田曉軍，邱 敏，顏 野，劉 茁，馬潞林

(北京大學第三醫(yī)院，北京 100191)

3D打印(Three Dimensional Printing)技術是基于三維數(shù)字模型，形成一個三維物體，目前主要用于骨科、口腔科、婦科等[1-3]，但該技術在泌尿外科中的應用還未廣泛開展。在教學方面，3D打印技術從設計到實施的過程可以滿足教學需求，使學生或低年資醫(yī)師對解剖結構、手術設計、疾病特征等有了更加清晰、直觀、形象的認識，從而達到更具實效性、實用性的教學目的[4]。本研究選取1例腎錯構瘤患者，并制作相應的3D患側腎臟模型，對3D打印技術在泌尿外科教學中的應用進行初步研究。

一、資料與方法

1．一般資料。 本組1例左腎錯構瘤，行后腹腔鏡左腎部分切除術。納入2015年于北京大學第三醫(yī)院參與大外科一階段規(guī)范化培訓的住院醫(yī)師共106名。其中包含第一年住院醫(yī)師32名，第二年住院醫(yī)師34名以及第三年住院醫(yī)師40名。

2．方法與設計。 術前泌尿系CT平掃+增強檢查，影像后處理：提取患者CT檢查的D1COM格式文件，使用mimics 17.0數(shù)據處理軟件進行后處理。人工去除腎臟周圍脂肪組織，保留并重建腎動脈、腎靜脈、集合系統(tǒng)和輸尿管，區(qū)分正常腎臟和占位組織，并對腎臟模型進行縱切、橫切等不同斷面重建，以顯示腫瘤部位及其與周圍結構的關系。然后打印3D模型。住院醫(yī)師閱片測試：將住院醫(yī)師隨機分為A，B兩組，A組住院醫(yī)師僅通過院內影像歸檔信息系統(tǒng)(Picture Archiving and Communication Systems,PACS)查看增強CT，B組住院醫(yī)師可同時查閱CT影像和3D打印模型；閱片結束后，兩組住院醫(yī)統(tǒng)一回答針對該患者局部解剖情況設計的試題。最后讓A組住院醫(yī)查看3D打印模型，并接受3D打印技術的自擬問卷滿意度調查。統(tǒng)計分析：應用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學分析。對A/B兩組住院醫(yī)的答題正確率等分類變量進行卡方檢驗，比較A/B兩組間差異。

二、結 果

根據既定參數(shù)及設定，制備出2只聚乳酸腎臟剖面模型，以及1只四色光敏樹脂模型，其中動脈和腫物為紅色，靜脈為藍色，皮質為透明，腎盂輸尿管為紫色，通過皮質可以觀察腎臟內部結構。所有模型均為等比打印。

針對該例患者血管解剖及腫物特點，設計了包含4道選擇題的問卷，A、B兩組共計106名住院醫(yī)師分別按程序獨立完成了問卷(見表1)?？傮w上看A組住院醫(yī)師正確率低于B組，且存在統(tǒng)計學差異(P=0.008，精確樣本卡方檢驗)。但如果以具體問題為細分，可以發(fā)現(xiàn)A、B兩組的差異主要源于問題一(P<0.05)和問題二(P<0.05)，即設計腎動脈分支數(shù)目及靜脈和腎盂相對位置關系的判斷。而對于涉及腫物相對于腎臟整體的位置關系時，兩組間并未表現(xiàn)出明顯差異(問題三，P=0.105；問題四，P=0.088)。上述結果表明3D打印模型，對腎門部位的精細解剖關系闡述更為清晰明確。

表1 北京大學第三醫(yī)院外科住院醫(yī)師3D打印與CT閱片對比學習問卷測試結果

A組完成第一輪答題之后，得以接觸到3D打印腎臟模型，比對PACS系統(tǒng)進行閱片。完成二次閱片和實物比對后，56名住院醫(yī)師獨立填寫了3D打印滿意度問卷(見表2)。

表2 A組住院醫(yī)師對3D打印模型的滿意度評分(0-10分)分)

三、討 論

3D打印技術本質上是一種增材制造技術，是通過計算機先把二位影像學數(shù)據轉化為三維通用數(shù)據，再將三維通用數(shù)據轉換為噴頭路徑數(shù)據的制造過程。醫(yī)學3D打印技術在近幾年開始迅猛發(fā)展[5-6]。醫(yī)學3D打印具有精確化、個性化、具體化等特點，已經廣泛應用于骨科、成形科和泌尿科[7]等相關領域。

本研究重點將3D打印技術應用于泌尿外科教學研究。通過選擇典型病例，來探究住院醫(yī)師通過3D打印技術對于不同類型解剖結構的闡述能力。從結果上看，接觸3D打印模型組的住院醫(yī)師答題正確率明顯高于僅接觸CT片的住院醫(yī)，這在總體上是存在統(tǒng)計學差異的。臨床醫(yī)師通過判讀CT片就大致能夠掌握確切信息，而對于諸如血管等精細結構的重建，則不能通過CT斷層片獲取足夠精確的信息。而此種情況下，接近實體的3D打印模型，就能發(fā)揮出明顯的優(yōu)勢。

3D打印技術，其實對于臨床大夫來說并不陌生。例如我院采用的GE影像學整體解決方案，在提供CT斷層片的同時，也會對主要動脈、腎盂進行簡單的三維重建[8]。其實這種重建，本身就是3D打印技術的核心步驟，本研究中使用的3D重建技術，從數(shù)據源來說，與醫(yī)院PACS系統(tǒng)同源，但本例腎臟模型經過資深臨床醫(yī)師進行數(shù)字建模，能夠清晰、明確的顯示腎動脈、腎段一級和二級分支動脈，能夠完整保留集合系統(tǒng)，完整展示腎臟實質和腫瘤基底的內在位置關系，且經過光敏樹脂打印的模型基本上100%還原了數(shù)字模型的特征，因此從臨床效用來說，比傳統(tǒng)3D重建向前跨越了一大步[9-10]。

通過本文研究，可以發(fā)現(xiàn)人腦對于CT斷層影像的三維重建能力是有限的，這種能力的上限隨著臨床經驗的增加而拓展，但對于精細結構的判斷，往往存在不足?；谂R床個體化影像信息的3D打印等比模型，能夠直觀、實時、多維度真是還原真實解剖結構，作為提高住院醫(yī)師臨床閱片能力的培訓手段，擁有巨大前景。