張濤 陳正 劉晟 高陽(yáng) 張奇 李克

神經(jīng)外科疾病中的顱腦損傷常規(guī)診斷需依賴CT 等影像學(xué)檢查，但影像學(xué)結(jié)果為二維圖形，不能直觀觀察各損傷類型的特點(diǎn)，因此教學(xué)中無(wú)法使學(xué)生深入理解各個(gè)不同顱腦損傷的特點(diǎn)，一直是臨床教學(xué)中的難點(diǎn)。近年來(lái)隨著3D 打印技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用于臨床診斷及治療，多個(gè)專業(yè)通過(guò)個(gè)體化3D 打印技術(shù)使臨床手術(shù)的更加精準(zhǔn)化，取得了良好臨床效果[1-4]。在臨床教學(xué)中利用3D 打印技術(shù)三維重建損傷模型，不僅可以為多種顱腦損傷的教學(xué)提供了新的教材，而且能夠在教學(xué)中加深學(xué)生對(duì)顱腦解剖知識(shí)的理解，增加對(duì)神經(jīng)外科專業(yè)的興趣。濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)外科將3D 打印三維立體模型應(yīng)用于顱腦損傷臨床教學(xué)中，并與傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行比較，報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本組共60 名見(jiàn)習(xí)學(xué)生，學(xué)生來(lái)源于2019 年3 月—2019 年9 月在濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)外科見(jiàn)習(xí)的臨床本科學(xué)生，隨機(jī)分為對(duì)照組和試驗(yàn)組。對(duì)照組男13名，女17 名，年齡21～25 歲，平均（22.40±1.04）歲。試驗(yàn)組男15 名，女15 名，年齡22～24 歲，平均（22.87±0.82）歲；兩組學(xué)生的性別、年齡比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），有可比性。該文所有數(shù)據(jù)來(lái)源于濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院。

1.2 方法

由本科室同1 名副主任醫(yī)師對(duì)兩組學(xué)生的理論課程進(jìn)行集中授課。授課完畢后由本科室同1 名帶教老師分別對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行臨床實(shí)習(xí)帶教。帶教過(guò)程中兩組學(xué)生使用相同的臨床病例資料。對(duì)照組采用常規(guī)的教學(xué)模式，在課堂教學(xué)、教學(xué)查房、影像學(xué)閱片和病例分析的過(guò)程中通過(guò)講授來(lái)加深學(xué)生對(duì)疾病的理解。試驗(yàn)組在常規(guī)教學(xué)后指導(dǎo)學(xué)生使用Mimics 軟件重建各顱腦損傷的三維結(jié)構(gòu)并進(jìn)行三維模型的打印，觀察各模型之間的不同，加深對(duì)疾病的理解。

1.3 觀察指標(biāo)

（1）綜合能力自我評(píng)分：本次實(shí)習(xí)內(nèi)容結(jié)束后，兩組學(xué)生分別進(jìn)行綜合能力自我評(píng)分，評(píng)分項(xiàng)目包括對(duì)神經(jīng)外科專業(yè)學(xué)習(xí)興趣、不同顱腦損傷的理解能力、理論結(jié)合臨床的能力、醫(yī)患溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力。每項(xiàng)評(píng)分滿分為20 分，兩組學(xué)生根據(jù)自身的本次實(shí)習(xí)情況進(jìn)行自我評(píng)分。

（2）理論考核及病例分析考核成績(jī)：每項(xiàng)考核滿分為50 分。兩組學(xué)生實(shí)習(xí)結(jié)束后，由科室3 位副主任醫(yī)師對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行閉卷理論考核并記錄其考核成績(jī)；病例分析考核包括臨床癥狀、體征及影像學(xué)檢查的分析，并擬定初步診療方案，記錄其考核成績(jī)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料采用（）表示，比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料用（%）表示，比較采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

試驗(yàn)組學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣、不同顱腦損傷的理解程度、理論與臨床結(jié)合能力及醫(yī)患溝通能力方面均高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；在團(tuán)隊(duì)合作能力方面，組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩組學(xué)生理論及病例分析考核成績(jī)比較：試驗(yàn)組的理論及病例分析考核成績(jī)均高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表1、表2。

表1 兩組學(xué)生綜合能力自我評(píng)分（分，）

表1 兩組學(xué)生綜合能力自我評(píng)分（分，）

表2 兩組學(xué)生理論及病例分析考核成績(jī)比較（分，）

表2 兩組學(xué)生理論及病例分析考核成績(jī)比較（分，）

3 討論

神經(jīng)外科顱腦損傷因涉及頭皮、顱骨、硬腦膜、蛛網(wǎng)膜、腦組織及神經(jīng)血管多個(gè)復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，影像學(xué)表現(xiàn)多樣、臨床癥狀難以鑒別，目前在臨床教學(xué)中存在以下的問(wèn)題及難點(diǎn)[5-6]：（1）基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)理解困難。顱內(nèi)損傷中涉及的顱內(nèi)結(jié)構(gòu)較為抽象，具有?？菩詮?qiáng)，晦澀難懂特點(diǎn)。（2）臨床醫(yī)師教學(xué)時(shí)間緊、任務(wù)重。神經(jīng)外科在整個(gè)臨床教學(xué)課程中是非核心課程，課時(shí)安排較其他學(xué)科明顯減少，然而顱腦損傷臨床教學(xué)的內(nèi)容較多，學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)理解并掌握顱腦損傷的所有內(nèi)容。（3）學(xué)生記憶知識(shí)點(diǎn)不牢固。學(xué)習(xí)顱腦損傷的基礎(chǔ)是神經(jīng)系統(tǒng)解剖，而神經(jīng)解剖是在低年級(jí)的時(shí)候?qū)W習(xí)的，與神經(jīng)外科理論與臨床教學(xué)的距離時(shí)間較長(zhǎng)，造成了在臨床實(shí)習(xí)期間基礎(chǔ)薄弱，需大量時(shí)間復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)。目前神經(jīng)外科臨床教學(xué)中的多采用示意圖、影像學(xué)結(jié)果、顱骨模型或?qū)嶓w標(biāo)本進(jìn)行教學(xué)。在這種常規(guī)教學(xué)模式下，實(shí)習(xí)生多能掌握簡(jiǎn)單直觀的頭皮裂傷、顱骨骨折等病變，而對(duì)較為復(fù)雜的病變?nèi)缟婕帮B內(nèi)結(jié)構(gòu)的比如硬腦膜、蛛網(wǎng)膜、腦組織及內(nèi)部神經(jīng)血管的顱腦損傷缺乏更深刻地理解。而且示意圖、常規(guī)影像學(xué)結(jié)果均為二維圖像，不能直觀立體的觀察顱內(nèi)損傷的結(jié)構(gòu)關(guān)系，因此要求學(xué)生應(yīng)具有良好的立體空間想象能力，令學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣不高。因此，通過(guò)改進(jìn)神經(jīng)外科臨床教學(xué)方法來(lái)提升實(shí)習(xí)生的臨床教學(xué)質(zhì)量具有很大的必要性，這對(duì)不斷改進(jìn)臨床教學(xué)方法提出了新的要求[7-8]。

3D 打印技術(shù)是以數(shù)字化模型為基礎(chǔ)，通過(guò)逐層疊加原料來(lái)制造實(shí)體模型，開(kāi)始應(yīng)用于機(jī)械制造和航空航天等領(lǐng)域。3D 打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要有：（1）個(gè)性化、精準(zhǔn)化、成本低廉。并且隨著3D 打印技術(shù)的日趨完善，操作步驟越來(lái)越簡(jiǎn)單易學(xué)，制作及打印時(shí)間也會(huì)進(jìn)一步縮短。（2）打印實(shí)體模型較二維化平面圖形具有更加直觀的三維感受，促進(jìn)大腦的理解與記憶，具有更好的學(xué)習(xí)效果與操作體驗(yàn)。（3）3D 打印技術(shù)不再局限于塑料或紙張等常規(guī)材料，功能強(qiáng)大的3D 打印機(jī)目前幾乎可以打印任何材料。各種不同性質(zhì)及質(zhì)地原材料，造就了3D 打印模型的多樣性。

近年來(lái)，隨著3D 打印材料和制作技術(shù)的不斷發(fā)展，人們將這種先進(jìn)的技術(shù)更廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用和發(fā)展前景引起了世界的廣泛關(guān)注。目前國(guó)外已有研究采用3D 打印技術(shù)成功制作血管、膝關(guān)節(jié)半月板、肝臟等器官組織的三維模型用于臨床治療，均取得了良好的治療效果，充分表明了3D 打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的潛力。3D 打印技術(shù)把患者CT、MRI 等原始數(shù)據(jù)資料收集起來(lái)，運(yùn)用布爾邏輯運(yùn)算理念，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件三維重建立體模型并輸出為3D 打印機(jī)可識(shí)別的STL 格式文件。把STL 格式數(shù)據(jù)傳輸至3D 打印機(jī)，打印機(jī)可根據(jù)其轉(zhuǎn)換為的多層打印路徑進(jìn)行逐層打印，直至完成模型的打印。將3D 打印技術(shù)應(yīng)用到高血壓腦出血穿刺術(shù)中,使手術(shù)定位更加準(zhǔn)確，血腫清除更加徹底[9-11]。在臨床教學(xué)中將此項(xiàng)技術(shù)聯(lián)合常規(guī)教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，取得良好的效果。本研究為驗(yàn)證在神經(jīng)外科臨床教學(xué)中3D 打印技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，將60 名實(shí)習(xí)生隨機(jī)分為對(duì)照組、試驗(yàn)組，分別給予兩組實(shí)習(xí)生常規(guī)教學(xué)、3D 打印神經(jīng)外科教學(xué)，結(jié)果顯示，試驗(yàn)組實(shí)習(xí)生的出科理論考核成績(jī)（45.67±1.47）分、病例分析考核成績(jī)（43.70±1.66）分，均高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），說(shuō)明試驗(yàn)組學(xué)生對(duì)不同顱腦損傷的理解程度以及理論結(jié)合臨床的能力均有所提高。上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果充分驗(yàn)證了3D 打印技術(shù)在神經(jīng)外科教學(xué)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

將3D 打印三維重建模型應(yīng)用于顱腦損傷臨床教學(xué)有以下優(yōu)點(diǎn)；（1）顱腦損傷的解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是顱骨內(nèi)部的腦組織及顱底結(jié)構(gòu)等，既往常規(guī)教學(xué)模式下單純依賴課本和二維化解剖圖譜，只能通過(guò)視覺(jué)識(shí)記，不能觸摸病例，缺乏立體空間特征，需要學(xué)生具有良好的空間想象能力。簡(jiǎn)單的神經(jīng)外科疾病較好理解，如頭皮裂傷及顱骨骨折等，但對(duì)于較為復(fù)雜的顱內(nèi)結(jié)構(gòu)損傷，如腦挫裂傷、顱底骨折等，則難以理解記憶。實(shí)習(xí)生無(wú)法根據(jù)常規(guī)顱腦CT 充分理解多種顱腦損傷的不同類型區(qū)別。而3D 打印可以將這些不可直觀的結(jié)構(gòu)按照1:1 的比例地打印出來(lái)，并根據(jù)各種組織如顱骨、腦組織、血管及神經(jīng)的不同質(zhì)地，應(yīng)用不同色彩和材質(zhì)的材料打印出來(lái)，立體的呈現(xiàn)在實(shí)習(xí)生面前，從而提高學(xué)習(xí)效率，加深對(duì)各種解剖結(jié)構(gòu)的記憶。從教學(xué)效果來(lái)看，學(xué)生通過(guò)該方法可以直觀地觀察和理解顱內(nèi)復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，更好的理解顱腦損傷的機(jī)制和分類[12-13]，顯著提高了學(xué)生短時(shí)記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶效果。（2）在臨床教學(xué)中，人體解剖標(biāo)本的觀察學(xué)習(xí)是加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)、促進(jìn)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)及臨床實(shí)踐聯(lián)系的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。然而，近年來(lái)因我國(guó)尸體管理越來(lái)越規(guī)范，尸體資源的日益匱乏，在臨床教學(xué)中可提供給學(xué)生進(jìn)行解剖教學(xué)的尸頭的數(shù)量越來(lái)越少[14]，學(xué)生通過(guò)尸體解剖了解顱內(nèi)結(jié)構(gòu)的機(jī)會(huì)較為稀缺。為了應(yīng)對(duì)解剖標(biāo)本不足的現(xiàn)實(shí)，有些學(xué)校甚至出現(xiàn)了臨床教學(xué)脫離尸體標(biāo)本的現(xiàn)象。而3D 打印技術(shù)通過(guò)對(duì)臨床病例三維重建制作出1:1 的仿真模型，在真實(shí)病例模型上可模擬對(duì)實(shí)體標(biāo)本的學(xué)習(xí)，加深了對(duì)顱內(nèi)結(jié)構(gòu)解剖的認(rèn)識(shí)。（3）在帶教老師的指導(dǎo)下，學(xué)生可利用3D 打印機(jī)親手打印出個(gè)體化重建模型，增強(qiáng)了學(xué)生在臨床教學(xué)中的參與性，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力，為學(xué)生更好的理解和學(xué)習(xí)顱腦損傷奠定良好基礎(chǔ)[15]。

但是，3D 打印三維重建模型與實(shí)體標(biāo)本在細(xì)節(jié)方面的顯示還有較大差距，比如對(duì)顱內(nèi)血管、神經(jīng)的顯示不佳等。因此，在臨床教學(xué)過(guò)程中，不能脫離常規(guī)教學(xué)方法，應(yīng)與課堂教學(xué)、臨床病史采集及查體、臨床病例討論等其他教學(xué)方法相結(jié)合，才能有效的提高實(shí)習(xí)學(xué)生對(duì)神經(jīng)外科顱腦損傷等章節(jié)的興趣，使同學(xué)們的學(xué)習(xí)更加積極和主動(dòng)。