3D打印技術(shù)在神經(jīng)內(nèi)鏡治療高血壓腦出血教學(xué)中的應(yīng)用研究

魏志玄，張婷，張峰

（1.南陽(yáng)醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校第一附屬醫(yī)院，河南南陽(yáng) 473000；2.南陽(yáng)醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校，河南南陽(yáng) 473000）

近年來(lái),隨著人們飲食習(xí)慣的改變和生活節(jié)奏的不斷加快,高血壓腦出血的發(fā)病率不斷上升,且呈年輕化趨勢(shì)[1]。高血壓腦出血具有發(fā)病急、進(jìn)展迅速、致殘率高、致死率高等特點(diǎn)[2]。隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，神經(jīng)內(nèi)鏡輔助清除高血壓腦出血血腫逐漸被神經(jīng)外科醫(yī)生認(rèn)同，在臨床應(yīng)用中具有創(chuàng)傷小、手術(shù)視野好、手術(shù)時(shí)間相對(duì)短、血腫切除率高、并發(fā)癥較少及術(shù)后恢復(fù)較快等優(yōu)點(diǎn)[3-4]。但是，它要求手術(shù)操作者熟練掌握腦部結(jié)構(gòu)以及內(nèi)鏡操作技術(shù)，這對(duì)實(shí)習(xí)醫(yī)生、住院醫(yī)師的培訓(xùn)和教學(xué)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

目前，3D 打印技術(shù)已在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)掃描并生成組織器官的三維結(jié)構(gòu)立體圖像，進(jìn)而打印輸出實(shí)體模型[5]，具有個(gè)性化、精準(zhǔn)化、多角度等優(yōu)點(diǎn)[4]。通過(guò)3D 打印模型，可模擬神經(jīng)內(nèi)鏡清除血腫手術(shù)操作流程，提高實(shí)習(xí)醫(yī)師和住院醫(yī)師的培訓(xùn)效率。

1 研究對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

選取2022 年7 月至2023 年5 月于南陽(yáng)醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科實(shí)習(xí)的學(xué)生38 人，實(shí)習(xí)生來(lái)自同一所畢業(yè)院校、同一年級(jí)。將實(shí)習(xí)生隨機(jī)分為3D 打印教學(xué)組19 人（實(shí)驗(yàn)組）和傳統(tǒng)教學(xué)組19人（對(duì)照組）。兩組學(xué)生的一般情況見表1。

1.2 研究方法

1.2.1 傳統(tǒng)教學(xué)組教學(xué)方法

教師為主導(dǎo)，對(duì)實(shí)習(xí)生采取集中小課講授方式，教學(xué)過(guò)程包括四個(gè)環(huán)節(jié)。（1）準(zhǔn)備環(huán)節(jié)：帶教教師制定教學(xué)計(jì)劃，在手機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)建立對(duì)照組班級(jí)，根據(jù)科室收住患者病例情況，在已經(jīng)取得病人或家屬知情同意的情況下選擇典型的高血壓腦出血臨床病例，并于課前提前準(zhǔn)備好教案，把病人相關(guān)病例資料及教學(xué)課件上傳至手機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)。（2）討論環(huán)節(jié)：教師在學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布討論任務(wù)，要求實(shí)習(xí)生根據(jù)患者資料討論神經(jīng)內(nèi)鏡清除血腫手術(shù)具體方案，提出自己的疑問并上傳學(xué)習(xí)平臺(tái)，教師根據(jù)實(shí)習(xí)生反饋意見及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。（3）授課環(huán)節(jié)：采取面對(duì)面小組授課法，一次授課有3 個(gè)學(xué)時(shí)，其中前2 個(gè)課時(shí)主要以多媒體形式講授教學(xué)課件，最后1 個(gè)課時(shí)結(jié)合典型病例進(jìn)行預(yù)定患者的臨床教學(xué)查房，并講解神經(jīng)內(nèi)鏡清除血腫手術(shù)的具體操作。（4）觀摩環(huán)節(jié)：學(xué)生觀摩該患者神經(jīng)內(nèi)鏡清除血腫手術(shù)過(guò)程[5]。

1.2.2 3D 打印教學(xué)組教學(xué)方法

利用3D 打印技術(shù)進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)，具體方式如下。（1）準(zhǔn)備：帶教教師在手機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)建立實(shí)驗(yàn)組班級(jí)，在患者或家屬知情同意的情況下，制作同一高血壓腦出血患者病變位置的3D 打印模型，將患者相關(guān)資料上傳至手機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)，發(fā)布討論任務(wù)，請(qǐng)實(shí)習(xí)生根據(jù)患者資料討論神經(jīng)內(nèi)鏡清除血腫手術(shù)具體方案并提出自己的疑問，上傳至手機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)。（2）展示：在教室學(xué)生結(jié)合患者影像學(xué)資料和3D 打印模型，多角度講解患者病變位置的解剖結(jié)構(gòu)，帶教教師從旁引導(dǎo)與指正。（3）擬定手術(shù)方案：帶教教師協(xié)助、指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)影像學(xué)資料和3D 打印模型，測(cè)量和定位患者病變位置、大小，確認(rèn)病變位置周圍的組織結(jié)構(gòu)分布情況，初步擬定神經(jīng)內(nèi)鏡清除血腫手術(shù)方案，如手術(shù)的入路和手術(shù)中會(huì)出現(xiàn)哪些問題及應(yīng)如何解決。（4）總結(jié)：帶教教師總結(jié)回答學(xué)生討論過(guò)程中的問題，根據(jù)患者病變位置的多媒體3D 動(dòng)畫和3D 打印模型，詳細(xì)講解該疾病的病理變化過(guò)程和治療方案的選擇。（5）觀摩總結(jié)：學(xué)生觀摩患者手術(shù)過(guò)程，再結(jié)合3D 打印模型總結(jié)解剖結(jié)構(gòu)[5]。

1.2.3 3D 打印技術(shù)制作教具

整理納入研究的患者的MRI 和CT 掃描圖像及數(shù)據(jù)，對(duì)細(xì)微灰階的圖像進(jìn)行預(yù)處理，以增進(jìn)對(duì)于灰色像素的分辨率及還原程度。使用抖動(dòng)位圖數(shù)字文件格式進(jìn)行打印，盡可能制作出1∶1 完美還原的3D 打印顱腦實(shí)體模型[6]。

1.3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

1.3.1 考核成績(jī)?cè)u(píng)分

采用作者所在科室自制的實(shí)習(xí)生考核評(píng)分表，考核對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組實(shí)習(xí)生，并進(jìn)行對(duì)比分析，考核內(nèi)容分為三類：理論知識(shí)（共50 分）、操作實(shí)踐（共50 分）和總成績(jī)（共100 分）。

1.3.2 滿意度

采取作者所在科室自制滿意度百分制調(diào)查表，比較對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組實(shí)習(xí)生對(duì)本科室的教學(xué)滿意度。其中，學(xué)生評(píng)分（1）90～100 分為非常滿意；（2）61～89分為基本滿意；（3）0～60 分為不滿意。滿意度=[（1）+（2）]/19×100%。

1.3.3 學(xué)習(xí)效果

帶教教師記錄兩組實(shí)習(xí)生學(xué)習(xí)效果，包括出勤、平時(shí)對(duì)本科學(xué)習(xí)內(nèi)容是否感興趣及理論聯(lián)系實(shí)習(xí)的情況，比較對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組實(shí)習(xí)生的學(xué)習(xí)效果。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件分析，計(jì)數(shù)資料采用頻數(shù)和百分比表示，計(jì)量資料采用x±s表示；計(jì)數(shù)資料兩組間的比較采用X2檢驗(yàn)或者使用Fisher 精確概率法檢驗(yàn)，資料兩組間的比較采用t檢驗(yàn)。P＜0.05 具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 一般情況及考核成績(jī)?cè)u(píng)分

由表1 可以看出，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組在性別、年齡、上學(xué)期平均成績(jī)方面均無(wú)顯著性差異，實(shí)驗(yàn)組理論知識(shí)、操作實(shí)踐和總成績(jī)顯著高于對(duì)照組成績(jī)（P＜0.05）。

2.2 滿意度調(diào)查結(jié)果

表2 為滿意度調(diào)查結(jié)果。通過(guò)表2 可知，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生滿意度顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。

表2 滿意度調(diào)查結(jié)果

2.3 對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組實(shí)習(xí)效果比較

表3 為兩組實(shí)習(xí)效果比較。通過(guò)表3 可知對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組出勤率無(wú)顯著性差異（P＞0.05），實(shí)驗(yàn)組興趣度和理論實(shí)習(xí)緊密度顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。

表3 兩組實(shí)習(xí)效果比較

3 討論

高血壓腦出血是神經(jīng)外科常見的一種急危重癥,若未及時(shí)清除血腫，在血液凝固、血細(xì)胞崩解過(guò)程中會(huì)釋放大量神經(jīng)毒性物質(zhì)，可造成患者腦組織、神經(jīng)細(xì)胞的不可逆性損傷，甚至危及患者生命[7]。有多項(xiàng)研究認(rèn)為，神經(jīng)內(nèi)鏡具有低創(chuàng)傷度和可視化等優(yōu)點(diǎn)，術(shù)中可減少腦組織的損傷，可完全清除血腫[8]，術(shù)中可通過(guò)多角度鏡頭仔細(xì)查看血腫腔，可適度擴(kuò)大術(shù)野，較完全地顯露血腫，該術(shù)式出血量少，并發(fā)癥少，可明顯改善患者預(yù)后[9-10]。然而神經(jīng)系統(tǒng)解剖的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性要求神經(jīng)外科醫(yī)師有較強(qiáng)的空間想象能力，且神經(jīng)內(nèi)鏡易產(chǎn)生“魚眼效應(yīng)”，易給操作者造成錯(cuò)覺，操作范圍也有局限，對(duì)操作者的要求較高[11]。因而，神經(jīng)內(nèi)鏡清除血腫對(duì)于實(shí)習(xí)醫(yī)師、低年資醫(yī)師、規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師而言是極大挑戰(zhàn)，將3D 打印技術(shù)應(yīng)用于神經(jīng)外科醫(yī)師教學(xué)中，可以提高醫(yī)師學(xué)習(xí)興趣，使其加深對(duì)解剖結(jié)構(gòu)的理解，培養(yǎng)空間思維能力，快速掌握常規(guī)神經(jīng)外科手術(shù)操作[12]。

在神經(jīng)外科臨床教學(xué)中使用3D 打印模型，可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)多媒體教學(xué)中實(shí)習(xí)生只能看圖加想象、不能真實(shí)觸摸病例的缺點(diǎn)[13]。理論知識(shí)、操作實(shí)踐考試主要考查實(shí)習(xí)醫(yī)師對(duì)于高血壓腦出血相關(guān)知識(shí)的掌握程度、臨床思維以及解決臨床問題的能力，本研究中，3D 打印教學(xué)組的理論知識(shí)、操作實(shí)踐和總成績(jī)顯著高于傳統(tǒng)教學(xué)組，說(shuō)明3D 打印教學(xué)法具有一定的優(yōu)勢(shì)。3D 打印模型不僅有效鞏固了學(xué)生的解剖和病理學(xué)知識(shí)，而且學(xué)生還可以在模型中進(jìn)行手術(shù)操作，快速掌握臨床技能。為了解實(shí)習(xí)醫(yī)師對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)效果的評(píng)價(jià)，本研究對(duì)滿意度進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明：3D 打印教學(xué)組滿意度顯著高于傳統(tǒng)教學(xué)組，3D 打印教學(xué)這種可視化、將抽象概念形象化的實(shí)踐方式更易被接受。3D 打印教學(xué)組的興趣度、理論與實(shí)習(xí)的緊密度均顯著高于傳統(tǒng)教學(xué)組，說(shuō)明3D 打印教學(xué)法可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。

在傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)生帶教過(guò)程中，學(xué)生思維的形成往往是模塊化的，無(wú)法通過(guò)縱向的思維來(lái)解決單一病例的癥狀診斷、治療目的、預(yù)后評(píng)估等方面的問題[14]。而且傳統(tǒng)的神經(jīng)外科帶教模式存在教學(xué)標(biāo)本嚴(yán)重不足、學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)少和學(xué)習(xí)積極性較弱等問題。將3D 打印教學(xué)法應(yīng)用于神經(jīng)內(nèi)鏡治療高血壓腦出血帶教中，拓寬了學(xué)生的實(shí)踐渠道，提高了其學(xué)習(xí)興趣。盡管3D 打印教學(xué)法也存在模型制作過(guò)程復(fù)雜、費(fèi)用偏高等問題，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，3D 打印模型的保存與維修成本低于尸體標(biāo)本，而且可以重復(fù)使用，如果在臨床教學(xué)中大范圍推廣，可促進(jìn)實(shí)習(xí)醫(yī)師及臨床醫(yī)師的培養(yǎng)與成長(zhǎng)。

綜上所述，3D 打印技術(shù)應(yīng)用于神經(jīng)內(nèi)鏡治療高血壓腦出血教學(xué)中，能夠使學(xué)生深刻理解臨床常見病高血壓腦出血的前沿治療方法，豐富教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生臨床思維能力，提升神經(jīng)外科的帶教質(zhì)量，可以更好地服務(wù)醫(yī)學(xué)教育。