袁良喜，劉廣欽，趙志青，包俊敏，陸清聲，景在平

（第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院，上海 200433）

3D打印技術(shù)在血管外科主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病臨床教學(xué)中的應(yīng)用

袁良喜，劉廣欽，趙志青，包俊敏，陸清聲，景在平

（第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院，上海 200433）

目的 探討3D打印技術(shù)在血管外科主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病臨床教學(xué)中的應(yīng)用。方法 將2015年6月—2016年5月在我科學(xué)習(xí)的73名住院醫(yī)師分為傳統(tǒng)方法教學(xué)組（傳統(tǒng)教學(xué)組）和3D打印輔助教學(xué)組（3D打印教學(xué)組），結(jié)合本院住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)和研究生臨床教學(xué)大綱的要求，選取5例典型的主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病病例，根據(jù)術(shù)前CT影像數(shù)據(jù)，應(yīng)用3D打印技術(shù)制作出主動(dòng)脈病變部位的三維模型，并據(jù)此同時(shí)打印出腔內(nèi)支架移植物，進(jìn)而模擬腔內(nèi)隔絕手術(shù)。結(jié)果 3D打印教學(xué)組在對(duì)血管系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)的了解、對(duì)主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病特征的了解、對(duì)腔內(nèi)手術(shù)器具和過程的了解、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自信心方面均優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)組（P＜0.05），在平均手術(shù)時(shí)間方面短于傳統(tǒng)教學(xué)組（P＜0.05），在模擬手術(shù)的效果方面優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)組（P＜0.01）。結(jié)論 3D打印技術(shù)對(duì)于主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病腔內(nèi)治療的臨床教學(xué)具有重要的促進(jìn)意義，有良好的應(yīng)用前景。

3D打印技術(shù)；主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾?。谎芡饪?；臨床教學(xué)

主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病包括主動(dòng)脈夾層、主動(dòng)脈瘤等，是血管外科兇險(xiǎn)的一類疾病，主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病的手術(shù)也是心血管系統(tǒng)最復(fù)雜的手術(shù)之一。長(zhǎng)海醫(yī)院血管外科在國(guó)內(nèi)率先開展了主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病的腔內(nèi)手術(shù)治療，隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展，腔內(nèi)手術(shù)治療得到越來越廣泛的應(yīng)用[1-2]。但主動(dòng)脈病變個(gè)體差異較大，術(shù)前需要仔細(xì)評(píng)估，根據(jù)CT等影像學(xué)資料測(cè)量諸多參數(shù)，如動(dòng)脈瘤大小，瘤頸的長(zhǎng)度、大小、角度，是否累及分支動(dòng)脈等來決定手術(shù)方式，并直接影響手術(shù)的結(jié)果[3-5]。在血管外科的臨床教學(xué)中，這些復(fù)雜的因素?zé)o法直觀地呈現(xiàn)給接受培訓(xùn)的住院醫(yī)生，使他們?cè)诶斫夂徒邮艹潭壬洗蟠蛘劭郏o住院醫(yī)生的臨床教學(xué)帶來了困難，對(duì)教學(xué)效果產(chǎn)生了不利的影響。

3D打印技術(shù)興起于20世紀(jì)80年代末，這是一種快速成型技術(shù)（Rapid Prototyping，RP），是將計(jì)算機(jī)三維成像技術(shù)和多層次連續(xù)打印技術(shù)結(jié)合在一起的一種新興技術(shù)，其原理就是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過打印機(jī)應(yīng)用粉末狀可粘合材料，采用分層加工的方式來生成3D實(shí)體[6-7]。目前3D打印技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、建筑、醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域。

我們將患者術(shù)前CT增強(qiáng)檢查的影像學(xué)數(shù)據(jù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理，通過3D打印技術(shù)打印出主動(dòng)脈病變的三維解剖實(shí)體模型，并據(jù)此同時(shí)打印出相應(yīng)的腔內(nèi)支架移植物的3D模型，將打印出的模型應(yīng)用于模擬手術(shù)，從而使年輕醫(yī)生更加直觀地了解病變的解剖結(jié)構(gòu)，使其了解詳盡的手術(shù)計(jì)劃并模擬手術(shù)過程，不僅提高了年輕醫(yī)生的學(xué)習(xí)興趣，而且鍛煉了他們的操作能力，進(jìn)而達(dá)到提升腔內(nèi)血管外科臨床教學(xué)質(zhì)量的目的，同時(shí)強(qiáng)化了術(shù)中的配合度、簡(jiǎn)化了手術(shù)步驟、減少了手術(shù)時(shí)間。

1 研究對(duì)象及方法

1.1 研究對(duì)象

將2015年6月—2016年5月在第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院血管外科學(xué)習(xí)的73名住院醫(yī)師作為研究對(duì)象，包括本科室研究生、輪轉(zhuǎn)研究生、規(guī)范化培訓(xùn)住院醫(yī)師、低年資進(jìn)修醫(yī)師4個(gè)部分。我們將他們分為兩組，一組（37人）為傳統(tǒng)方法教學(xué)組（傳統(tǒng)教學(xué)組），另一組（36人）為3D打印輔助教學(xué)組（3D打印教學(xué)組）。

1.2 方法

結(jié)合本院住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)和研究生臨床教學(xué)大綱的要求，我們選取血管外科5例典型的主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病病例（升主動(dòng)脈假性動(dòng)脈瘤、降主動(dòng)脈夾層、胸降主動(dòng)脈瘤、主動(dòng)脈弓部動(dòng)脈瘤和腹主動(dòng)脈瘤各1例），調(diào)取患者術(shù)前主動(dòng)脈CT血管造影檢查的DICOM文件，應(yīng)用3D打印技術(shù)，按照1∶1的比例，制作出主動(dòng)脈病變部位的三維模型（見圖1），并據(jù)此同時(shí)按照1∶1的比例打印出相應(yīng)的腔內(nèi)支架移植物（見圖2）。將制作的模型應(yīng)用于3D打印教學(xué)組的主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病的臨床教學(xué)。

教學(xué)內(nèi)容包括：（1）理論知識(shí)教學(xué)：掌握血管外科主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病相關(guān)理論知識(shí)；了解腔內(nèi)微創(chuàng)治療的原理及基本操作；了解腔內(nèi)移植物的基本結(jié)構(gòu)及DSA（數(shù)字減影血管造影）系統(tǒng)的基本原理。（2）臨床實(shí)踐：參與血管外科主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病患者的診療全過程，學(xué)習(xí)并討論病史、體格檢查結(jié)果、實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果及影像學(xué)檢查結(jié)果；作為手術(shù)者在ANGIO Mentor血管介入手術(shù)電腦模擬器上進(jìn)行模擬手術(shù)操作，作為第二助手參與主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病患者腔內(nèi)治療的手術(shù)過程，3D打印教學(xué)組還需要應(yīng)用3D打印的主動(dòng)脈病變模型結(jié)合解剖教科書熟練掌握血管系統(tǒng)的解剖；應(yīng)用3D打印的血管腔內(nèi)移植物在體外循環(huán)模擬系統(tǒng)上完成對(duì)主動(dòng)脈病變模型的腔內(nèi)手術(shù)。教學(xué)結(jié)束后采用問卷調(diào)查形式對(duì)整體的教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，用SPSS 18.0軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，率的比較用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 應(yīng)用3D打印技術(shù)制作出的主動(dòng)脈病變部位的三維模型

圖2 根據(jù)術(shù)前主動(dòng)脈CT血管造影資料打印的腔內(nèi)支架移植物

2 結(jié)果

表1 血管外科兩組住院醫(yī)師主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病的教學(xué)效果評(píng)價(jià)比較（人）

參考相關(guān)學(xué)者的臨床教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法，結(jié)合3D打印技術(shù)教學(xué)的實(shí)際情況加以改進(jìn)。3D打印教學(xué)組在對(duì)血管系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)的了解、對(duì)主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病特征的了解、對(duì)腔內(nèi)手術(shù)器具和過程的了解、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自信心方面均優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)組（P＜0.05），在平均手術(shù)時(shí)間方面短于傳統(tǒng)教學(xué)組（P＜0.05），在模擬手術(shù)的效果方面優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)組（P＜0.01），見表1。

3 討論

隨著國(guó)家臨床醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)政策的廣泛實(shí)施、研究生教育的改革和上級(jí)醫(yī)院進(jìn)修培訓(xùn)工作的深入開展，住院醫(yī)生的臨床培訓(xùn)目標(biāo)較以往更加具體和明確，要求越來越高，這對(duì)臨床教學(xué)工作提出了很多新的挑戰(zhàn)。血管外科作為近年來蓬勃發(fā)展的新興學(xué)科，是臨床教學(xué)工作的難點(diǎn)之一。主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病是血管外科最兇險(xiǎn)和最復(fù)雜的疾病之一，其診斷和治療過程對(duì)醫(yī)生要求很高。隨著現(xiàn)代影像學(xué)檢查技術(shù)的發(fā)展，主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病整體的診斷水平有了顯著提升，尤其是三維重建技術(shù)的出現(xiàn)，使醫(yī)師可以更加清晰地觀察病變的三維立體結(jié)構(gòu)。然而，對(duì)于許多主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病，尤其是累及重要?jiǎng)用}分支的復(fù)雜性大血管類疾病，其診斷和治療的關(guān)鍵在于清晰地認(rèn)識(shí)患者病變部位的解剖結(jié)構(gòu)，了解病變部位的解剖參數(shù)，它需要醫(yī)學(xué)生有足夠的空間想像能力。傳統(tǒng)的教科書圖譜、患者的超聲、CTA/ MRA三維重建等，盡管資料豐富，但是缺乏立體直觀性，很難讓醫(yī)學(xué)生準(zhǔn)確理解。同時(shí)，主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病的治療以腔內(nèi)微創(chuàng)手術(shù)為主，尤其近年來個(gè)體化治療、精準(zhǔn)醫(yī)療等理念的發(fā)展，對(duì)腔內(nèi)血管外科也提出了新的要求。盡管近年來腔內(nèi)血管外科技術(shù)飛速發(fā)展，但對(duì)于復(fù)雜的腹主動(dòng)脈瘤、累及重要分支的主動(dòng)脈弓部瘤或夾層，因?yàn)槠浣馄赎P(guān)系的復(fù)雜性、多變性，所以仍然是目前腔內(nèi)血管外科的巨大挑戰(zhàn)。術(shù)前對(duì)手術(shù)入路部位、病變部位及相關(guān)分支動(dòng)脈的解剖學(xué)評(píng)估和參數(shù)測(cè)量是制訂手術(shù)方案、選擇和放置支架移植物的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到手術(shù)的成敗。并且腔內(nèi)治療的整個(gè)手術(shù)過程都是在DSA下依靠微創(chuàng)技術(shù)完成的，術(shù)者無法直視和直接接觸手術(shù)部位，無法直觀地了解手術(shù)部位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此對(duì)住院醫(yī)生來講，難以理解支架移植物的定位和放置，對(duì)手術(shù)操作要點(diǎn)掌握得不好，臨床教學(xué)效果欠佳。然而3D打印技術(shù)與血管外科的有機(jī)結(jié)合，正好可以彌補(bǔ)上述缺陷，使得問題迎刃而解。

3D打印技術(shù)是利用掃描形成的三維數(shù)字模型，根據(jù)“分層制造，逐層疊加”的原理，快速制作出三維實(shí)體的分層制造技術(shù)[6-7]。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為血管外科主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病的術(shù)前評(píng)估、手術(shù)方法的制訂提供了新的方法，使虛擬的三維影像轉(zhuǎn)化為實(shí)體解剖模型。Tam MD等[8]報(bào)道，應(yīng)用3D打印技術(shù)為接近90°瘤頸的腹主動(dòng)脈瘤進(jìn)行了實(shí)物重建，清晰顯示了腹主動(dòng)脈瘤的瘤頸扭曲度、位置、形態(tài)、大小及其與腎動(dòng)脈的關(guān)系、導(dǎo)入動(dòng)脈的條件等參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上選擇了合適的腔內(nèi)移植物，順利完成了手術(shù)。也有國(guó)內(nèi)血管外科同行應(yīng)用3D打印技術(shù)對(duì)復(fù)雜瘤頸腹主動(dòng)脈瘤腔內(nèi)治療進(jìn)行術(shù)前評(píng)估，通過獲取嚴(yán)重扭曲瘤頸的腹主動(dòng)脈瘤CT數(shù)據(jù)，用3D打印技術(shù)打印腹腔干以下的腹主動(dòng)脈和雙側(cè)髂動(dòng)脈，完善了術(shù)前評(píng)估，有效地指導(dǎo)了手術(shù)方案的選擇[9-10]。

3D打印技術(shù)是當(dāng)今世界最前沿的科技之一，結(jié)合逆向工程思維，按1∶1比例制作病變處主動(dòng)脈的3D實(shí)物模型和腔內(nèi)移植物實(shí)物模型，可使年輕的住院醫(yī)生更好地認(rèn)識(shí)主動(dòng)脈病變處的空間解剖結(jié)構(gòu)，理解局部血管的相互關(guān)系，幫助其制訂完善的介入手術(shù)方案，而且可應(yīng)用3D模型在體外循環(huán)裝置上模擬手術(shù)過程，從而加深了年輕住院醫(yī)生對(duì)手術(shù)操作細(xì)節(jié)和要點(diǎn)的掌握程度，強(qiáng)化了其在實(shí)際手術(shù)操作中的配合度，縮短了手術(shù)時(shí)間，提高了腔內(nèi)移植物定位的準(zhǔn)確性，提高了手術(shù)成功率。這項(xiàng)技術(shù)使得醫(yī)生對(duì)病變的復(fù)雜性、手術(shù)的危險(xiǎn)性、術(shù)后可能出現(xiàn)的并發(fā)癥有了比較清晰的認(rèn)識(shí)，使主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病的整個(gè)診療過程更加直觀化、實(shí)物化、具體化。此外，3D打印技術(shù)具有個(gè)體化設(shè)計(jì)、快速成型的特點(diǎn)，可根據(jù)不同患者的不同解剖形態(tài)和結(jié)構(gòu)個(gè)性化定制，在主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病的腔內(nèi)治療方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)方式，3D打印技術(shù)對(duì)于主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病腔內(nèi)治療的臨床教學(xué)具有重要的促進(jìn)意義和良好的應(yīng)用前景。

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R195

B

1671-1246（2016）24-0119-03

第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)海醫(yī)院1255專項(xiàng)課題（CH125543100）