初曉陽，鄒 璇，鄒敬才，于開濤

由于頭面部位置暴露，是武器打擊的主要部位，顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷在戰(zhàn)爭中發(fā)生率極高，且涉及的解剖結(jié)構(gòu)多且復(fù)雜，所以傷情多嚴(yán)重且復(fù)雜，是戰(zhàn)傷減員的重要組成部分，嚴(yán)重影響部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。如果對顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷救治不及時(shí)或不恰當(dāng)，可能會(huì)危害傷員生命，或?qū)T的面容、頜面部功能及后期生活質(zhì)量都有較大影響。我國地方醫(yī)院在頜面外科創(chuàng)傷的?？铺幹盟捷^高，但是在戰(zhàn)場救助、院前救助和院內(nèi)急救等方面仍較發(fā)達(dá)國家存在較大差距，對軍事衛(wèi)勤人員進(jìn)行顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷救治的教育培訓(xùn)是提升我軍戰(zhàn)場救治能力、衛(wèi)勤保障能力的迫切需求。3D打印技術(shù)近年發(fā)展迅速，該技術(shù)首次應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代。在過去的10年中，隨著3D打印技術(shù)關(guān)鍵專利的到期，3D打印機(jī)的成本和尺寸迅速下降，允許其在牙科和醫(yī)療領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用[1]。在醫(yī)療領(lǐng)域中，3D打印技術(shù)可用于制作低成本的個(gè)性化假肢、生物相容性好的植入體及生物打印等[2-3]，在口腔科3D打印應(yīng)用更加廣泛，如口腔修復(fù)、口腔正畸、口腔頜面外科等，也較多用于口腔教學(xué)中，主要是為了了解正常解剖學(xué)或外科手術(shù)模擬[1，4]。筆者認(rèn)為可以將模擬顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷的3D打印模型作為該類戰(zhàn)傷救治的教學(xué)模型。

1 顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷的救治特點(diǎn)及目前教學(xué)現(xiàn)狀

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，由于顱頜面部缺乏有效的保護(hù)，成為武器攻擊的主要目標(biāo)之一，隨著武器精準(zhǔn)性的提高，顱頜面損傷在戰(zhàn)創(chuàng)傷中的比例也逐漸增加。例如，在第一次世界大戰(zhàn)中美國士兵頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷占所有戰(zhàn)傷的比例約為12%，第二次世界大戰(zhàn)中約為15%[5]，而在1982—2005年的戰(zhàn)爭統(tǒng)計(jì)中，頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷的比例高達(dá)40%[6]。

由于顱頜面部特殊且復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷的救治處理不當(dāng)不僅可能威脅傷病員的生命，也會(huì)影響愈合后的外形和功能。面部疤痕、骨折畸形、軟組織缺損和面神經(jīng)損傷等都會(huì)引起面部畸形和功能障礙，將嚴(yán)重影響傷病員的生活質(zhì)量及導(dǎo)致嚴(yán)重的心理、社交障礙。但是，我軍針對顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)救治水平，如現(xiàn)場救助、院前救助和院內(nèi)急救方面同發(fā)達(dá)國家尚有較大差距，針對這方面的教學(xué)也相對薄弱。根據(jù)顧曉明教授[7]報(bào)道，國內(nèi)具有較高治療水平的醫(yī)院收治頜面創(chuàng)傷患者1/2以上是陳舊性的，遺留的骨折錯(cuò)位愈合、骨不連、感染、功能障礙和面部畸形等處理都非常棘手，造成這些情況的主要原因是顱頜面戰(zhàn)創(chuàng)傷救治的教育和訓(xùn)練水平不高，亟需培養(yǎng)更多、更專業(yè)的顱頜面戰(zhàn)創(chuàng)傷救治的外科醫(yī)師。培養(yǎng)更專業(yè)的外科醫(yī)師需要更多的實(shí)踐，但是在培訓(xùn)階段的醫(yī)師接觸的多是正常的、無損傷的標(biāo)本組織，能夠接觸真實(shí)顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷標(biāo)本或病患機(jī)會(huì)較少，而3D打印技術(shù)就為解決這一問題提供了很好的途徑，可以建立顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷病患的CT掃描等數(shù)據(jù)庫，全國共享，在醫(yī)師培訓(xùn)時(shí)根據(jù)需要提取打印相關(guān)的顱頜面部創(chuàng)傷病患3D模型，供教學(xué)使用，更加真實(shí)直觀。

2 3D打印制作顱頜面戰(zhàn)傷模型的步驟

3D打印模型的數(shù)據(jù)可以通過計(jì)算機(jī)斷層掃描[8]、磁共振成像[9]和超聲影像[10]獲得，使用的是醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)成像和通信(data imaging and communications in medicine，DICOM)數(shù)據(jù)。對于顱面外傷，大部分的圖像是由計(jì)算機(jī)斷層掃描獲得的（圖1）。因此，顱面戰(zhàn)創(chuàng)傷可以建立顱面損傷的DICOM檔案庫。對顱頜面戰(zhàn)創(chuàng)傷DICOM數(shù)據(jù)使用分割和網(wǎng)格生成工具進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的鑲嵌語言(STL)文件進(jìn)行打印。通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造(CAD/CAM)軟件程序，可以對顱頜面戰(zhàn)創(chuàng)傷立體光刻（stereolithography，STL）文件進(jìn)行修改。對打印的模型進(jìn)行編號，以便日后追蹤，在顱頜面戰(zhàn)創(chuàng)傷救治培訓(xùn)中也可多次打印。也可以在原有的顱頜面戰(zhàn)創(chuàng)傷STL文件上創(chuàng)建新的裂縫，模擬更加復(fù)雜多樣的戰(zhàn)創(chuàng)傷情況。然后將文件加載到打印機(jī)通信軟件中，如Up Studio軟件，與3D打印機(jī)進(jìn)行通訊，定義打印設(shè)置和打印所需的支架（圖2）。打印時(shí)可以設(shè)置模型質(zhì)量和所需的打印時(shí)間，根據(jù)教學(xué)需要，設(shè)定按不同比例及層厚條件下進(jìn)行打印。然后用3D打印機(jī)進(jìn)行打印，較低成本的3D打印機(jī)為基于熔融沉積建模技術(shù)的快速原型機(jī)，使用丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或聚乳酸(PLA)為原料，在降低打印成本的同時(shí)又保證了模型的精準(zhǔn)度。打印出來的3D模型必須使用鑷子清理多余部分，如打印支撐區(qū)域。由于3D打印模型模擬的是骨骼結(jié)構(gòu)，如果需要模擬如顳下頜關(guān)節(jié)軟骨部分時(shí)需要添加樹脂結(jié)構(gòu)，以便最大程度更精確的模擬牙齒咬合情況。

圖1 CT檢查掃描得到的顴骨骨折顱骨三維重建

圖2 3D打印通信軟件建模形成的3D打印前顱骨模型

圖3 3D打印顴骨骨折顱骨模型正面及側(cè)面觀

圖4 3D打印顴骨骨折顱骨模型45°及冠狀觀

利用1例面中部外傷伴顴骨骨折臨床病例，利用3D打印方法打印出損傷模型（圖3、4），可以清晰的看出骨折線及骨折后顴骨出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的情況。并將其用于學(xué)生的教學(xué)當(dāng)中，單純的教課書描述及2D圖片的展示很難讓學(xué)生充分理解顴骨骨折可能出現(xiàn)的顴骨體骨折向內(nèi)下移位、旋轉(zhuǎn)、眶下緣向下、張口受限等臨床表現(xiàn)，但是結(jié)合顴骨骨折的3D打印模型，學(xué)生均表示結(jié)合教科書及3D模型對顴骨骨折有了更加清楚的認(rèn)識，希望以后可以有更多類型頜面部骨折的3D模型。

3 3D打印技術(shù)用于顱頜面戰(zhàn)傷教學(xué)的優(yōu)勢

3.1 降低教育成本 現(xiàn)代戰(zhàn)爭中戰(zhàn)傷救治工作有著不同于常規(guī)戰(zhàn)爭的鮮明特點(diǎn)：①傷員增多，時(shí)空分布復(fù)雜；②新概念武器的應(yīng)用和核、化、生物武器導(dǎo)致致傷因素增多，傷類、傷型增多，傷情復(fù)雜；③野戰(zhàn)條件下環(huán)境艱苦，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)；④準(zhǔn)確把握傷類、傷部、傷因、傷勢、傷情，及時(shí)采取有效的救治措施[11]。對新傷類、傷型，要求有專門的救治技術(shù)實(shí)施救治。面對新軍事變革的需要，戰(zhàn)傷救治工作仍然若干問題：①搜尋傷員不夠現(xiàn)代化；②通氣、止血、包扎、固定、后送等急救器材不配套；③信息化管理落后；④中青年外科醫(yī)師缺乏實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，平時(shí)對戰(zhàn)傷救治的培訓(xùn)不足，易犯許多不應(yīng)犯的錯(cuò)誤，如：不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣道堵塞；不能正確使用止血帶；包扎傷口不牢靠而發(fā)生松脫；未作固定的情況下就進(jìn)行搬運(yùn)；清創(chuàng)切口小，深層壞死組織清除不徹底，甚至所有火器傷傷口均作早期縫合[12]。

以上這些因素都決定需要更加專業(yè)、訓(xùn)練有素的外科戰(zhàn)傷救助醫(yī)師，醫(yī)師的培訓(xùn)需要加大教育資源的投入，外科專業(yè)人才的培養(yǎng)需要大量標(biāo)本模型等，目前3D打印成本逐漸下降，可以降低外科人才培養(yǎng)成本。3D打印模型質(zhì)量輕巧，所有模型都方便運(yùn)輸。

3.2 適應(yīng)顱頜面戰(zhàn)創(chuàng)傷教學(xué)的復(fù)雜性 顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷救治的教學(xué)不僅包括戰(zhàn)場急救，也包括傷員后送后創(chuàng)傷救治和新技術(shù)的快速和準(zhǔn)確應(yīng)用，及創(chuàng)傷愈合后畸形修復(fù)、缺損部位的贗復(fù)等。如顱頜面外科技術(shù)、顯微外科技術(shù)、堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定技術(shù)、正頜外科技術(shù)、復(fù)合組織瓣修復(fù)技術(shù)、植骨技術(shù)、牽張成骨技術(shù)、頜面種植贗復(fù)技術(shù)等。如此眾多的復(fù)雜技術(shù)，可見顱頜面戰(zhàn)創(chuàng)傷教學(xué)的復(fù)雜多樣性，但是3D打印技術(shù)可以根據(jù)不同的教學(xué)需要，對DICOM數(shù)據(jù)做出調(diào)整改變，適應(yīng)顱頜面戰(zhàn)創(chuàng)傷教學(xué)內(nèi)容，滿足不同教學(xué)內(nèi)容的需要。

3D打印用于顱頜面創(chuàng)傷教學(xué)最主要優(yōu)點(diǎn)是為處理損傷部位異常的解剖結(jié)構(gòu)提供了可能性。不同于僅有正常組織結(jié)構(gòu)的尸體標(biāo)本，通過對顱頜面損傷3D打印模型的觸摸觀察，可以提高醫(yī)師對復(fù)雜的顱頜面損傷病理解剖的理解，對不同頜骨骨折類型的觀察理解骨折可能的對咬合的影響。如對顴骨骨折3D打印模型的觀察，可以發(fā)現(xiàn)患者顴骨骨折并伴有重要移位，由于顴弓和下頜骨喙突之間的沖突，會(huì)導(dǎo)致張口受限。再如下頜骨骨折3D打印模型，可以直觀的觀察到咬合的變化，骨折對側(cè)的咬合早接觸及骨折同側(cè)的開牙合。這些都是正常解剖結(jié)構(gòu)的組織標(biāo)本不能展示的。

目前較多院校采用了模式教學(xué)（problem based learning，PBL）對提高本科生病的認(rèn)知和臨床思維能力有一定的幫助[13]。也有研究將PBL教學(xué)法運(yùn)用在顱頜面救治教學(xué)中[14]，在教學(xué)過程中結(jié)合3D打印，學(xué)生可以直接參與到模型的設(shè)計(jì)、打印以及通過CAD軟件自行對模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)觀察，并進(jìn)行實(shí)際的測量、評估，完成手術(shù)模擬，在此過程中建構(gòu)新知和技能，增加學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，提高其自主解決問題能力。本研究認(rèn)為也可以將PBL教學(xué)模式與3D打印技術(shù)相結(jié)合，運(yùn)用到顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷救治的教學(xué)中，并會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行相關(guān)對比研究。

隨著時(shí)代及新技術(shù)不斷發(fā)展，我軍針對戰(zhàn)創(chuàng)傷救治的教學(xué)方法也應(yīng)隨之進(jìn)步，3D打印技術(shù)用于顱頜面部戰(zhàn)創(chuàng)傷救治教學(xué)不僅可以降低教學(xué)成本，也大大提高教學(xué)效率及水平，希望我軍可以與時(shí)俱進(jìn)，培養(yǎng)更多合格外科軍醫(yī)人才，滿足我軍平、戰(zhàn)時(shí)“保健康、保打贏”的基本要求。