3D打印技术在骨科术前护理的应用现状

3D打印技术在骨科术前护理的应用现状

时间:2020-02-24    来源:360期刊网    浏览:57

  3D打印技术在骨科术前护理的应用现状

  李小玲 易银芝

  【关键词】3D打印技术;骨科;应用;优势;护理

  doi:10. 3969/j.issn.1672 - 9676. 2018.12.010

  3D打印技术是一种快速成型技术,能在三维数字模型的基础上以及计算机的控制下通过粘合材料的逐层精确累积,快速生产出相应的三维实物模型。与传统制造技术相比,3D打印技术具有成型精度高、个体化突出等优势。由于人体解剖器官非常复杂,并且3D打印技术的产品制作方式是逐层累加的,所以该技术非常适用对人体器官进行单个以及小批量制造。3D打印技术正作为一种前沿的制造技术在医学领域特别是骨科领域被广泛的推广。

  在骨科近年来研究热点中,首先获取患者的临床医用CT或MRI等影像数据,然后通过逆向工程软件对医学影像数据进行三维数字模型的重建,将建立起的患者部位三维数字模型导入到3D打印机中,即可得到患者部位高度还原的三维实物模型。患者的三维实物模型已在临床中起到了越来越重要的作用,如用于医患沟通、医疗培训与教学、术前指导和术中导航、个性化导板制作、个体化假肢定制以及外固定装置设计。近年来,3D打印技术快速发展,在临床实践中,特别是骨科,由于3D打印模型直观、形象,其应用价值正在不断扩大和加深,呈现出不可估量的应用前景。

  护理人员与医生是否默契配合是影响手术效率和手术结局的重要因素之一。然而,3D打印技术作为一种新技术,护理人员对其知之甚少,对护理工作提出了全新的挑战。因此,为了促进护理人员及时了解3D打印技术,本文对3D打印技术在骨科推广的优势、难度以及在骨科术前的护理现状进行综述。

  1 3D打印技术在骨科推广的优势

  1.1便于医患沟通应用3D打印技术,重建出患者部位的1:1实物模型,为医护人员和患者及家属提供触觉与视觉上的体验,使患者充分了解病情的具体情况,让患者及其家属明确诊疗经过,而且可以根据患者的实际情况,对患者进行针对性的宣教和护理,使患者的心理状态得到积极的调整,进一步促进患者积极的配合治疗[2-3]。林钢等应用3D打印模型与患者及其家属进行沟通,让患者及其家属直接接触3D打印模型并且观看模拟手术,结论得出,患者及其家属对使用3D打印模型进行病情讲解和术前沟通的交流方式效果显著,有利于患者及其家属了解病情及诊疗过程。

  1.2便于医疗培训与教学在临床带教中,低资历医生以及学生对复杂部位,如盆骨骨折、关节面骨折等,存在理解和认识上的困难。3D打印技术重建出的实物模型具有直观生动、一目了然、个性化突出、精度高等特点,尤其可以大量复制以及进行破坏性试验,有助于促进教学与培训。曹波等应用3D打印技术,根据患者医学影像资料打印出复杂的骨折模型用于实习生教学,取得了较好的效果。

  1.3便于骨科术前指导和术中导航应用3D打印出的骨骼模型,有高度的还原性。术前应用患者部位的实物模型,有助于确定手术方案、进行术前演练及手术模拟操作等,进而提高手术的成功率,使手术更准确,更安全。张鹰等根据3D打印技术制作骨远端实物模型,准确判断患者骨折类型,筛选手术方式、选用内固定材料类型等,进而确定最好的手术方案,并使用术中应用的耗材,对手术过程进行演练,熟悉术中操作,取得了很好的临床效果。

  1.4便于制作个性化手术导板应用3D打印技术对需要手术的部位进行高度还原,不但能在术前需要精确设计的手术进行详细周到的设计,还可以根据模型为患者“量身定做”手术导板,这将有效的降低手术难度,提高手术成功率。盆骨导板、关节导板以及脊柱导板是目前骨科手术中最典型的导板[13]。刘帅等将3D打印技术制作的定位导板应用到人工全膝关节置换手术中,取得了较好的临床效果。盛晓磊等应用3D打印技术制作的组合式导板辅助置钉与徒手置钉的准确性进行对比,结果表明,与传统徒手置钉相比,3D打印组合式导板操作简单、易于掌握,体现了置钉的个性化。

  1.5便于个体化假肢的定制现阶段临床上的假肢都是固定的几种标准,很难满足不同患者的需求,特别是儿童假肢,因为儿童的骨骼一直在生长发育,传统的假肢更难满足要求。3D打印技术根据患者真实的身体尺寸数据,具有快速制作尺寸精确的个性化假体的优点。徐贵升等报道了中国首例3D打印假肢的临床案例,应用3D打印技术为1例儿童患者制作前臂索控假肢,术后患者的假肢能实现基本的功能。

  1.6便于骨折外固定装置设计骨折患者手术后,需要对其进行复位和固定。骨折外固定操作方便,对患者造成的病痛轻,但缺点在于外固定装置是统一制作,不能满足患儿的个性化需求。刘非等将3D打印技术制作的个性化外固定支架应用于下肢骨折康复治疗中,结果表明,相比于传统石膏固定,个性化外固定支具辅助下肢骨折康复治疗,患者匹配性较好,满意度更高。

  2 3D打印技术在骨科推广的难度

  虽然3D打印技术在骨科的临床实践价值正在不断扩大和加深,并且取得了较好的临床效果。但是3D打印技术作为一个新兴事物,在骨科领域的推广面临着诸多问题,具体如下:2.1 打印设备昂贵3D打印机分为工业级和桌面级。工业级的3D打印机精度高、价格高,且Stratasys等3D打印公司垄断了国内精度高的工业级3D打印机。桌面级的3D打印机相对便宜,但是精度低。价格和精度是限制3D打印技术在骨科领域推广的主要因素。最近几年,3D打印机的相关专利即将失效,有助于该技术在骨科领域的广泛推广。

  2.2材料限制材料是3D打印技术的核心之一,塑料、金属、陶瓷等是现在相对成熟的3D打印材料。目前,术前模具制造的要求低,这些材料能够满足,但骨科领域中的其他需求,如个性化导板制作、个体化假肢的制作,仍无法很好的满足。针对3D打印材料缺乏的问题,需要支持和加大科研的投入,加快3D打印材料的开发,进而促进3D打印技术在骨科领域中的推广。

  2.3应用软件的制约 目前,骨科的三维数字模型主要是来源于CT扫描数据,逆向工程软件大多用的是Materialise公司研发的Mimics Innovation Suite软件。由于大多数临床医生不会使用相关的软件,需要相应的专业培训,一定程度上限制了3D打印技术的应用。因此,为了保证各软件间的无缝连接,3D打印机生产厂商和医用软件生产厂商通力合作,减低软件及设备操作的难度,将极大的促进3D打印技术在骨科的推广。

  2.4过程复杂、耗时长3D打印技术的耗时主要和打印模型的复杂程度、打印精度和打印技术有关,可能消耗数小时甚至几天不等。所有某些急诊疾病不合适用3D打印技术,这也限制着3D打印技术在骨科领域的推广。

  2.5产品安全性 目前还没有相应的国家标准对3D打印的医用产品进行测试,相关医用产品的注册许可证更不能获得,这就会造成一定的安全隐患。为了避免3D打印技术造成的一系列问题,政府的有关部门应该加快制定3D打印相应医用产品的安全测试标准。

  3术前护理

  3.1术前心理护理向患者讲述3D打印技术的优势,以及以往应用3D打印技术治愈患者的案例和经验,帮助患者消除心理恐慌,树立起积极的心态。使用打印出来的患者部位1:1实物模型,给患者及家属讲解手术过程、术前注意事项,减轻患者心理负担以及恐惧,提高患者自信以及自我参与意识,使患者更好地配合护理工作,提高患者满意度。

  3.2术前指导应用打印出来的患者部位1:1实物模型,根据患者病情作出相应的指导,可以减轻患者痛苦以及促进手术早期进行。根据3D打印所提示的骨盆骨折情况对患者翻身,能明显减轻疼痛,降低翻身所造成的伤害。

  3.3术前模拟演练组织护理人员学习3D打印技术在骨科应用的相关知识,使用打印出来的患者部位1:1实物模型,配合医生做好术前模拟。护理人员通过积极参与可以提前清晰的了解患者病情、手术医生的手术方式、手术要点。提前熟悉步骤以及掌握器械特别是3D打印辅助手术工具的使用方法,可以节约手术时间,减少术中出血,有助于顺利完成手术。

  4前景与展望

  3D打印技术打印的1:1实物模型具有直观、高精度、个体化突出等优势,在骨科领域临床的实践效果已经越来越明显。随着3D打印机价格的下跌,材料的丰富,软件的无缝对接,相关法规标准的逐步完善,3D打印技术在骨科领域的应用前景定会不可估量。随着3D打印技术的普及;将会有更多的患者接受这一新技术的资料,作为护理人员,我们需要不断的加强理论知识的学习,积累更加丰富的临床经验,为患者提供更加优质的护理,提高患者的生活质量以及对护理工作的满意度。

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