先天性心脏病（Congenital Heart Disease，CHD）是一种常见的先天性畸形，在德国，大约 1% 的活产婴儿会受到影响。这些心脏缺陷情况各异，从简单的、有可能自行痊愈的状况，到复杂的、需要多次手术或干预的畸形。尽管先天性心脏病的治疗取得了进步，治疗效果也有所改善，但家长们承受的心理负担依旧沉重。研究表明，先天性心脏病的干预和手术，加上住院治疗以及复杂且高风险的治疗过程，是导致家长焦虑的主要因素。住院患儿的家长常常会感到无助、恐惧和焦虑。而且，先天性心脏病在解剖结构和治疗过程上的复杂性，使得获取患者或家长对干预或手术的知情同意变得更加困难。
以往，患者教育（Patient Education，PE）通常采用预先打印好的纸质材料进行。即便处理先天性心脏病的医生倾向于添加详细的病理绘图，没有相关知识的家长在理解治疗步骤时仍可能存在困难。在不同医学领域针对成年患者的研究已经表明，使用解剖模型、增强现实、虚拟现实或视频序列，能够显著减轻术前焦虑。在欧洲儿科心脏中心，家长们常常要面对多种复杂的治疗程序，因此，研究人员开展了一项研究，旨在探究使用额外的 3D 打印模型对先天性心脏病患者家长教育的影响，以及是否能降低家长的焦虑。该研究成果发表在《Pediatric Research》上。
为开展这项研究，来自 LMU 大学医院和德国慕尼黑心脏中心（European Pediatric Heart Center，EKHZ）的研究人员进行了一项前瞻性随机对照试验（ISRCTN 注册号：ISRCTN71913555）。研究人员将 60 名先心病患儿家长（3 份问卷不完整被排除，最终 57 名参与者）随机分为两组，一组是使用标准化纸质方法的对照组（n=28），另一组是使用额外 3D 打印模型的干预组（n=29）。在获取家长的知情同意后，所有数据都进行了伪匿名化处理，该研究也获得了伦理批准（LMU 项目编号 22 - 0281）。研究的主要结局是降低家长术前焦虑，次要结局包括家长对手术过程的理解以及对患者教育的满意度。
研究人员通过定制的问卷来评估家长对手术过程的理解和对患者教育的满意度，使用视觉模拟量表（Visual Analog Scale，VAS，1 - 10）和状态 - 特质焦虑量表（State - Trait Anxiety Inventory，由状态焦虑量表 State - Anxiety Inventory，STAI 和特质焦虑量表 Trait - Anxiety Inventory，TAI 组成）来评估家长的焦虑程度。同时，研究人员使用 Mimics Innovation Suite 软件（Mimics 24.0，Materialise NV 公司）对包含相应病理的匿名增强 CT 数据集进行处理，分割出感兴趣区域后，用刚性白色材料（White_v4，Formlabs Inc.）在 Formlabs Form 3 打印机上进行 3D 打印，并按照制造商的说明进行后处理和上色，以制作出用于教育的 3D 模型。数据分析使用 SPSS（v.29）和 GraphPad Prism Software（v.10.2.1）软件，通过配对学生 t 检验和多重线性回归等方法进行统计分析。
研究结果显示，在研究开始前，参与调查的 22 名医生（平均专业经验 14.86 年 ±8.99 年）表示，他们每周大约进行 3 次（2.89±0.85 次）关于先天性心脏病干预或手术的患者教育，每次心脏病学干预的患者教育需要约 20 分钟，先天性心脏手术的患者教育需要约 30 分钟，所有医生都使用标准化纸质方法并辅以自制绘图，只有 18.2% 的医生经常使用解剖模型。医生们一致认为，在先天性心脏病领域，尤其是复杂手术的患者教育中，需要新的方法和额外的模型，并且认为 3D 打印模型是与时俱进的。
在家长基线特征方面，57 名家长的平均年龄为 38 岁（±9.00 岁），63% 为女性，81% 的家长从儿科医生处获取过信息，54% 的家长在网上搜索过相关信息。对照组和 3D 模型组在基线 STAI、VAS 和 TAI 评分以及患者教育时间上没有显著差异。
经过患者教育后，对照组和 3D 模型组的 VAS 焦虑评分都显著降低（对照组：5.9 降至 5.0，Δ - 0.9，p=0.0342；3D 模型组：6.0 降至 4.9，Δ - 1.1，p=0.0116）。STAI 评分在使用纸质方法教育后显著降低，使用 3D 模型教育后虽有下降，但差异无统计学意义（对照组：25.8 降至 23.5，Δ - 2.3，p=0.009；3D 模型组：26.4 降至 25.2，Δ - 1.2，p=0.0658）。两组家长在患者教育后的手术知识得分都显著提高（对照组：77.5% 提升至 92.3%；3D 模型组：77% 提升至 89.4%，p<0.0001）。总体而言，两组家长对患者教育的质量都比较满意，在 4 分制李克特量表上的评分为 3.6±0.5。
多重线性回归分析发现，有医学背景的家长以及从儿科医生处获取额外特定信息的家长，在患者教育前的 VAS1 焦虑评分较低；而在网上搜索信息的家长，VAS1 焦虑评分较高。此外，患者教育前较高的 STAI1 评分会导致 VAS1 焦虑评分显著升高。在患者教育后的 VAS2 焦虑评分方面，已经和孩子经历过心脏干预或手术的家长评分较低，较高的 STAI2 评分会导致 VAS2 焦虑评分升高。
综合研究结果和讨论，这项研究评估了 3D 打印模型对降低先心病患儿家长焦虑和提升手术理解的影响。研究发现，传统纸质方法和 3D 打印模型都能显著提高家长的手术知识并减轻焦虑。3D 打印模型受到了家长的欢迎，未来将被纳入教育实践中，以增强家长的理解，改善医患沟通，促进更好的治疗效果。不过，该研究也存在一定的局限性，如样本量有限，仅评估了家长的焦虑，未评估患儿的焦虑，且使用标准化问卷评估家长焦虑可能存在偏差。尽管如此，3D 打印模型在先天性心脏病患者家长教育中的应用前景依旧广阔，后续研究可以进一步优化教育策略，充分考虑家长的背景和经验，以实现更优的教育效果。
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