3D打印在經皮腎鏡手術教學培訓中的應用探索

鐘志斌 彭文標 陳歡宇 王欣 呂騰榮 張波

[摘要] 目的 探究3D打印在經皮腎鏡手術教學培訓中的應用效果。方法 選擇8例經影像學確診為腎結石的患者CT資料，使用計算機輔助設計并經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皮腎鏡手術醫師（每組各4人），經傳統模具法培訓學習經皮腎鏡與3D打印法培訓學習經皮腎鏡6個月后，完成同等數量（12例）的經皮腎鏡手術穿刺建立通道時間、清石率、出血量。結果 6個月后，與經傳統模具法培訓學習的醫師相比，經3D打印法培訓的醫師手術穿刺所需針數更少，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，組間比較差異有統計學意義（P<0.05）。結論 采用3D打印法制作的腎臟模型培訓可以在經皮腎鏡手術學習曲線初期強化醫師的通道設立理念，取得更快速、安全的培訓效果。

[關鍵詞] 3D打印技術；傳統模具法；經皮腎鏡手術；教學；培訓

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

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

1 資料與方法

1.1 一般資料

觀察對象為古鎮人民醫院泌尿外科的中青年醫師8人，均為男性，均無職稱，且均無經皮腎鏡手術或類似手術實際操作經歷；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。兩組醫師基本資料均差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

1.2 培訓方法

傳統模具采用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據由8名腎結石患者CT薄層掃描獲得。由3名實驗效果評價指導醫師分別給普通模具組與3D打印法組醫師講解經皮腎鏡基礎超聲定位穿刺步驟及通道設計理念；其中普通模具組醫師采用傳統法模具，3D打印法組醫師采用3打印法模具進行實際操作教學，兩組各進行6個月共144 h的模擬穿刺操作。

1.3 觀察指標

統計培訓完成的6個月內兩組醫師各完成的12例經皮腎鏡手術，記錄建立通道所需穿刺針數、通道建立耗時、術中出血量、清石率。

1.4 統計方法

采用SPSS 10.0統計學軟件進行數據分析，計量資料均使用均數±標準差（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為差異有統計學意義。

2 結果

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，組間比較差異有統計學意義（P<0.05）。見表1。

3 討論

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

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

綜上所述，采用3D打印法在培訓經皮腎鏡手術醫師這方面已經初現優勢。但本項研究也存在入組對比的醫師數量少、參與手術效果評估的例數少等不足，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）