔形切除术；③年龄在20岁以上，能够耐受手术，对治疗均知情同意；④手术均由同一组医师完成，均采用胸腔镜微创入路。其中男性23人，女性17人，平均年龄48.1±13.2岁。随机分为两组，观察组与对照组各20人，两组患者在性别、年龄、恶性肿瘤患者数量、手术类别、教育背景等方面差异无统计学意义(P>0.05)。

二、3D打印肺部模型及效度验证

本研究基于真实人体的胸部64层螺旋CT扫描(常规+增强)数据，选取标准为无肺部疾病及肺血管变异。数据为DICOM格式；将其导入Mimics 19.0软件进行人体胸部三维数字化模型的构建，获得胸部骨骼、肺、支气管树、血管的三维数字化模型，输出可供3D打印的STL文件，以光敏树脂为原材料，使用3D打印机进行打印，分别制作出与实体1:1等大的骨性胸廓模型、肺组织连带肺门支气管血管模型，对气管、动静脉进行上色处理。

[3-4]设计调查问卷1，包括5个问题：①模型的总体评价；②形态的逼真度；③对肺叶分裂的显示程度；④对肺动静脉及支气管从属肺叶的反映程度；⑤对手术步骤演示的帮助程度。评分从低到高依次为1-10分，1分为根本没用/一点都不逼真/很差，10分为非常有用/很逼真/极好。向5名胸外科专家(主任或副主任医师，手术经验>100例)发出调查问卷1，对3D打印模型的有用性、逼真度和真实感进行评价，共5份。

三、3D打印模型应用于肺手术患者健康教育

手术前观察组患者或指定家属参加结合3D打印模型的健康教育讲座及术前医患沟通，内容有：肺部疾病介绍，在3D模型上定位患者病灶所在肺叶，结合模型说明患者拟行手术的切除范围；介绍胸腔镜手术入路对比开胸手术的优势；观察切除后胸腔内余肺变小、液气胸状态，强调呼吸锻炼对术后余肺复张、胸腔引流管早日拔除的作用。使其了解病变的位置、特点、手术方式、手术可能的并发症、术后呼吸锻炼的重要性等。健康教育及术前医患沟通结束后，患者和(或)家属填写问卷2，对健康教育及医患沟通的效果进行调查。

对照组患者或指定家属参加传统健康教育讲座及术前医患沟通，利用幻灯片进行健康教育，利用书面讲解进行术前医患沟通，内容同上。两组的健康教育由同一名主管护理师完成，术前医患沟通由同一名主治医师完成。

设计针对患者、非医学专业人员的开放性调查问卷2，对健康教育和医患沟通效果进行评估。问卷包含6个问题：①对肺脏分叶的理解，病变在肺叶中的位置是否清楚；②需要切除肺叶的范围是否明确；③是否理解病变与血管、气管的关系，及其对术中出血风险的影响；④是否理解胸腔镜手术入路和开胸手术的区别；⑤是否理解术后呼吸锻炼促肺复张，对排出胸腔积液积气的意义；⑥健康教育对了解病情、理解手术的有用程度。评分从低到高依次为1-10分，1分为根本不理解/一点都不明确/很没用，10分为非常理解/很明确/非常有用。

四、统计学方法

结 果

一、3D打印肺部模型及效度验证结果

成功打印出与实体1 ∶1等大的3D模型，包括骨性胸廓模型、肺组织连带肺门支气管血管模型，并对气管、动静脉进行上色处理。该模型明确反映出骨性胸廓外形、肺脏的大小、分叶，以及肺门结构的相互比邻关系，包括肺动脉、肺静脉、主气管、左右支气管等结构。

问卷1结果显示：①总体评价评分平均为(8.3±0.7)分；②形态逼真度评分平均为(8.2±0.5)分；③对肺叶分裂的显示程度评分平均为(8.5±0.6)分；④对肺动静脉及支气管从属肺叶的反映程度评分平均为(8.1±0.8)分；⑤对手术步骤演示的帮助程度评分平均为(7.7±0.9)分。5位专家都认为3D打印模型有助于明确病灶的位置，能明确反映肺脏分叶形态，对手术中所涉及的支气管血管均能清晰显示，对健康教育及术前医患沟通中涉及的疾病介绍、切除范围；手术入路、术后状态等均有一定的帮助。

二、3D打印模型应用于肺手术患者健康教育与对照组的比较

问卷2结果(见表1)，观察组对肺脏分叶的理解、病变的位置、手术切除范围、术中出血风险、术后呼吸锻炼必要性，比对照组理解明显深刻，有统计学差异。而在手术入路、胸腔与开胸手术区别、健康教育有用性方面，与对照组无明显区别。此外，通过数据分析发现，观察组各问题评分离散度更低，提示经过3D打印模型辅助讲解可提高患者对疾病认识的一致性程度。

表1 观察组与对照组问卷2评分比较

*:具有统计学意义(P<0.05)

讨 论

患者健康教育是指入院后由医护人员组织开展的相关疾病的健康讲座，目的是了解疾病、充分理解治疗措施、稳定情绪、积极配合治疗，有益于医患之间的相互理解。肺部手术属于高难度、高风险专科，因此，加强患者健康教育及医患沟通尤为重要，但由于不同患者对专业知识的理解能力存在差异，在一知半解的情况下，会使患者及家属在术前产生很大的精神压力，无法正确理解手术的必要性和风险性。既对手术寄予很大的希望，又心存怀疑和恐慌，一旦手术出现意外，医疗纠纷随即产生[5]。据调查，医患之间缺乏沟通、医生解释不到位、没进行有效的术前沟通是医疗纠纷产生的主要原因[6-7]。

术前如何与患者家属进行有效的沟通，短时间内提高患者对疾病的认识，是减少医疗纠纷的关键。传统的患者健康教育以幻灯为主要载体，以文字加图片的形式描述疾病的特点、手术的方式及入路、手术风险及并发症等，患者需要良好的空间想象力才能联想出病变的部位及可能的手术方式，想象的主观性及不确定性很大，而焦虑或恐惧正是产生于这种不确定性。因此，本研究在健康教育中结合3D打印模型，以便更好地介绍手术的关键步骤及风险，提高患者及家属对疾病的认识，增强患者康复的信心和对医疗行为的理解程度[8]。

3D打印是一种采用可粘合材料逐层构造物体的工程技术，近年来已广泛地应用于医学领域。利用3D打印技术制作医学3D模型可以将组织或器官的内部结构准确反映出来，直观的反映疾病情况，包括疾病的位置、大小、肿瘤浸润深度等信息，可以辅助医生诊断疾病及制定手术方案[9]。2014年Nakada等[10]在3D打印模型的指导下为1例83岁的女性患者进行了胸腔镜下肺段的解剖切除术，而且模型显示的解剖结构比三维数字模型更加清晰、直观。

本研究打印的3D模型，有较强的真实感，能立体地显示骨性胸廓及各个肺叶的位置、形态，以及其与肺血管、气管等结构的解剖关系，可从任意角度观察，参与研究的胸外科专家对模型的逼真度给予了较高的认可。在观察组进行健康教育及术前医患沟通时，结合3D打印模型详细讲解术中的关键步骤及围手术期风险及并发症，患者家属通过直接形象的观看，对于手术的方式、部位、术中的关键步骤及围手术期风险及并发症等有了清楚了解，提高了患者家属对围手术期风险的理解程度。调查问卷结果显示，3D模型将肺组织直观地反映在患者及家属面前，讲解病灶所在肺叶及切除范围时一目了然，可以自然的理解切除后胸腔内余肺变小、液气胸状态，清晰的认识到呼吸锻炼促余肺复张在快速康复中的意义。进而提高患者对医师的信赖程度及治疗依从性，有利于医患之间的顺利沟通。

3D打印模型与真实人体组织器官几何相似度高，实现了由平面到立体、由静态到动态的转变，提高了健康教育及医患沟通水平。缺点是目前打印材料比较单一，光敏树脂质地坚硬，不能反映出肺组织的弹性结构，需要在今后的研究中加以改善。

参考文献

[1] Zhou ZM,Fang CH,Huang LW,et al.Three dimensional reconstruction of the pancreas based on the virtual Chinese human-female number 1[J].Postgrad Med J,2006,82(968):392-396.

[2] Fang CH,Chen QS,Yang J,et al.Body Mass Index and Stump Morphology Predict an Increased Incidence of Pancreatic Fistula After Pancreaticoduodenectomy[J].World J Surg,2016,40(6):1467-1476.

[3] 葛宏伟,张弋,李宁忱,等.3D打印技术在肾肿瘤手术规划中的应用研究初探[J].中华泌尿外科杂志,2014,35(9):659-663.

[4] 杨龙,王建吉,刘国勇,等.3D打印技术在髋臼发育不良髋关节置换中的初步应用[J].中国矫形外科杂志,2016,24(17):1550-1553.

[5] 石高寒,郭再萍.沟通，架起医患和谐的桥梁[J].医院管理论坛,2011,28(6):15-16.

[6] 梁立智,王晓燕,莫陶欣,等.医德规范视角下的医患信任问题研究[J].中华医院管理杂志，2015,31(9):681-684.

[7] 胡金伟,尹文强,王伟,等.医学生医患沟通能力提升的角色干预研究[J].中国医学伦理学，2014,27(3):382-384.

[8] 张锦英.新医学模式下的医患合作式决策诊疗辨析[J].医学与哲学(B),2015,36(6):16-18.

[9] 李振化,王桂华.3D打印技术在医学中的应用研究进展[J].实用医学杂志,2015,31(7):1203-1205.

[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 陕西 西安，西安交通大学第一附属医院胸外科

樊晓娥，E-mail：1540812072@qq.com

2017-03-23]