梁敬心 廖 鑫 倪 永 劉永茂 王 博 孫先躍

（貴州醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院 貴州凱里 556000）

3D 打印技術(shù)是指以數(shù)字模型數(shù)據(jù)文件為基礎(chǔ)，通過可黏合材料，采用逐層打印原理，將藍(lán)本轉(zhuǎn)化為實(shí)物，從而進(jìn)行模型制作的技術(shù)。其源于20 世紀(jì)90 年代，始用于航空和土木工程事業(yè)，近年來已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。[1]神經(jīng)外科是一類專業(yè)化相對(duì)較強(qiáng)、較復(fù)雜的學(xué)科，講究三維立體結(jié)構(gòu)化空間和立體定位，傳統(tǒng)的二維影像學(xué)照片和解剖學(xué)圖譜教學(xué)存在一定局限，如何有效地進(jìn)行臨床教學(xué)是一直以來需要突破的重點(diǎn)。因此，有研究提出將3D 打印模具技術(shù)應(yīng)用于臨床教學(xué)中，并實(shí)踐得到良好反饋，為臨床教學(xué)方式提供了一條新道路。本研究就3D 打印模具技術(shù)應(yīng)用在神經(jīng)外科顱內(nèi)病變血管臨床教學(xué)中進(jìn)行探討，深入研究臨床實(shí)習(xí)學(xué)生的相關(guān)理論知識(shí)及實(shí)踐能力，現(xiàn)報(bào)告如下：

一、資料與方法

（一）一般資料

本研究選取在2020 年4 月至2021 年9 月于我院神經(jīng)外科實(shí)習(xí)的本科臨床專業(yè)學(xué)生，包括臨床見習(xí)和實(shí)習(xí)學(xué)生共62人，將學(xué)生隨機(jī)分為對(duì)照組和觀察組，每組31 人。兩組學(xué)生的一般資料對(duì)比無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）：對(duì)照組，男生5名，女生26 名，年齡范圍介于20—24 歲，均值為22.04±1.57歲；觀察組，男生8 名，女生23 名，年齡范圍介于20—25歲，均值為22.13±1.55 歲。

納入標(biāo)準(zhǔn)：全日制本科院校臨床專業(yè)四年級(jí)學(xué)生；所有學(xué)生均對(duì)研究知情并同意開展研究，已自愿簽署相關(guān)知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：中途退出實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)，未能完成全部課程者；實(shí)習(xí)期間有關(guān)課程缺席≥3 次者。

（二）方法

1.對(duì)照組：采用傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)教學(xué)模式，即采用一般二維平面的影像學(xué)照片及解剖學(xué)圖譜進(jìn)行教學(xué)。

2.觀察組：采用3D 打印模具技術(shù)教學(xué)模式，具體為：

首先選取我院神經(jīng)外科具有代表性的神經(jīng)顱內(nèi)病變患者的影像資料作為3D 打印仿真模具的資料數(shù)據(jù)，分別是基底動(dòng)脈梭形動(dòng)脈瘤、大腦前動(dòng)脈動(dòng)脈瘤和頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄，獲取患者的數(shù)字減影血管造影（DSA）影像資料，將數(shù)據(jù)以醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信（DICOM）格式存檔；然后采用MIMICS 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行3D 切分，導(dǎo)出為標(biāo)準(zhǔn)模板庫（STL）格式文件；[2]最后，用3D 打印機(jī)打印出患者顱內(nèi)血管畸形情況模具，由老師審查3D 模具的實(shí)際情況，利用3D 模具進(jìn)行展示授課，進(jìn)行顱內(nèi)病變血管的位置、大小、形態(tài)和載瘤動(dòng)脈情況的講解，開展神經(jīng)外科解剖實(shí)體教學(xué)及神經(jīng)外科手術(shù)教學(xué)。

（三）觀察指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

統(tǒng)計(jì)兩組學(xué)生的課程理論學(xué)習(xí)、實(shí)習(xí)實(shí)踐的情況以及學(xué)生對(duì)教學(xué)的評(píng)價(jià)。

所有統(tǒng)計(jì)情況均采用我院內(nèi)部設(shè)計(jì)的調(diào)查問卷進(jìn)行評(píng)分，滿分為100 分，分?jǐn)?shù)越高證明學(xué)生的學(xué)習(xí)情況越好。評(píng)測內(nèi)容有：①神經(jīng)外科學(xué)的課程理論學(xué)習(xí)掌握程度，包括有神經(jīng)外科顱內(nèi)病變或血管性疾病等?？浦R(shí)了解、疾病判斷、臨床癥狀表現(xiàn)以及神經(jīng)微創(chuàng)外科治療原則等。②神經(jīng)外科顱內(nèi)病變血管的實(shí)習(xí)實(shí)踐情況，包括顱內(nèi)動(dòng)脈瘤解剖步驟、手術(shù)導(dǎo)管塑形以及神經(jīng)手術(shù)緊急處理措施等。③學(xué)生在臨床教學(xué)前后的總體情況，包括臨床思維活躍度、實(shí)踐操作準(zhǔn)確度及理論和實(shí)習(xí)結(jié)合緊密度等。④調(diào)查學(xué)生對(duì)教學(xué)的評(píng)價(jià)，包括課堂出勤率、課堂參與度以及課堂滿意度。

（四）統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采取SPSS22.0 工具處理兩組所得數(shù)據(jù)，應(yīng)用均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、百分比等完成描述性統(tǒng)計(jì)，計(jì)量資料與計(jì)數(shù)資料以、率表示，分別采用t、χ2檢驗(yàn)，若P＜0.05 表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

二、結(jié)果

（一）兩組學(xué)生的神經(jīng)外科學(xué)的課程理論學(xué)習(xí)掌握程度

觀察組的各項(xiàng)神經(jīng)外科學(xué)的課程理論學(xué)習(xí)掌握程度均優(yōu)于對(duì)照組（P＜0.05），見表1。

表1 兩組學(xué)生的神經(jīng)外科學(xué)的課程理論學(xué)習(xí)掌握程度對(duì)比（分，）

表1 兩組學(xué)生的神經(jīng)外科學(xué)的課程理論學(xué)習(xí)掌握程度對(duì)比（分，）

（二）兩組學(xué)生的神經(jīng)外科顱內(nèi)病變血管的實(shí)習(xí)實(shí)踐情況

觀察組的各項(xiàng)神經(jīng)外科顱內(nèi)病變血管的實(shí)習(xí)實(shí)踐情況均優(yōu)于對(duì)照組（P＜0.05），見表2。

表2 兩組學(xué)生的神經(jīng)外科顱內(nèi)病變血管的實(shí)習(xí)實(shí)踐情況對(duì)比（分，）

表2 兩組學(xué)生的神經(jīng)外科顱內(nèi)病變血管的實(shí)習(xí)實(shí)踐情況對(duì)比（分，）

（三）學(xué)生在臨床教學(xué)前后的總體情況

兩組學(xué)生在教學(xué)后的臨床思維活躍度、實(shí)踐操作準(zhǔn)確度及理論和實(shí)習(xí)結(jié)合緊密度均得到顯著改善，而觀察組的各項(xiàng)評(píng)分均優(yōu)于對(duì)照組（P＜0.05），見表3。

表3 學(xué)生在臨床教學(xué)前后的總體情況對(duì)比（分，）

表3 學(xué)生在臨床教學(xué)前后的總體情況對(duì)比（分，）

（四）兩組學(xué)生對(duì)教學(xué)的評(píng)價(jià)

觀察組的課堂出勤率、課堂參與度及課堂滿意度均顯著優(yōu)于對(duì)照組（P＜0.05），見表4。

表4 兩組學(xué)生對(duì)教學(xué)的評(píng)價(jià)對(duì)比（分，）

表4 兩組學(xué)生對(duì)教學(xué)的評(píng)價(jià)對(duì)比（分，）

結(jié)語

神經(jīng)外科一直是臨床醫(yī)學(xué)上的重點(diǎn)學(xué)科，近年來腦血管疾病的發(fā)病率呈上升趨勢，多種腦血管疾病的主要治療方式為手術(shù)治療，要求的專業(yè)性及復(fù)雜度較高，對(duì)于臨床教學(xué)而言是一個(gè)難題。目前，神經(jīng)外科本科臨床教學(xué)多使用傳統(tǒng)的二維影像學(xué)照片和解剖學(xué)圖譜教學(xué)，近年來改進(jìn)并使用的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也只能幫助醫(yī)學(xué)生從視覺上進(jìn)行體會(huì)和理解。我國較早應(yīng)用3D 打印模具技術(shù)于神經(jīng)外科的學(xué)者成功構(gòu)建了3D 全顱底及顱頸交界區(qū)畸形模具，[3]另外或?qū)⒃摷夹g(shù)應(yīng)用于單純的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤教學(xué)，對(duì)顱底及顱頸交界區(qū)和動(dòng)脈瘤的手術(shù)教學(xué)有新的突破。但目前3D 打印模具技術(shù)在我國的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尤其神經(jīng)外科的應(yīng)用仍處于起步狀態(tài)。

本研究應(yīng)用3D 打印模具技術(shù)在神經(jīng)外科顱內(nèi)病變血管的臨床教學(xué)，主要是通過3D 打印模具技術(shù)來制作示范、訓(xùn)練的模具，輔助教學(xué)。首先將真實(shí)的臨床數(shù)據(jù)資料轉(zhuǎn)化為三維空間模型，制作出等同比例的真實(shí)的腦解剖模型和顱內(nèi)腫瘤、腦血管病等臨床常見的病變模型，為臨床理論學(xué)習(xí)和手術(shù)技能訓(xùn)練課程教學(xué)做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備，提供教學(xué)和手術(shù)演練所需的可視化教具；利用模具進(jìn)行講解、傳授臨床知識(shí)點(diǎn)，更可安排醫(yī)學(xué)生在等比例的模具上進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，實(shí)施關(guān)鍵真實(shí)的手術(shù)步驟，親身感受到手術(shù)的過程；通過拆分顱腦模型，幫助醫(yī)學(xué)生建立三維結(jié)構(gòu)意識(shí)，直觀地了解顱內(nèi)各腦室、功能區(qū)、神經(jīng)核團(tuán)的毗鄰及動(dòng)靜脈循環(huán)走行等知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合解剖圖譜和影像學(xué)照片與病變部位去認(rèn)識(shí)疾病，加深記憶；還可將理論病例病程同模具展示的實(shí)際病變結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步了解疾病的發(fā)生及發(fā)展經(jīng)過。本研究經(jīng)過不同的臨床教學(xué)，結(jié)果顯示，觀察組的各項(xiàng)神經(jīng)外科學(xué)的課程理論學(xué)習(xí)掌握程度及實(shí)習(xí)實(shí)踐情況均顯著優(yōu)于對(duì)照組。神經(jīng)外科作為難度大、復(fù)雜性高的臨床專科，需要開展的手術(shù)主要為顱內(nèi)解剖，而顱腦作為人體最為復(fù)雜且操作準(zhǔn)確性要求極高的器官部位，要求手術(shù)執(zhí)行者必須選擇最為適合的手術(shù)入路及進(jìn)行最為準(zhǔn)確的手術(shù)操作。[4]然而，每位患者的病情狀況不同，發(fā)生病變的部位區(qū)域亦有所變化，因此，每次手術(shù)均須為患者選擇正確的最佳手術(shù)入路，避免手術(shù)發(fā)生意外，并盡量縮短手術(shù)時(shí)間及降低手術(shù)難度。[5]對(duì)于投身臨床工作的醫(yī)療人員而言，神經(jīng)外科實(shí)習(xí)學(xué)生的臨床理論知識(shí)掌握及實(shí)踐能力十分重要，是保障實(shí)際外科手術(shù)安全開展的基礎(chǔ)，尤其要求學(xué)生需扎實(shí)把握解剖結(jié)構(gòu)等方面的知識(shí)。[6]傳統(tǒng)沿用的臨床圖譜教學(xué)，主要通過圖表、視頻等方式來向?qū)W生傳授書本的理論知識(shí)，學(xué)生無法進(jìn)行真實(shí)、直觀的臨床實(shí)踐體驗(yàn)，課堂不僅枯燥乏味，學(xué)生也無法真正、獨(dú)立地進(jìn)行相關(guān)的解剖過程，所學(xué)知識(shí)比較片面；臨床雖然有采用大體解剖的學(xué)習(xí)模式來幫助學(xué)生深入學(xué)習(xí)，但國內(nèi)的大體資源缺乏，供臨床實(shí)習(xí)生實(shí)踐觀摩的機(jī)會(huì)不多；另外，大體經(jīng)過長時(shí)間的福爾馬林浸泡其部分組織已發(fā)生變化，尤其影響到顱內(nèi)的細(xì)小血管與神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。[7]3D 打印模具技術(shù)的優(yōu)勢在于其可有效還原真實(shí)的人體顱內(nèi)結(jié)構(gòu)，包括血管分析、神經(jīng)通路、腦組織成分、骨質(zhì)位置等，有利于學(xué)生仔細(xì)觀察人體的顱內(nèi)結(jié)構(gòu)，全面認(rèn)識(shí)到神經(jīng)外科的解剖結(jié)構(gòu)及疾病特征等；不僅如此，3D 打印模具技術(shù)使得臨床相關(guān)實(shí)踐操作具有重復(fù)性，學(xué)生可進(jìn)行反復(fù)實(shí)踐學(xué)習(xí)，并在3D 模具上模擬手術(shù)操作。[8]另一方面，本研究在兩組學(xué)生教學(xué)后的臨床思維活躍度、實(shí)踐操作準(zhǔn)確度及理論和實(shí)習(xí)結(jié)合緊密度的對(duì)比結(jié)果上顯示，觀察組的各項(xiàng)評(píng)分均優(yōu)于對(duì)照組，提示3D 打印模具技術(shù)可有助于醫(yī)學(xué)生形成良好的臨床思維，進(jìn)而提高其實(shí)踐能力，并可很好地將理論及實(shí)踐聯(lián)合。最后，觀察組的課堂出勤率、課堂參與度及課堂滿意度均高于對(duì)照組。神經(jīng)外科學(xué)涉及多學(xué)科，知識(shí)點(diǎn)分布廣，教學(xué)任務(wù)重，致使剛投入臨床實(shí)習(xí)的醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性下降，無法完全配合課堂及學(xué)習(xí)。而3D 打印模具技術(shù)增加了學(xué)習(xí)的興趣性，使得醫(yī)學(xué)生可提高動(dòng)手率，激發(fā)其對(duì)臨床學(xué)習(xí)的熱情，從而提高其課堂出勤率、參與度，同時(shí)更獲得學(xué)生對(duì)課堂的滿意度。

綜上所述，應(yīng)用3D 打印模具技術(shù)于神經(jīng)外科臨床教學(xué)中可有效地鞏固醫(yī)學(xué)生對(duì)臨床理論知識(shí)的掌握，提高實(shí)習(xí)實(shí)踐的能力，幫助醫(yī)學(xué)生掌握專業(yè)醫(yī)學(xué)知識(shí)并有效地與臨床實(shí)際操作結(jié)合，增加教學(xué)積極性、學(xué)習(xí)熱情，值得推廣。