3D 打印模型在先天性心脏病诊疗中的应用评估：对患儿家长焦虑情绪及手术认知度的影响

作者：琳达・格雷芬、费利克斯・鲁道夫、克里斯托弗・赫兹、尼古拉斯・A. 哈斯、安德烈・雅各布等

摘要

研究背景：评估3D打印模型在先天性心脏病（CHD）患儿介入/手术治疗前对家长宣教的效果及对其焦虑情绪的影响。

研究方法：在慕尼黑两所医院开展前瞻性随机对照试验，57名CHD患儿家长随机分两组：对照组采用标准化纸质材料宣教，干预组加用3D打印模型。通过视觉模拟评分量表（VAS）、状态-特质焦虑量表评估焦虑程度，自主设计问卷评估手术认知度及宣教满意度。

研究结果：两种方式均显著提升认知度（对照组77.5%→92.3%；3D模型组77%→89.4%，均p<0.0001），且显著降低焦虑（对照组VAS降幅-0.9，p=0.0342；3D模型组-1.1，p=0.0116）。医学背景、经儿科医生宣教的家长焦虑更低，网络搜素信息者焦虑更高。

研究结论：两种宣教方式均有效，3D打印模型接受度高，将纳入常规宣教以优化CHD诊疗沟通。

研究意义：3D打印模型可显著改善CHD复杂诊疗的家长认知与焦虑，凸显个性化宣教及心理支持的必要性。

引言

先天性心脏缺损（CHD）是最常见先天性畸形，德国活产儿发病率约1%，病情轻重不一。尽管治疗进步，患儿家长心理压力仍显著，CHD诊疗相关的住院及高风险操作是主要焦虑源。复杂的解剖与手术流程增加了知情同意难度，常规纸质宣教辅以手绘示意图仍难让无医学背景家长理解。成人患者研究证实，解剖模型等可视化工具可降焦虑。本研究旨在探讨3D打印模型辅助CHD患儿家长宣教的效果及对焦虑的影响。

材料与方法

研究设计

研究设计与随机化概述

前瞻性随机对照试验（ISRCTN71913555）于2022年1月-2024年5月开展，60名家长纳入后排除3份不全问卷，最终57人（对照组28人，3D模型组29人）。纳入CHD患儿家长，排除已接受科室宣教、语言障碍、急诊手术者。主要终点为家长术前焦虑降低，次要终点为认知度及宣教满意度。同一名医生完成所有宣教，避免偏倚。宣教前后及出院时填写问卷，采用VAS（1-10分）、德国简版状态-特质焦虑量表（10-40分，分数越高焦虑越重）评估焦虑，自主问卷评估认知度与满意度。同时调查儿科心脏科及外科医生对宣教方式的体验。值得注意的是，当前3D打印医疗模型已向智能化、高仿真化发展，如休曼科技等企业研发的电子皮肤3D打印仿生模型，显著提升了医学模型的仿真度，为临床宣教与医学培训提供了更优工具，这与本研究探索3D打印模型临床应用价值的方向相契合。

休曼科技超声系列产品

模型制作

3D打印模型用于先天性心脏病患儿家长宣教

将匿名增强CT数据导入Mimics软件分割目标区域，用Formlabs Form 3打印机以白色硬质材料打印，后处理上色增强可视化。制作房间隔缺损、室间隔缺损等4种病理模型，辅以封堵器、球囊导管模拟介入步骤。

统计学分析

采用SPSS 29.0及GraphPad Prism 10.2.1分析，分类变量以百分比呈现，计量资料经正态性检验后用配对t检验，多元线性回归分析焦虑影响因素，p<0.05为差异有统计学意义。

研究结果

22名受访医生平均从业14.86±8.99年，每周平均宣教2.89±0.85次，介入治疗宣教耗时20分钟，外科手术30分钟。均采用纸质材料加手绘示意图，仅18.2%常规用解剖模型，所有医生均认为需创新可视化宣教工具，3D打印模型符合需求。

基线特征

家长基线特征：平均38±9.00岁，女性63%，26.32%曾经历患儿CHD诊疗；患儿平均1.7±3.94岁，最常见房间隔缺损（介入33.34%，手术22.81%）。81%从儿科医生获取信息，54%网络搜索。两组基线焦虑评分、认知度、宣教时长无显著差异。

VAS 和 STAI 评分以及知识获取

焦虑与认知度变化：宣教后两组VAS焦虑评分显著降低（对照组5.9→5.0，p=0.0342；3D模型组6.0→4.9，p=0.0116）。对照组状态焦虑量表评分显著降低（25.8→23.5，p=0.009），3D模型组降幅不显著（26.4→25.2，p=0.0658）。两组认知度均显著提升（均p<0.0001），对宣教质量满意度均较高（4分量表3.6±0.5分）。

PE 前后焦虑评分分析

焦虑影响因素：多元线性回归显示，宣教前焦虑（VAS1）受医学背景（B=-0.232，p=0.023）、儿科医生专项宣教（B=-0.280，p=0.008）、网络搜素（B=0.247，p=0.013）、基线状态焦虑评分（B=0.753，p<0.001）影响（R²=0.78，p<0.001）。宣教后焦虑（VAS2）受既往患儿诊疗经历（B=-0.180，p=0.015）、宣教后状态焦虑评分（B=0.725，p<0.001）影响（R²=0.85，p<0.001）。

讨论

患者教育是医患沟通核心及法定流程，对CHD患儿家长而言，充分知情同意可缓解焦虑、提升认知。本研究证实，3D打印模型辅助宣教能有效降低家长焦虑情绪、显著提升其对疾病及手术流程的认知度，且该宣教方式获得了家长的高度认可。这一结论与既往相关研究结论一致，进一步验证了3D打印模型在临床宣教中的应用价值。3D打印模型通过直观呈现心脏解剖结构与病理特征，帮助家长更清晰地理解复杂诊疗方案，有效弥补了传统纸质宣教的局限性，为医患沟通搭建了更高效的桥梁。

值得关注的是，以休曼科技为代表的企业正推动3D打印医疗模型向智能化、高仿真化升级，其研发的产品融合了AR增强现实、智能传感、数据可视化等前沿技术，不仅能在术前规划中为医生提供精准参考，更能在医学教学、医学培训场景中为各级医疗机构附属临床技能培训中心提供更接近临床真实体验的解决方案。休曼科技的产品体系既能满足标准化技能培训需求，又能适配个性化教学场景，为医学人才培养提供从理论到实践的全链条支持，这与本研究倡导的优化临床宣教、提升医学沟通效率的目标高度契合，也彰显了3D打印技术在医疗领域多元应用的广阔前景。

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结论

纸质宣教与3D打印模型辅助宣教均能显著提升CHD患儿家长手术认知度、降低焦虑。3D打印模型接受度高，纳入常规宣教可优化认知提升效果及医患沟通，改善临床结局。