3D打印技術在專訓醫(yī)師中上胸椎椎弓根螺釘置入技術培訓中的應用

許煒，劉鐵龍，楊興海，魏海峰，趙劍，肖建如

海軍軍醫(yī)大學附屬長征醫(yī)院骨腫瘤科,上海 200003

后路經(jīng)椎弓根螺釘固定技術 (Transpedicular Screw Fixation，TPSF)是脊柱外科較常用的關鍵技術之一[1]。目前，TPSF在胸腰段和腰椎已經(jīng)成熟且廣泛應用于各種脊柱疾病的治療，并取得了良好的療效[2-4]。但在中上胸椎，由于其特殊的椎弓根橫徑較小和周圍重要的毗鄰結(jié)構(gòu)的解剖特點，初學者學習具有較大的難度，不利于該技術的推廣應用[5-6]。?？漆t(yī)師規(guī)范化培訓作為畢業(yè)后醫(yī)學教育的第二階段，是醫(yī)學生成長為合格臨床醫(yī)師的必經(jīng)之路，對保證臨床醫(yī)師專業(yè)水準和醫(yī)療服務質(zhì)量具有極為重要的作用，具有不可替代性，國際醫(yī)學界對此已形成共識[7-8]。3D打印技術作為一種新興的應用技術,可以通過不同性質(zhì)和顏色的多種材料構(gòu)建物理三維模型。目前，研究顯示輔助使用3D打印物理三維模型,可以有效提高手術的安全性。該研究擬通過3D打印技術，對手術節(jié)段進行建模并打印出與實體1:1等大的實體中上胸椎模型。?？婆嘤栣t(yī)生通過術前在3D打印中上胸椎模型上模擬椎弓根螺釘置入，熟悉確定準確的入針點及相關標志、方向和深度，并評價此種教學方式的效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取該院進行專科醫(yī)師培訓的2014-2017級學員，共計30名。入組學員隨機分為實驗室和對照組。實驗組學員通過3D打印中上胸椎實體模型進行模擬椎弓根螺釘置入后進行手術操作，對照組通過傳統(tǒng)教學方法學習相關知識后進行手術操作。3D打印脊柱模型根據(jù)患者術前影像學檢查結(jié)果按1:1進行構(gòu)建。術前影像學檢查與圖像采集，包括X線、CT平掃+增強、MRI平掃+增強等。將影像學資料以Dicom 3.0格式導入計算機，依據(jù)術前影像的結(jié)構(gòu)，建立數(shù)字3D實體模型。

1.2 效果評價

設計閉卷考核試卷，內(nèi)容上胸椎椎弓根螺釘進釘?shù)奈恢谩⒎较?、深度已?jīng)椎弓周邊重要解剖結(jié)構(gòu)的空間位置關系。通過閉卷考試比較兩組學員對知識的掌握情況。設計評分量表，包括學習興趣、學習效率、提高分析解決能力、提高臨床思維能力、提高理論聯(lián)系實際能力、團隊合作能力、語言溝通能力和綜合能力培養(yǎng)等8個方面。將學員對于授課情況的滿意度分為5個等級：不滿意1分、不太滿意2分、一般3分、較滿意4分、非常滿意5分。以無記名問卷調(diào)查的方式評價兩組學員對各自教學方式的滿意情況，進行兩組間的比較。

1.3 統(tǒng)計方法

采用SPSS 18.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料用（±s）表示，采用 t檢驗。 P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

入組學員均為男性，實驗組和對照組學員年齡分別為（30.53±2.07）歲和（31.47±1.81）歲，兩組學員年齡差異無統(tǒng)計學意義（P=0.20）。兩組學員分別完成學習后，進行閉卷考試評估其對知識的掌握情況，實驗室和對照組的平均考試成績分別為（83.93±8.93）分和（74.93±11.93）分，兩組間差異有統(tǒng)計學意義（P=0.03）。通過問卷調(diào)查，對學員課程滿意度進行評估。實驗組學員在學習興趣、學習效率、提高分析解決能力、提高臨床思維能力、提高理論聯(lián)系實際能力、團隊合作能力、語言溝通能力和綜合能力培養(yǎng)等8個方面均顯著優(yōu)于對照組學員（P＜0.05）。詳見表1。

表1 實驗組與對照組學員學習滿意度比較[（±s），分]

表1 實驗組與對照組學員學習滿意度比較[（±s），分]

項目 實驗組 對照組t值 P值學習興趣學習效率提高分析解決能力提高臨床思維能力提高理論聯(lián)系實際能力團隊合作能力語言溝通能力綜合能力培養(yǎng)4.13±0.83 3.87±0.83 3.87±0.92 4.13±0.99 3.93±0.96 4.40±0.74 4.20±0.68 4.00±0.93 3.07±1.44 2.53±1.06 2.67±1.23 3.33±1.18 3.07±1.16 3.07±1.03 3.13±1.13 2.73±1.10 2.49 3.83 3.02 2.02 2.23 4.07 3.15 3.41 0.02 0.00 0.01 0.05 0.03 0.00 0.00 0.00

3 討論

醫(yī)學教育是由醫(yī)學院校教育、畢業(yè)后醫(yī)學教育和繼續(xù)醫(yī)學教育組成的連續(xù)統(tǒng)一體。一個完整的畢業(yè)后醫(yī)學教育，應當是住院醫(yī)師規(guī)范化培訓和專科醫(yī)師規(guī)范化培訓的有機結(jié)合。上海市從2013年啟動開展?？漆t(yī)師規(guī)范化培訓工作，旨在培養(yǎng)綜合素質(zhì)全面，專業(yè)素質(zhì)過硬的?？漆t(yī)師，從而提升上海各級醫(yī)療機構(gòu)臨床醫(yī)師的整體素質(zhì)。脊柱外科作為外科學重要的分支，是?？漆t(yī)師規(guī)范化培訓的重要學科之一。后路經(jīng)椎弓根螺釘固定技術(Transpedicular Screw Fixation，TPSF)是脊柱外科較常用的關鍵技術之一 。在中上胸椎，由于其特殊的椎弓根橫徑較小和周圍重要的毗鄰結(jié)構(gòu)的解剖特點，初學者學習具有較大的難度，不利于該技術的推廣應用。

3D打印技術是一種快速成型技術，它以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等高分子可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體[9]。由于3D打印技術具有較強的三維直觀性，在骨科領域中已經(jīng)廣泛應用于骨腫瘤、復雜骨盆骨折、髖部發(fā)育異常及骨折、脊柱畸形及損傷、肢體畸形和假體制作等方面。本研究采用高精度上胸椎脊柱3D打印模型用于?？漆t(yī)師在上胸椎椎弓根螺釘置釘技術的培訓。相比較于傳統(tǒng)教學方法，基于3D打印脊柱模型的教學方法更加直接、有效、生動的將上胸椎椎弓根螺釘置釘技術細節(jié)展現(xiàn)在受訓者面前。

雖然基于3D打印技術在專科培訓醫(yī)師中上胸椎椎弓根螺釘置入技術培訓中的具有一定優(yōu)勢，但仍有不足之處：①3D打印脊柱模型制作需要一定的專業(yè)知識，目前的打印材料硬度較高，置入椎弓根阻力較大。②單純3D打印模型雖能較好模擬脊柱本身的解剖結(jié)構(gòu)，但是脊柱周圍肌肉、血管已經(jīng)神經(jīng)結(jié)構(gòu)等不能完全模擬，與實際手術操作可能具有一定差異。

該研究探索性將3D打印技術應用于脊柱外科手術技能培訓。盡管這一新的教學模式存在一定不足之處，但受到大部分教員和學生的歡迎，取得了顯著的教學效果。將繼續(xù)完善此項教學模式，希望在臨床教學工作中深入推廣，真正讓更多的醫(yī)學生收益。

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