張 章，王 磊，郭松林，王 棟，陰繼凱

空軍軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院普通外科一病區(qū)(血管外科)， 西安 710038

血管外科是近年來從普外科逐漸衍生并發(fā)展出來的一門新興學(xué)科。隨著血管外科疾病發(fā)病率的迅速上升，國內(nèi)很多醫(yī)院已經(jīng)開展了血管外科專業(yè)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，但目前大多數(shù)醫(yī)學(xué)院校血管外科專業(yè)人才培養(yǎng)速度相對滯后，造成專科人才極度稀缺。由于血管外科的專業(yè)性強(qiáng)，大部分術(shù)種為風(fēng)險(xiǎn)高、難度大的三級、四級手術(shù)，隨著微創(chuàng)理念的普及，腔內(nèi)治療已成為血管外科的主要手術(shù)方式。與傳統(tǒng)手術(shù)相比，腔內(nèi)手術(shù)很難在保證手術(shù)安全的前提下，讓學(xué)生有更深刻和直觀的感受，這也是造成人才培養(yǎng)困難的原因之一。主動脈疾病是血管外科的常見危重疾病，在以往的教學(xué)實(shí)踐中，大多通過術(shù)前閱讀CT片或重建三維圖像等進(jìn)行測量、評估并講解手術(shù)原理和過程，學(xué)生需要較強(qiáng)的空間想象能力才能理解病變的解剖學(xué)特點(diǎn)，很難對“看不見、摸不著”的病變主動脈產(chǎn)生深刻認(rèn)識，更無法獲得對手術(shù)操作的直接認(rèn)知和直觀感受，在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并限制了教學(xué)效果。因此，血管外科專業(yè)人才培養(yǎng)面臨著教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)、專業(yè)發(fā)展快而人才培養(yǎng)相對滯后的困境。如何在現(xiàn)有的條件下，使血管外科臨床教學(xué)變得更直觀高效，是現(xiàn)階段亟待解決的問題。

3D打印興起于20世紀(jì)80年代末，又稱快速成型(rapid prototyping)技術(shù)，近年來該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[1]。我們將患者術(shù)前CT等影像學(xué)數(shù)據(jù)經(jīng)處理后直接打印出3D實(shí)體模型，使病變組織的解剖結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)一目了然，并利用模型進(jìn)行體外模擬操作，采用此教學(xué)方法，不僅提高了學(xué)生對主動脈疾病的興趣和認(rèn)識程度，同時(shí)強(qiáng)化了實(shí)踐技能，在一定程度上解決了主動脈疾病在血管外科臨床教學(xué)中所面臨的諸多困難。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取2016年1月至2017年1月在第四軍醫(yī)大學(xué)(現(xiàn)空軍軍醫(yī)大學(xué))唐都醫(yī)院普外科一病區(qū)(血管外科)進(jìn)修、規(guī)范化培養(yǎng)、輪轉(zhuǎn)生及研究生共60人，所有研究對象均為非血管外科專業(yè)或?qū)ρ芡饪评碚摕o深入了解者。入組對象隨機(jī)分為2組(每組30人)，一組為傳統(tǒng)教學(xué)組，另一組為3D打印教學(xué)組。

1.2 研究方法

將列入教學(xué)使用的患者CTA數(shù)據(jù)采用DICOM格式導(dǎo)出，用Minics和Unigraphics NX軟件進(jìn)行后處理，使用空軍軍醫(yī)大學(xué)3D打印研究中心自行研制的醫(yī)用3D打印機(jī)進(jìn)行1 ∶ 1層疊打印，所用軟性材料為聚氨酯(polyurethane),硬性材料為聚乳酸(polyla- ctice acid,PLA)。體外模擬所用的胸主、腹主動脈支架輸送器由上海微創(chuàng)醫(yī)療器械有限公司饋贈。用于教學(xué)的病例共6例(主動脈夾層3例，腹主動脈瘤3例)，在進(jìn)行3D打印前均告知患方并簽署知情同意書。

兩個教學(xué)組的基礎(chǔ)理論教學(xué)方法相同，由指定的同一名教師上課，使學(xué)生首先了解主動脈疾病(主動脈瘤、主動脈夾層)的發(fā)病原理、臨床表現(xiàn)、分型、病程進(jìn)展、影像學(xué)特點(diǎn)、腔內(nèi)治療、圍手術(shù)期管理等內(nèi)容?；A(chǔ)理論教學(xué)完成后按照分組分別進(jìn)行后續(xù)的深入教學(xué)。兩個教學(xué)組長均為臨床經(jīng)驗(yàn)豐富的高年資主治醫(yī)師。教學(xué)前均熟悉教學(xué)大綱要求，并對教學(xué)內(nèi)容做標(biāo)準(zhǔn)化處理，以減少因帶教因素所帶來的統(tǒng)計(jì)偏倚。

傳統(tǒng)教學(xué)組：患者入院后，受訓(xùn)學(xué)生全程參與患者管理及診療過程，學(xué)習(xí)并討論病例、教學(xué)查房，術(shù)前根據(jù)患者主動脈CTA資料進(jìn)行測量分析并討論制定手術(shù)方案，結(jié)合CTA重建圖像分析術(shù)中可能會遇到的難點(diǎn)及并發(fā)癥；由帶教教師畫圖、講解解剖圖譜并觀看模擬動畫了解手術(shù)過程，全程參觀手術(shù)。

3D打印教學(xué)組：除完成傳統(tǒng)教學(xué)組內(nèi)容外，還需結(jié)合術(shù)前根據(jù)患者CTA數(shù)據(jù)打印的主動脈1 ∶ 1模型進(jìn)行詳細(xì)講解，熟悉主動脈病變和解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，術(shù)前使用支架輸送器和3D打印軟性模型進(jìn)行手術(shù)過程模擬訓(xùn)練(如圖1所示)。

圖1 3D打印病變主動脈模型

教學(xué)結(jié)果評價(jià)：教學(xué)結(jié)束后對兩組學(xué)生進(jìn)行考核和問卷調(diào)查?？己酥笜?biāo)包括：專業(yè)知識、復(fù)雜病變解剖結(jié)構(gòu)掌握、基本操作及腔內(nèi)手術(shù)器具熟悉程度，問卷調(diào)查使用中文版SEEQ調(diào)查表(student's evalua- tions of educational quality)，對整體教學(xué)效果和教學(xué)滿意度進(jìn)行評價(jià)，用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，組間采用t檢驗(yàn)，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

如表1所示，我們對兩組學(xué)生的教學(xué)效果進(jìn)行了比較；采取閉卷考試和操作考試(均為百分制)評估學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況，使用問卷調(diào)查表評估教學(xué)滿意度。與傳統(tǒng)教學(xué)組相比，3D打印教學(xué)組在專業(yè)知識、主動脈夾層復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)方面的考核成績更優(yōu)(93.3±4.2 vs. 85.2±3.7；95.1±3.3 vs. 89.2±3.5，P<0.05)，對各種腔內(nèi)手術(shù)器具更熟悉(97.9±2.0 vs. 80.7±5.8，P<0.05)。在模擬操作考核中，3D打印教學(xué)組學(xué)生的基本操作更為精準(zhǔn)和熟練(91.8±5.1 vs. 77.5±6.9，P<0.05)，通過問卷調(diào)查結(jié)果分析，3D打印教學(xué)組的教學(xué)滿意度較傳統(tǒng)教學(xué)組更高(98.5±1.5 vs. 92.5±4.5，P<0.05)。通過對比，我們認(rèn)為將3D打印模型運(yùn)用于血管外科主動脈疾病的臨床教學(xué)是可行的，并可以取得較傳統(tǒng)教學(xué)方式更好的教學(xué)效果。

表1 兩組教學(xué)模式教學(xué)效果評價(jià)分析

3 討論

隨著血管外科近年來的蓬勃發(fā)展，如何提高臨床教學(xué)效果一直是困擾學(xué)科建設(shè)和后續(xù)人才培養(yǎng)的課題。主動脈疾病是血管外科常見病，起病急、進(jìn)展迅速、類型多樣、解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高是該類疾病的共同特點(diǎn)；腔內(nèi)治療具有微創(chuàng)、簡便的優(yōu)點(diǎn)，但由于介入操作嚴(yán)重依賴各種耗材和設(shè)備，在臨床教學(xué)中如何讓學(xué)生對疾病和手術(shù)產(chǎn)生更直觀的認(rèn)識并深入掌握手術(shù)原理和技巧，是臨床教學(xué)需要解決的重點(diǎn)問題。以往的教學(xué)模式很難使學(xué)生充分認(rèn)識主動脈疾病的三維空間結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，所有的術(shù)前規(guī)劃和手術(shù)方案制定也嚴(yán)重依賴CTA等影像數(shù)據(jù)，特別是對一些短瘤頸、重度扭曲、累及重要分支的主動脈疾病，不僅學(xué)生難以掌握，對術(shù)者的空間結(jié)構(gòu)理解和想象能力也有較高要求。

3D打印重建技術(shù)為上述問題提供了一個較好的解決方式。術(shù)前打印出精細(xì)的實(shí)體模型，可在最大程度上還原病變部位在體內(nèi)的情況，在教學(xué)中可通過對模型的測量和分析使學(xué)生在最短時(shí)間內(nèi)掌握主動脈疾病的病理生理特點(diǎn)，對復(fù)雜瘤頸、成角畸形、真假腔判別等解剖特征產(chǎn)生更深刻直觀的理解。此外，利用模型進(jìn)行手術(shù)模擬演示和操作，能夠讓學(xué)生初步認(rèn)識和掌握該技術(shù)的要點(diǎn)，同時(shí)充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使以往枯燥的學(xué)習(xí)過程變得更加生動有趣，提高了臨床教學(xué)的效果和效率。該研究中，3D打印教學(xué)組較傳統(tǒng)教學(xué)組的教學(xué)滿意度更高，理論考核及操作考核等成績更優(yōu)，充分說明該教學(xué)法具有傳統(tǒng)教學(xué)法所不具備的優(yōu)勢。近年來，3D打印技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，諸多國外研究者已使用該方法進(jìn)行主動脈疾病的術(shù)前評估和分析[2-3]，并肯定了其對手術(shù)的指導(dǎo)意義；而在教學(xué)領(lǐng)域，國內(nèi)外也有部分學(xué)者進(jìn)行了嘗試和探索[4-5]，證實(shí)了其在臨床教學(xué)中的巨大潛力[6-7]。

綜上所述，該研究證實(shí)將3D打印重建應(yīng)用于臨床教學(xué)是可行且有效的，在提高教學(xué)效果的同時(shí)兼顧了精細(xì)化、實(shí)踐化和實(shí)用性等臨床教學(xué)要求；3D打印模型制作迅速且成本低廉，在不增加教學(xué)實(shí)施難度和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的基礎(chǔ)上，不但使術(shù)前評估更便捷和精準(zhǔn)，也克服了傳統(tǒng)教學(xué)中需要依靠學(xué)生發(fā)揮空間想象能力的缺點(diǎn)，能充分激發(fā)學(xué)生對血管外科的學(xué)習(xí)積極性和從事該專業(yè)的熱情，加強(qiáng)年輕醫(yī)師對主動脈疾病的認(rèn)識和理解，并提高其對手術(shù)技巧的掌握能力和自信心。因此，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于各類主動脈疾病教學(xué)，是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的良好補(bǔ)充，在臨床教學(xué)中有廣闊的應(yīng)用前景，有利于血管外科?？迫瞬排囵B(yǎng)，并能在一定程度上加快學(xué)科建設(shè)的速度和水平。