孫偉 蔡錚 黃瑾翔 洪新杰

摘要：目的? 將3D打印教具應(yīng)用于神經(jīng)外科顱腦腫瘤亞專(zhuān)業(yè)的臨床教學(xué)中，探索該方法的教學(xué)效果。方法：隨機(jī)抽取在長(zhǎng)征醫(yī)院神經(jīng)外科神經(jīng)腫瘤病區(qū)輪轉(zhuǎn)的上海住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員進(jìn)入研究。按其輪轉(zhuǎn)先后順序進(jìn)行編號(hào)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 18.0隨機(jī)分組，試驗(yàn)組30人，對(duì)照組30人。挑選典型的鞍區(qū)垂體巨腺瘤、前床突腦膜瘤、三叉神經(jīng)鞘瘤、聽(tīng)神經(jīng)瘤病例，使用MRI增強(qiáng)掃描，數(shù)字成像及3D打印技術(shù)制成3D樹(shù)脂標(biāo)本。對(duì)照組采用單純常規(guī)教學(xué)法，試驗(yàn)組在此基礎(chǔ)上結(jié)合3D打印標(biāo)本進(jìn)行臨床帶教。對(duì)兩組學(xué)員的基本資料、出科考成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)比。結(jié)果： 兩組學(xué)員在性別、年齡、經(jīng)管病人數(shù)及教學(xué)滿(mǎn)意度方面無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p>0.05）;在出科理論考核成績(jī)方面，試驗(yàn)組82.6±1.1分，對(duì)照組75.8±0.7分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p<0.001）。結(jié)論： 3D打印技術(shù)對(duì)神經(jīng)外科神經(jīng)腫瘤亞專(zhuān)業(yè)教學(xué)效果有輔助促進(jìn)作用，具有良好的教學(xué)應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：三維;打印;教學(xué);神經(jīng)腫瘤

【中圖分類(lèi)號(hào)】R02??? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?? ?【文章編號(hào)】2107-2306（2019）03-033-02

神經(jīng)外科學(xué)神經(jīng)腫瘤亞學(xué)科具有專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，臨床病例復(fù)雜多變，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高等特征，同時(shí)，顱內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜精細(xì)。而對(duì)于顱內(nèi)解剖學(xué)知識(shí)的熟練掌握和術(shù)前手術(shù)入路的設(shè)計(jì)選擇則是開(kāi)展神經(jīng)腫瘤手術(shù)的基礎(chǔ)，這個(gè)過(guò)程需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的系統(tǒng)性訓(xùn)練。目前，傳統(tǒng)的住院醫(yī)師培訓(xùn)和手術(shù)計(jì)劃幾乎完全依賴(lài)于平面化的解剖圖譜、CT斷層成像和磁共振圖像。由于尸頭解剖在住院醫(yī)師臨床帶教中可操作性低，因此僅用二維圖像和書(shū)本文字是很難達(dá)到教學(xué)效果的。當(dāng)前，外科教育模式已逐漸由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的培訓(xùn)計(jì)劃向外科模型模擬訓(xùn)練進(jìn)行轉(zhuǎn)變，最近在骨科、血管外科的研究表明，外科模型可以有助于醫(yī)生解剖知識(shí)的學(xué)習(xí)并優(yōu)化外科手術(shù)，而3D打印在這個(gè)模式轉(zhuǎn)變過(guò)程中扮演著越來(lái)越重要的角色。本研究擬將3D打印教具應(yīng)用于神經(jīng)腫瘤亞專(zhuān)業(yè)的臨床教學(xué)中，探索該方法的教學(xué)效果。

1.對(duì)象與方法：

1.1 對(duì)象納入和排除方法：

隨機(jī)抽查在上海長(zhǎng)征醫(yī)院神經(jīng)外科神經(jīng)腫瘤病區(qū)輪轉(zhuǎn)的上海住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)基地學(xué)員進(jìn)入研究。研究的納入標(biāo)準(zhǔn)：1.長(zhǎng)征醫(yī)院外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)基地學(xué)員;2.非神經(jīng)外科專(zhuān)業(yè);3.至少經(jīng)管過(guò)一位神經(jīng)腫瘤患者。問(wèn)卷的排除標(biāo)準(zhǔn)：1.資料不完整;2.存在明顯錯(cuò)誤、前后矛盾而導(dǎo)致結(jié)果不可信。3.神經(jīng)外科本專(zhuān)業(yè)學(xué)員。

1.2 一般資料

從2015年1月至2019年1月，共60位學(xué)員在我科輪轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)，按其輪轉(zhuǎn)先后順序進(jìn)行編號(hào)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 18.0分組，試驗(yàn)組30人，對(duì)照組30人。被試者年齡24～29歲，平均（26.12±0.21）歲。女學(xué)員16人，男學(xué)員44人。

1.3 研究方法

由長(zhǎng)期承擔(dān)第二軍醫(yī)大學(xué)本科教學(xué)工作的兩位高年資醫(yī)師（含副主任醫(yī)師一名，主治醫(yī)師一名）向兩組學(xué)員進(jìn)行統(tǒng)一授課，兩組學(xué)員所處的教學(xué)環(huán)境相同，授課為小班制，每次4-6人，授課內(nèi)容為20分鐘的“顱腦解剖、顱內(nèi)常見(jiàn)腫瘤的臨床特點(diǎn)和治療原則”。課堂上結(jié)合幻燈、CT圖象、MRI圖像等講授。理論課結(jié)束后，兩組學(xué)員均參加日常查房、手術(shù)及圍手術(shù)期患者管理。試驗(yàn)組完成統(tǒng)一的授課后由一位主治醫(yī)師單獨(dú)進(jìn)行3D教具的帶教。挑選鞍區(qū)垂體巨腺瘤、前床突腦膜瘤、三叉神經(jīng)鞘瘤、聽(tīng)神經(jīng)瘤病例，使用1.5T磁共振成像系統(tǒng)（Philips，荷蘭）對(duì)患者頭顱進(jìn)行掃描。將所得數(shù)據(jù)錄入Mimics 15.0軟件（Materialise 公司，比利時(shí)）并進(jìn)行3D數(shù)字化模型建模，所得數(shù)字模型以“STL”格式輸入銀格3D打印機(jī)（SLA-l2，銀格3D打印實(shí)業(yè)公司，中國(guó)），使用Somos 8000 工業(yè)級(jí)光敏樹(shù)脂制作等比例模型[9]。學(xué)員們根據(jù)打印出來(lái)的骨折實(shí)物模型，加深對(duì)該部分患者病灶局部解剖、手術(shù)入路選擇的理解和學(xué)習(xí)。

1.4 結(jié)果評(píng)價(jià)

神經(jīng)外科神經(jīng)腫瘤亞專(zhuān)科輪轉(zhuǎn)期結(jié)束后（平均1月），對(duì)兩組學(xué)員進(jìn)行問(wèn)卷測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包括專(zhuān)業(yè)考核及一般調(diào)查，專(zhuān)業(yè)考核為一份總分100分的神經(jīng)腫瘤理論考卷，題型均為選擇題，主要包括顱腦的局部解剖（35分），顱內(nèi)常見(jiàn)腫瘤的臨床特點(diǎn)（25分），顱內(nèi)腫瘤的手術(shù)治療（40分）。一般調(diào)查內(nèi)容包括調(diào)查對(duì)象的年齡、專(zhuān)業(yè)、畢業(yè)年限、輪轉(zhuǎn)期間經(jīng)管神經(jīng)腫瘤患者數(shù)量及對(duì)教學(xué)的滿(mǎn)意度及建議等等。教學(xué)滿(mǎn)意度采用自制量表，根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查的一般原則制成，總分為100分，該量表由表頭、一般情況及20余個(gè)彼此有關(guān)系的問(wèn)題組成。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有的調(diào)查數(shù)據(jù)采用雙錄入法，并經(jīng)核查、校正，直至得到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)集。對(duì)數(shù)據(jù)錄入Excel軟件（office 2007，Microsoft公司，美國(guó)），結(jié)果表示為均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。所有數(shù)據(jù)均采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件（SPSS18.0，IBM公司，美國(guó)）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理（根據(jù)變量類(lèi)型選擇合適的檢驗(yàn)方法如方差齊性檢驗(yàn)、t檢驗(yàn)和卡方檢驗(yàn)）。P<0.05視為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.結(jié)果

試驗(yàn)組被試者年齡25～29歲，平均（26.10±0.39）歲，男性19人，占63%; 對(duì)照組被試者年齡25～29歲，平均（26.31±0.13）歲，男性25人，占83%。兩組在年齡、性別比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p>0.05）。經(jīng)管神經(jīng)腫瘤患者數(shù)：試驗(yàn)組人均經(jīng)管患者6.2±0.2例，對(duì)照組人均經(jīng)管病人6.6±0.2例，兩組數(shù)據(jù)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p>0.05）。專(zhuān)業(yè)課考核成績(jī)：試驗(yàn)組平均82.6±1.1分，對(duì)照組平均75.8±0.7分，兩組數(shù)據(jù)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p<0.001）。對(duì)臨床教員帶教的滿(mǎn)意度方面，試驗(yàn)組平均92.0±0.8分，對(duì)照組平均89.7±0.9分，兩組數(shù)據(jù)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p>0.05）。

3.討論

學(xué)習(xí)神經(jīng)解剖學(xué)教材是外科訓(xùn)練的重要第一步，但教科書(shū)圖像只提供了真實(shí)的三維解剖的二維靜態(tài)圖片。尸體解剖則受限于尸體的來(lái)源和數(shù)量，無(wú)法保證每名學(xué)員的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)因此，三維解剖腦模型同傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合應(yīng)用于臨床帶教，對(duì)于加深學(xué)員的解剖空間印象和提高臨床教學(xué)效果具有很有的促進(jìn)作用。

目前，3D打印已被越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用于神經(jīng)外科臨床教學(xué)，Mashiko等人從3D打印模型中建立各種動(dòng)脈瘤的中空彈性模型，并為學(xué)員提供機(jī)會(huì)，以了解動(dòng)脈瘤的性狀、確定夾閉方向、選擇合適的動(dòng)脈瘤夾，培訓(xùn)后的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果表明，學(xué)員發(fā)現(xiàn)這一教學(xué)有助于他們的理解顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的解剖結(jié)構(gòu)和治療方法。國(guó)內(nèi)的楊治榮團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)完成了側(cè)腦室解剖的3D模型，同時(shí)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用，并取得效果良好。黃慶團(tuán)隊(duì)則利用3D打印技術(shù)制作三維立體腦血管疾病模型，在臨床教學(xué)中起到了很好的作用。與傳統(tǒng)的教學(xué)模式比較，3D打印教具模型能使學(xué)員更直觀地理解顱內(nèi)腫瘤病變及與周?chē)B骨骨質(zhì)、神經(jīng)、血管的毗鄰關(guān)系和三維空間關(guān)系，同時(shí)可以激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合傳統(tǒng)的解剖圖譜和影像學(xué)圖像，提高學(xué)習(xí)效率，達(dá)到事半功倍的效果。

在這項(xiàng)研究中，我們探索了目前3D打印技術(shù)應(yīng)用于神經(jīng)外科神經(jīng)腫瘤亞專(zhuān)業(yè)臨床帶教應(yīng)用的潛力，并創(chuàng)建了個(gè)性化的顱內(nèi)腫瘤模型，以加深學(xué)員對(duì)于解剖學(xué)知識(shí)的理解及術(shù)前規(guī)劃。綜合起來(lái)，我們的模型制作簡(jiǎn)單，易于復(fù)制，材料成本大約人民幣500元，整個(gè)制作過(guò)程約需要24小時(shí)，其中12小時(shí)是完全自動(dòng)化的。它依賴(lài)于包括3D打印、成型和鑄造在內(nèi)的三步制造過(guò)程。3D打印可以使用二維橫斷面圖像通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的分層沉積來(lái)創(chuàng)建三維物體。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到它是一項(xiàng)強(qiáng)大的技術(shù)，從X射線(xiàn)、計(jì)算機(jī)斷層掃描和磁共振成像中可以很容易地獲得橫斷面圖像，有了這些圖像，病人專(zhuān)用的設(shè)備和解剖模型可以快速、方便、高效地打印出來(lái)。

但是，3D打印應(yīng)用于神經(jīng)外科臨床仍有一些不足，許多微小組織如血管和神經(jīng)、菲薄的組織如硬腦膜、和蛛網(wǎng)膜等無(wú)法通過(guò)打印實(shí)現(xiàn)，因此，3D打印無(wú)法脫離傳統(tǒng)的教學(xué)模式獨(dú)立存在，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和材料學(xué)技術(shù)的發(fā)展，3D打印必將在神經(jīng)外科臨床教學(xué)中發(fā)揮更重要的作用。