3D打印在經(jīng)皮腎鏡手術(shù)教學(xué)培訓(xùn)中的應(yīng)用探索

鐘志斌 彭文標(biāo) 陳歡宇 王欣 呂騰榮 張波

[摘要] 目的 探究3D打印在經(jīng)皮腎鏡手術(shù)教學(xué)培訓(xùn)中的應(yīng)用效果。方法 選擇8例經(jīng)影像學(xué)確診為腎結(jié)石的患者CT資料，使用計算機輔助設(shè)計并經(jīng)3D打印機用不同顏色樹脂材料打印出實物腎臟模型。對比兩組未實際操作經(jīng)皮腎鏡手術(shù)醫(yī)師（每組各4人），經(jīng)傳統(tǒng)模具法培訓(xùn)學(xué)習(xí)經(jīng)皮腎鏡與3D打印法培訓(xùn)學(xué)習(xí)經(jīng)皮腎鏡6個月后，完成同等數(shù)量（12例）的經(jīng)皮腎鏡手術(shù)穿刺建立通道時間、清石率、出血量。結(jié)果 6個月后，與經(jīng)傳統(tǒng)模具法培訓(xùn)學(xué)習(xí)的醫(yī)師相比，經(jīng)3D打印法培訓(xùn)的醫(yī)師手術(shù)穿刺所需針數(shù)更少，建立通道時間更快速，出血量更少，清石率更高，其中在通道建立耗時、出血量及清石率方面，組間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)論 采用3D打印法制作的腎臟模型培訓(xùn)可以在經(jīng)皮腎鏡手術(shù)學(xué)習(xí)曲線初期強化醫(yī)師的通道設(shè)立理念，取得更快速、安全的培訓(xùn)效果。

[關(guān)鍵詞] 3D打印技術(shù)；傳統(tǒng)模具法；經(jīng)皮腎鏡手術(shù)；教學(xué)；培訓(xùn)

[中圖分類號] R699.2 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1672-5654（2019）02（b）-0146-02

泌尿系結(jié)石病一直是我國常見病、多發(fā)病，泌尿系結(jié)石患者大約占我國不同級別醫(yī)院住院患者的30%～70%。隨著人民醫(yī)療意識的提高，以及檢查手段的進步，其中腎結(jié)石發(fā)病率據(jù)統(tǒng)計目前可達到37.5%～42.7%[1]。經(jīng)皮腎鏡碎石術(shù)是目前國內(nèi)開展最為主流的手術(shù)治療腎結(jié)石的方法，不僅因為其可以處理直徑>2 cm的較大結(jié)石，也因為其碎石效率最高、創(chuàng)傷/療效比最接近理想等優(yōu)勢[2-3]。但是，目前年輕醫(yī)師及新開展此類手術(shù)的醫(yī)療單位的經(jīng)皮腎鏡手術(shù)培訓(xùn)卻經(jīng)常不盡如人意。學(xué)習(xí)經(jīng)皮腎鏡手術(shù)醫(yī)師初期遇到的困擾無疑是保證能最大化取石的通道設(shè)計；合理的通道設(shè)計不僅能以更短截的距離到達目標(biāo)腎盞，而且會保證更高的清石效率，這些都是傳統(tǒng)方法的模具培訓(xùn)法培訓(xùn)醫(yī)師所難以達到的效果[4]。因此，為深入研究3D打印腎結(jié)石病例樹脂腎臟模型用于培訓(xùn)經(jīng)皮腎鏡手術(shù)醫(yī)師的效果，該研究對比了分別采用普通模具法和3D打印法培訓(xùn)經(jīng)皮腎鏡手術(shù)操作醫(yī)師的效果，初步結(jié)果報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

觀察對象為古鎮(zhèn)人民醫(yī)院泌尿外科的中青年醫(yī)師8人，均為男性，均無職稱，且均無經(jīng)皮腎鏡手術(shù)或類似手術(shù)實際操作經(jīng)歷；將觀察對象隨機分為兩組，普通模具組年齡32～40歲，平均年齡（36.1±4.2）歲；3D打印法組年齡31～41歲，平均年齡（34.9±3.9）歲。兩組醫(yī)師基本資料均差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

1.2 培訓(xùn)方法

傳統(tǒng)模具采用5～7枚直徑約2～4 cm自制橡膠水囊包埋入約10 cm厚度工業(yè)明膠中制成，并保證自制水囊直徑及包埋深度變化分布合理。3D打印法模型制作的原始數(shù)據(jù)由8名腎結(jié)石患者CT薄層掃描獲得。由3名實驗效果評價指導(dǎo)醫(yī)師分別給普通模具組與3D打印法組醫(yī)師講解經(jīng)皮腎鏡基礎(chǔ)超聲定位穿刺步驟及通道設(shè)計理念；其中普通模具組醫(yī)師采用傳統(tǒng)法模具，3D打印法組醫(yī)師采用3打印法模具進行實際操作教學(xué)，兩組各進行6個月共144 h的模擬穿刺操作。

1.3 觀察指標(biāo)

統(tǒng)計培訓(xùn)完成的6個月內(nèi)兩組醫(yī)師各完成的12例經(jīng)皮腎鏡手術(shù)，記錄建立通道所需穿刺針數(shù)、通道建立耗時、術(shù)中出血量、清石率。

1.4 統(tǒng)計方法

采用SPSS 10.0統(tǒng)計學(xué)軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料均使用均數(shù)±標(biāo)準差（x±s）表示，組間比較采用t檢驗，取α=0.05為檢驗水準，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

相較于普通模具組，3D打印法組建立通道時間更快速，穿刺針數(shù)更少，出血量更少，清石率更高，其中在通道建立耗時、出血量及清石率方面，組間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

3 討論

該次研究所采用的3D打印技術(shù)，亦稱疊加成型技術(shù)、快速原型技術(shù)，其本質(zhì)是一種增材制造方式，是以數(shù)字構(gòu)模為基礎(chǔ)，使用各類可粘合的材料通過折疊式制造工序，實現(xiàn)逐層打印增材制造[5]。3D打印技術(shù)具有制造周期短、精度高等諸多優(yōu)點，針對醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用場景來講其最獨特的優(yōu)點是能提供個性化的解決方案[6-7]。目前外科的應(yīng)用伴隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查技術(shù)的發(fā)展，多采用CT或MRI掃描獲得的原始數(shù)據(jù)，通過計算機輔助設(shè)計（CAD）實現(xiàn)掃描所得到的影像從2維轉(zhuǎn)為3維，再通過3D打印機實現(xiàn)輸出。其中CAD軟件目前常用的有VisualSFM、Mimics等，其中Mimics應(yīng)用最廣。

該次研究主要評價采用3D打印出實際腎結(jié)石病例的腎臟模型用于經(jīng)皮腎鏡手術(shù)的應(yīng)用前景，對比傳統(tǒng)模具培訓(xùn)，3D打印法培訓(xùn)確能在手術(shù)學(xué)習(xí)曲線早期更利于以一種更接近手術(shù)操作實際體驗的方式來完成醫(yī)師培訓(xùn)。更重要的是，3D打印法培訓(xùn)可以更直觀地讓醫(yī)師體會經(jīng)皮腎鏡穿刺通設(shè)計的精髓，而不僅僅如傳統(tǒng)模具法那樣，簡單鍛煉了穿刺手法和技巧。在隨后的手術(shù)考核中，3D打印法組更少的出血量、更高的清石率都體現(xiàn)了通道建立的合理性，說明3D打印法培訓(xùn)手術(shù)醫(yī)師要更勝一籌。而且采用3D打印法更注意結(jié)合體表固定定位標(biāo)志尋找技巧應(yīng)用于手術(shù)穿刺步驟中，這在兩組建立通道所需針數(shù)和通道建立時間上3D打印法培訓(xùn)手術(shù)醫(yī)師表現(xiàn)更優(yōu)異[8-10]。

綜上所述，采用3D打印法在培訓(xùn)經(jīng)皮腎鏡手術(shù)醫(yī)師這方面已經(jīng)初現(xiàn)優(yōu)勢。但本項研究也存在入組對比的醫(yī)師數(shù)量少、參與手術(shù)效果評估的例數(shù)少等不足，期待在今后的研究中，更加完善這些不足。

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（收稿日期：2018-11-12）