鼻竇氣房3D打印模型在鼻腔解剖教學中的應用

杜昱聰 劉環(huán)海 廖建春 彭 滸

(海軍軍醫(yī)大學附屬長征醫(yī)院 上海 200003)

在鼻科教學中，復雜解剖結(jié)構(gòu)及生理學知識是使實習醫(yī)生產(chǎn)生巨大的挫敗感的主要原因。由于鼻腔內(nèi)部立體空間結(jié)構(gòu)極其復雜，具有“腔小孔多”的特點。鼻科解剖除了包括上鼻甲、中鼻甲、下鼻甲、鉤突等以骨組織為基礎(chǔ)的實體解剖標志外，還包括了上頜竇、額竇、篩竇、蝶竇等附屬結(jié)構(gòu)，滿布著大大小小的氣房。氣房往往是臨床教學中容易忽略的部分。以往的教學采用圖片、影像學資料結(jié)合鼻腔模型講解的模式，對于實體解剖結(jié)構(gòu)能夠較好的展示，但是對于三維空間以及其中氣流的運動、分泌物的流動是無法形象展示的，而這些又是實習醫(yī)生教學中的難點。為解決上述問題，我們運用鼻腔CT薄層掃描影像資料，重建出鼻腔內(nèi)部氣流通道包括總鼻道、上鼻道、中鼻道、下鼻道和鼻腔鼻竇等的氣房，進行3D打印，結(jié)合傳統(tǒng)教學方法進行講解，取得了良好的教學效果，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取在我科實習的臨床醫(yī)學專業(yè)學員40名，均無耳鼻喉科臨床經(jīng)驗。根據(jù)隨機數(shù)表分成實驗組和對照組，均為20名。兩組學員的年齡、性別等的差別無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

1.2 教學方法

對照組采用傳統(tǒng)的圖片、影像學資料結(jié)合鼻實體模型講解的教學方法，實驗組在對照組的基礎(chǔ)上結(jié)合鼻竇氣房3D打印解剖模型進行教學。本次研究中的代教老師為我科教學經(jīng)驗豐富的兩名教員，教學內(nèi)容固定，兩組學員授課時間相同。

3D打印模型：選擇我院鼻竇CT薄層掃描的影像數(shù)據(jù)，掃描層厚0.625mm。通過Mimics21.0軟件，選擇合適閾值進行自動閾值分割，并手動調(diào)整鼻竇引流口和氣房間隔等容易被自動閾值分割忽略的解剖位置，選定鼻腔鼻竇區(qū)域，進行三維重建，獲得鼻腔鼻竇內(nèi)部空間的三維結(jié)構(gòu)模型，并導出進行模型的3D打印。打印精度為0.1mm。教學中，結(jié)合鼻腔鼻竇的空間三維模型進行解剖與生理知識講解。見圖1。

圖1：鼻氣房三維重建模型。a:應用mimics軟件對副鼻竇CT進行鼻竇氣房的三維重建；b和c：3D打印實體模型。

1.3 評價指標

教學結(jié)束后：（1）學員采用視覺模擬評分法(Visual Analogue Score，VAS)來評價對鼻科知識的認知度和困擾度，得分為1-10分，得分越高則認知度越高，得分越高困擾度越高；（2）對實習醫(yī)生進行考試，以筆試形式進行，內(nèi)容為鼻解剖和生理知識，總分10分。

1.4 統(tǒng)計學分析

本研究數(shù)據(jù)均采用SPSS20.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析，計量資料以（±s）表示，兩兩比較采用t檢驗，當P<0.05時差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

教學結(jié)束后，實驗組的認知度和考試得分明顯高于對照組，困擾度明顯低于對照組，差異均具有統(tǒng)計學意義（P<0.05），見表1。

表1：兩組學生的認知度及困擾度的比較

3 討論

耳鼻咽喉頭頸外科的解剖學有“腔小洞多”的特點，鼻科是其中特點突出的一門亞學科。鼻科解剖一般包括了上、中、下鼻甲、鉤突、各個副鼻竇、鼻淚管的開口等解剖標志。而各個解剖位點和標志又組成了例如鼻道竇口復合體或篩漏斗這樣的三維空間結(jié)構(gòu)，十分抽象，難以理解，但這些都是教學難點和臨床解剖的重中之重。除此之外，鼻腔鼻竇空間結(jié)構(gòu)緊密且復雜，不同個體鼻竇發(fā)育程度差異大。一般醫(yī)學生在我科的實習時間較短，而實習生很難有機會在鼻標本上進行解剖踐習，想要在有限的時間內(nèi)達到理想的教學效果，挑戰(zhàn)性極大。

傳統(tǒng)教學中課本圖示和文字描述往往只能給予學習者模糊的概念。雖然鼻內(nèi)鏡手術(shù)（endoscopic surgery，ESS）影像資料配合多媒體教學已經(jīng)能夠很大程度上帶給學生“身臨其境”的感覺，但是難以多角度展示三維空間中的解剖結(jié)構(gòu)。近年來，國內(nèi)陳曉棟等人將三維重建CT閱片法應用于臨床帶教中，發(fā)現(xiàn)這種教學方法使實習醫(yī)生更容易構(gòu)建影像學與實體解剖的聯(lián)系。但是因為不同患者鼻腔及鼻竇解剖差異極大，用影像學閱片學習結(jié)合成品模型來進行學習，肯定存在一定的不匹配，實習醫(yī)生對此難以理解。與此同時，國外有文章認為經(jīng)典解剖、醫(yī)學成像和3d打印技術(shù)的結(jié)合是解剖教學適應外科發(fā)展的趨勢。國內(nèi)查洋等人根據(jù)副鼻竇CT進行計算機重建并3D打印，將模型對應的影像學資料應用于耳鼻喉教學之中，發(fā)現(xiàn)：這種計算機輔助的3D打印模型確實可以簡化閱片學習的過程。但是，由鼻腔、鼻竇存在各骨性組織及附著的粘膜圍成的氣房，各氣房、鼻道之間實際可以相互連通，在呼吸、打噴嚏等過程中分泌物或氣體在其中是不斷流動，氣體的流動對鼻腔通常度以及嗅覺有著很大的影響。因此，為了更好的理解鼻的功能及解剖，我們根據(jù)薄層CT對鼻腔和鼻竇氣房進行三維重建和3D打印應用于臨床教學中，我們和傳統(tǒng)的教學方式進行比較，發(fā)現(xiàn)：鼻竇氣房3D打印解剖模型結(jié)合傳統(tǒng)的教學方式能夠明顯加強實習醫(yī)生對鼻科知識的認知水平、減少困惑、提高考核成績（P<0.05）?？梢钥闯鲞@種教學方法具有明顯的優(yōu)勢：顯示出既往模型均無法顯示的鼻腔內(nèi)各個氣房，以及他們之間相互關(guān)系，這對于理解氣體流通、嗅覺的產(chǎn)生、鼻竇開放手術(shù)的范圍及意義等知識均具有明顯的提升作用。

綜上所述，鼻竇氣房3D打印模型在鼻腔解剖教學中能彌補以往教學中的一些缺點，取得更理想的教學效果，值得推廣。