3D打印技術(shù)在髁狀突骨折教學(xué)中的應(yīng)用

譚漢提 韋堡升 黎明武 盧迪 羅翔

髁狀突是構(gòu)成顳下頜關(guān)節(jié)的重要結(jié)構(gòu)之一，該部位骨折約占下頜骨折的20%～50%[1-2]。髁狀突位置深，顯露困難，骨折形態(tài)千差萬(wàn)別，傳統(tǒng)影像學(xué)方法難以直觀了解復(fù)雜骨折情況，不僅是臨床治療的難題，也是口腔頜面外科學(xué)臨床實(shí)踐教學(xué)的難點(diǎn)。近年來(lái)，3D 打印技術(shù)廣泛開(kāi)展，不僅應(yīng)用到復(fù)雜骨折臨床治療之中[3-4]，它還用于骨科復(fù)雜骨折的教學(xué)，如髖臼骨折[5-6]，為復(fù)雜骨折的教學(xué)提供了新的技術(shù)，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有很大幫助[7-8]。2016 年5 月—2018 年4 月，本科室將3D 打印技術(shù)應(yīng)用于髁狀突骨折的臨床教學(xué)，并與傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行比較，初步探討其教學(xué)效果，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 對(duì)象與方法

1.1 教學(xué)對(duì)象與方法

選取口腔全科專業(yè)規(guī)培醫(yī)生及五年制口腔醫(yī)學(xué)本科實(shí)習(xí)生作為研究對(duì)象共50 名。其中男24 名，女26 名。納入及排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）身體健康，按照教學(xué)計(jì)劃正常完成相關(guān)理論課學(xué)習(xí)，無(wú)缺勤記錄；（2）首次進(jìn)入口腔頜面外科輪轉(zhuǎn)。隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,每組25 人。實(shí)驗(yàn)組男12 名，女13 名，年齡22～25 歲，平均（23.56±0.58）歲；對(duì)照組男12 名，女13 名，年齡22～25 歲，平均（23.56±0.68）歲。兩組學(xué)生的性別、年齡差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

教師選擇：選擇同一名副主任醫(yī)師，在同一教學(xué)環(huán)境中為兩組學(xué)員進(jìn)行臨床講座。挑選一名臨床工作和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的口腔頜面外科主治醫(yī)師來(lái)進(jìn)行臨床帶教，典型病例資料由兩組學(xué)員共享。

1.2 教學(xué)方法收集

20 例髁狀突骨折CT掃描圖像原始數(shù)據(jù)。通過(guò)Minics 17.0 進(jìn)行三維重建模型（見(jiàn)圖1）,并打印3D 模型。實(shí)驗(yàn)組完成了傳統(tǒng)的臨床教學(xué)，并結(jié)合了3D 打印技術(shù)的教學(xué)方法（見(jiàn)圖2、圖3）。學(xué)生借助模型來(lái)理解力學(xué)傳導(dǎo)和骨折損傷機(jī)制、骨折的分型、手術(shù)入路、骨折固定方式，借助模型完成手術(shù)方案的制定、模擬手術(shù)固定方式、對(duì)內(nèi)固定位置進(jìn)行調(diào)整，以模型預(yù)彎內(nèi)固定位置為依據(jù)，幫助學(xué)生充分地認(rèn)識(shí)與理解復(fù)雜骨折診斷及手術(shù)治療。

圖1 建模及分離復(fù)位（A：三維重建，B：分離骨折塊并指定顏色，C：虛擬復(fù)位，D：復(fù)位效果圖）

圖2 A、骨折塊虛擬復(fù)位；B、鈦板數(shù)字化虛擬預(yù)彎

圖3 A、3D 打印骨折塊；B、骨折塊復(fù)位；C、鈦板預(yù)彎；D、模擬內(nèi)固定植入

對(duì)照組采用基于教科書(shū)的傳統(tǒng)教學(xué)方法，結(jié)合病史、體格檢查、影像學(xué)資料、手術(shù)計(jì)劃。

1.3 效果分析與評(píng)價(jià)

授課結(jié)束后，采用客觀考核與主觀調(diào)查問(wèn)卷對(duì)兩種方式的教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估?？陀^考核采取理論筆試、臨床技能考核兩部分，理論筆試內(nèi)容包括病史采集、骨折體征、影像學(xué)資料閱片、常見(jiàn)骨折手術(shù)適應(yīng)證、骨折手術(shù)方案的選擇。技能操作考試：體格檢查、高仿真3D 打印模型模擬骨折復(fù)位、鈦板選擇、內(nèi)固定操作。調(diào)查問(wèn)卷包括5 個(gè)單項(xiàng)：（1）學(xué)習(xí)興趣；（2）骨折的理解程度；（3）骨折術(shù)前、術(shù)后一致性判斷；（4）骨折不同移位類型鑒別；（5）手術(shù)過(guò)程的理解與掌握。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的理論、技能考試成績(jī)和調(diào)查問(wèn)卷回饋結(jié)果，采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，應(yīng)用t檢驗(yàn)和χ2檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 髁狀突骨折相關(guān)理論知識(shí)和臨床操作能力

實(shí)驗(yàn)組的理論知識(shí)略高于對(duì)照組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。在臨床技能手術(shù)中，實(shí)驗(yàn)組的表現(xiàn)明顯高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表1。

表1 兩組理論與臨床能力成績(jī)比較（分，）

表1 兩組理論與臨床能力成績(jī)比較（分，）

2.2 問(wèn)卷調(diào)查分析

實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，在學(xué)習(xí)興趣、骨折的理解程度、骨折術(shù)前、術(shù)后一致性判斷、骨折不同移位類型、手術(shù)過(guò)程的理解及掌握提高較多，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表2。

表2 調(diào)查問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)表（人）

3 討論

髁狀突由于意外損傷常發(fā)生骨折，外力作用的大小與方向多變，骨折后解剖更加復(fù)雜化，因翼外肌牽拉，骨折段常異常移位[9]，在專業(yè)教學(xué)中，學(xué)生往往只對(duì)理論上的骨折移位方向有所了解，缺乏空間想象力，無(wú)法從平面上理解三維結(jié)構(gòu)。對(duì)于一些復(fù)雜的髁狀突骨折，不光是實(shí)習(xí)學(xué)生，一些年輕的醫(yī)生也難以理解。

傳統(tǒng)方法是使用多媒體教學(xué)，結(jié)合X 線、CT 和三維重建等，立體直觀性嚴(yán)重缺失[10]。導(dǎo)致學(xué)生很難直觀認(rèn)識(shí)那些復(fù)雜的頜骨骨折，如復(fù)雜髁狀突骨折、顴骨及顴弓復(fù)合體骨折、全面骨骨折等。如果讓學(xué)生機(jī)械地記住解剖學(xué)標(biāo)志和骨折特征，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣往往不高。雖然傳統(tǒng)教學(xué)具有形態(tài)實(shí)物，但是無(wú)法體現(xiàn)疾病的特征，無(wú)法顯示復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)[11]。學(xué)員常感到難以理解。也降低了學(xué)生們的積極性，教學(xué)效果不甚理想。

研究發(fā)現(xiàn)，3D 打印技術(shù)可以創(chuàng)建高度模擬的患者傷害模型，以便更好地教學(xué)，3D 打印模型允許三維觀察和觸摸骨折模型，讓學(xué)員更加直接地理解骨折情況、骨折類型、力學(xué)原理、受傷機(jī)制[6]。因此，推斷出骨折的好發(fā)部位、力學(xué)性質(zhì)、臨床癥狀和并發(fā)癥，并了解骨折的診斷。并結(jié)合書(shū)本知識(shí)提出一些自己的治療方案，進(jìn)而根據(jù)骨折設(shè)計(jì)手術(shù)方案。提高了學(xué)習(xí)興趣，課堂專注度大大提高，可扎實(shí)地掌握理論基礎(chǔ)知識(shí)。3D 模型可允許學(xué)員模擬手術(shù)操作演練，進(jìn)一步掌握頜骨內(nèi)固定臨床基本操作技能，理解手術(shù)入路，提前選擇術(shù)中復(fù)位及固定方式、鈦板及預(yù)彎，并模擬固定操作，增加了練習(xí)機(jī)會(huì)。3D 模型允許學(xué)生重復(fù)練習(xí)，幫助學(xué)生更加立體地理解外科手術(shù)，如骨折復(fù)位和內(nèi)固定。這些教學(xué)措施調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)臨床操作能力的提高。利用3D 模型，縮短學(xué)習(xí)曲線，提高學(xué)習(xí)效果[12]。

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，老師可以組織和構(gòu)建一個(gè)集中的數(shù)據(jù)平臺(tái)[13]。當(dāng)需要教授相應(yīng)的骨折類型時(shí)，可使用平臺(tái)數(shù)據(jù)并直接打印，可以讓學(xué)員更加方便地學(xué)習(xí)和操作。

3D 打印骨折模型在教學(xué)中尚存不足之處：目前重建模型主要針對(duì)骨組織進(jìn)行，軟組織如韌帶、關(guān)節(jié)囊等不能重建，與實(shí)際操作相比，3D 模型操作仍有偏差[11]。