尹華斌，范天奇，孟 通，張永興，林龍帥，趙慶華，宋滇文

1 上海交通大學附屬第一人民醫(yī)院骨科， 上海 200080；2 北京大學第三醫(yī)院骨科， 北京 100191

脊柱腫瘤外科學是脊柱外科學與腫瘤學的交叉學科，具有疾病譜復雜多樣、疾病特點均一性差、治療手段繁多等特點[1]。另一方面，由于脊柱本身結構的特殊性和復雜性，脊柱腫瘤在手術方案制定和手術操作方面的難度也較大[2]。目前，針對脊柱腫瘤外科的臨床教學同樣受困于上述學科特點，因此如何正確診斷脊柱腫瘤、制定合理的治療策略、熟悉手術操作已經成為脊柱腫瘤外科教學的重點和難點。

隨著醫(yī)學影像、計算機輔助設計與制造、快速數字化成型等技術的快速發(fā)展，3D打印技術已初步應用于臨床醫(yī)學領域[3]。在脊柱腫瘤的臨床診治和手術操作方面，3D打印技術加速了其向標準化、精細化、個性化和數字化方向的發(fā)展[4]。

3D打印技術可以完美重現(xiàn)個體化的解剖結構[5]，從理論上可以適用于脊柱腫瘤外科的復雜性和異質性，但是目前并無相關研究對其在脊柱腫瘤外科學教學中的應用進行報道。因此，該研究意在探索3D打印技術在脊柱腫瘤外科學的應用，并在病例分析能力考核和教學效果評估兩個方面對其效果進行分析。

1 材料與方法

1.1 研究對象

上海市第一人民醫(yī)院為南京醫(yī)科大學七年制臨床醫(yī)學專業(yè)學生的定點實習單位。該研究針對南京醫(yī)科大學七年制學生開展。選擇40名南京醫(yī)科大學2011級、2012級七年制臨床醫(yī)學專業(yè)學生作為研究對象，隨機分為實驗組和對照組，實驗組20名學生，引入3D打印技術進行脊柱腫瘤外科學的教學；對照組20名學生，采用傳統(tǒng)教學模式進行教學。教學時間為4周，在實習過程中無學生因事假或病假中途退出實習。

1.2 研究方法

所有實習學生均由教學經驗豐富的主治醫(yī)師或主治醫(yī)師以上職稱的教師教學。所有教學病例均基于臨床真實脊柱腫瘤病例，進行教學實踐、練習和能力評估。傳統(tǒng)的教學方式以課堂教學、教學查房和影像學閱片為主要形式，采用講授法、病例分析教學法對疾病進行講解，對手術方案與手術要點進行分析。

引入3D打印技術的脊柱腫瘤外科學教學采用“簡短理論講授+3D成像輔助影像學分析+3D打印模型輔助手術方案介紹”的綜合教學模式。簡短理論講授：帶教教師針對疾病特點與手術相關知識及常見注意事項進行講解；3D成像輔助影像學分析：在帶教教師指導下，學生4人一組進行分組教學，通過斷層掃描和3D成像進行影像學分析，闡述疾病特點，制定診療方案。在分析過程中，帶教教師及時糾正各類分析錯誤，培養(yǎng)學生在學習初期掌握理論知識、構建正確的臨床思維；3D打印模型輔助手術方案要點介紹：帶教教師組織學生利用3D打印模型，直觀分析所列舉的病例，制定手術方案，同時引導學生對手術入路、解剖結構進行分析。根據仿真的解剖結構，講解術區(qū)解剖要點和術中風險、注意事項，提升學生處理術中操作風險的能力。

實習階段結束后，科室教學小組根據在院病例考核學生的病例分析能力評估教學效果。病例分析能力考核通過對臨床癥狀、體征、影像學檢查的分析擬定診療方案，同時考核學生對手術風險、術區(qū)局部解剖和術后常見并發(fā)癥等的理解(百分制考卷)。

教學效果評估采用問卷調查的形式來考察學生對脊柱腫瘤外科教學的滿意程度，包括學習興趣、直觀體驗、理論知識理解和面對復雜手術信心四個方面，各方面單獨打分，滿分為一百分，并根據考核結果進行評價分析。

1.3 統(tǒng)計學方法

2 結果

2.1 病例分析能力考核

病例分析考核采用試卷考試的形式，實驗組學生平均成績?yōu)?82.65±6.011)分，對照組學生平均成績?yōu)?77.60±8.094)分，實驗組學生成績高于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.031)。

2.2 教學效果評估

教學效果評估采用學習直觀體驗、學習興趣、理論知識理解和面對復雜手術自信心四個方面進行評判。通過對兩組數據的分析發(fā)現(xiàn)，引入3D打印輔助教學方式使實驗組學生在學習直觀體驗(P=0.037)、學習興趣(P=0.001)、理論知識理解(P=0.011)和面對復雜手術自信心(P=0.002)四個方面明顯優(yōu)于采用傳統(tǒng)教學方法的學生，如表1所示。

表1 兩組實習學生教學效果評估比較

3 討論

骨腫瘤是常見的肌肉骨科系統(tǒng)腫瘤之一。2017年，美國預計新增骨腫瘤患者3 260人，接近1 550人因此而死亡[6]。脊柱腫瘤作為一類相對特殊的骨腫瘤，占全身骨腫瘤的6.6%～8.8%[7]，主要分為原發(fā)性和轉移性腫瘤，其中原發(fā)性脊柱腫瘤以良性侵襲性及惡性腫瘤居多；轉移性脊柱腫瘤是常見的脊柱腫瘤類型，常繼發(fā)于肺癌、乳腺癌、前列腺癌等惡性腫瘤，是腫瘤患者常見的死亡因素[8]。由于脊柱腫瘤呈侵襲性生長，極易造成椎體病理性骨折，導致患者出現(xiàn)神經功能障礙，甚至引起癱瘓、死亡，嚴重影響患者的生活和生存質量[9]。近年來，隨著醫(yī)學檢測手段和治療方式的提高，越來越多的惡性腫瘤患者的生存期得到延長，進而導致更多的惡性腫瘤發(fā)生脊柱轉移，對人類生命和社會經濟所造成的巨大危害日益凸顯，脊柱腫瘤外科學就在這樣的背景下逐漸形成。脊柱腫瘤外科屬于新興學科，是脊柱外科學與腫瘤學相交叉而形成的學科，臨床醫(yī)學專業(yè)學生、甚至臨床一線醫(yī)師對其了解較少[1]。另一方面，脊柱腫瘤患者常初診于骨科普通門診；脊柱轉移癌患者均合并其他臟器惡性腫瘤，常就診于腫瘤科、呼吸科、乳腺外科、泌尿外科等其他原發(fā)腫瘤科室。所以，如何正確診斷脊柱腫瘤、制定合理的治療策略、熟悉手術操作已成為臨床醫(yī)學教學中的重點和難點。

3D打印技術起源于19世紀末，興起于20世紀80年代末，主要基于材料累加概念和疊層制造方法，在計算機的有效控制下，整合計算機輔助設計(com- puter-aided design，CAD)模型、計算機斷層掃描(com- puted tomography，CT)、核磁共振(magnetic resonan- ceimaging，MRI)等數據，將材料精確堆積、數字化制造，從而將設計思維轉化成物理試驗模型[10]。近些年，3D 打印快速成型技術快速發(fā)展，目前國內外出現(xiàn)了很多針對醫(yī)療領域的3D打印產品，國內各大醫(yī)院也開始采用3D打印技術來制作各類定制模型以便指導手術治療，同時彌補青年醫(yī)師在早期不能實際操作的不足[11-12]。

該研究通過引入3D打印技術，術前建立脊柱腫瘤高仿真模型，旨在輔助手術操作的同時，提升教學質量。不同于僅有幾種常見疾病的臨床教學，脊柱腫瘤外科學具有疾病譜復雜多樣、疾病特點均一性差、治療手段繁多等特點，增加了臨床教學的難度[1]。學生須掌握大量的脊柱腫瘤疾病譜知識和各疾病的發(fā)病特點，進而制定診療計劃。對于脊柱腫瘤外科學中轉移性腫瘤章節(jié)的教學須依托其他瘤種的治療，因此該研究選擇七年制臨床醫(yī)學學生為研究對象，是在其掌握基本臨床醫(yī)學知識之后的繼續(xù)教育。另外，具體手術部位的解剖結構不同，脊柱節(jié)段的處理難度也存在差異，特別是枕頸部、上頸椎、頸胸椎移行區(qū)、胸腰椎移行區(qū)等，復雜的解剖結構和力線改變都影響手術的難度和風險[13]。同時，手術室嚴格的無菌觀念也限制了青年醫(yī)師術中觀摩的人數和視野，導致手術的學習曲線延長[14]。課題組將3D打印技術引入脊柱腫瘤的外科教學中，通過運用斷層+三維成像技術，建立脊柱腫瘤高仿真模型，可以使學生更直觀地了解脊柱腫瘤疾病的臨床特點及局部解剖，幫助學生分析臨床病例，制定診療計劃，提高學生的學習興趣、增加對脊柱腫瘤的直觀印象和加深對疾病知識的理解。另一方面，脊柱本身解剖結構復雜，腫瘤血供豐富，與毗鄰組織聯(lián)系緊密，手術往往耗時長、難度大、出血多、風險高，這也會影響學生對手術的理解，增加學生的消極情緒，降低學習的積極性[15]。而3D打印模型可以在術前模擬手術操作過程，給學生一個直觀、立體的三維概念，再配合術中仔細的觀察，可以更加深入的理解脊柱腫瘤手術的知識，增加面對復雜手術的信心。該研究的結果顯示，與傳統(tǒng)教學方法相比，引入3D打印技術的教學方式對脊柱腫瘤外科的教學具有一定的優(yōu)勢，不但可顯著提高病例分析能力考核的成績，且在直觀體驗、學習興趣、理論知識理解和面對 復 雜手術信心等方面也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學法，從而肯定了3D打印技術在教學應用中的價值。

當然，3D打印技術仍處于發(fā)展階段，打印出的模型并不能完美還原脊柱腫瘤的所有解剖細節(jié)。例如：對于細節(jié)及軟組織顯示不佳，所以，在教學中還需與其他影像學檢查結合使用才能更好地發(fā)揮3D打印模型的優(yōu)勢。

總之，在脊柱腫瘤外科教學中運用3D打印技術，可以提高教學質量，提升教學效果，具有良好的實用性和發(fā)展?jié)摿?。各醫(yī)院脊柱腫瘤外科可積極嘗試引入3D打印技術于臨床教學中，提高教學效果，為我國脊柱腫瘤外科輸送合格的專業(yè)人才。