3D打印技術(shù)在神經(jīng)外科研究生臨床教學(xué)中的應(yīng)用前景

杜郭佳　陳春秋　陳小紅　吳潘　更?黨木仁加甫

[摘要]3D打印技術(shù)是一種具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ男滦椭圃旒夹g(shù)。3D抑技術(shù)迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用到醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域，為神經(jīng)外科教學(xué)手段的豐富和教學(xué)質(zhì)量的提高提供了機(jī)會(huì)。在醫(yī)學(xué)研究生臨床教學(xué)實(shí)踐中，神經(jīng)外科是專業(yè)性相對(duì)較強(qiáng)的一個(gè)]學(xué)科，神經(jīng)外科系統(tǒng)疾病的手術(shù)治療注重手術(shù)人路的選擇，其對(duì)空間結(jié)構(gòu)和立體定位的要求較高，剛剛進(jìn)人神經(jīng)外科的研究生對(duì)腦組織的三維立體結(jié)構(gòu)化認(rèn)識(shí)困難，不能將影像學(xué)圖片和解剖學(xué)圖譜與病變部位相結(jié)合去認(rèn)識(shí)疾病。本文主要從3D打印技術(shù)的概念、3D打印技術(shù)在神經(jīng)外科臨床教學(xué)的應(yīng)用、3D打印技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)及展望等方面進(jìn)行闡述，說(shuō)明3D打印技術(shù)在神經(jīng)外科研究生臨床教學(xué)中的重要作用和意義。

[關(guān)鍵詞]3D打印技術(shù);神經(jīng)外科;教學(xué);手術(shù)入路

[中圖分類號(hào)]R651 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]2107-2306（2020）04-022-02

3D打印技術(shù)源于20世紀(jì)90年代，是一種具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ闹谱髂Ｐ图夹g(shù)[1-4]。神經(jīng)外科是以解剖為基礎(chǔ)，專業(yè)性很強(qiáng)的一門外科學(xué)科。腦組織解剖結(jié)構(gòu)抽象，采取二維的影像學(xué)圖片和解剖學(xué)圖譜教學(xué)，學(xué)生很難建立腦的三維結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致神經(jīng)外科研究生在臨床實(shí)踐時(shí)仍然對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病困惑，上手術(shù)時(shí)看不懂手術(shù)。怎樣找到一種更好的教學(xué)方式來(lái)直觀的教授神經(jīng)系統(tǒng)疾病及手術(shù)操作，縮短神經(jīng)外科研究生的培養(yǎng)時(shí)間是每位臨床教師都需要認(rèn)真思考的問(wèn)題。3D打抑技術(shù)的迅速發(fā)展為神經(jīng)外科教學(xué)手段提供了新的思路，將其應(yīng)用到神經(jīng)外科教學(xué)中，可幫助提高醫(yī)研究生及年輕神經(jīng)外科醫(yī)生的診斷水平和操作經(jīng)驗(yàn)。本文將基于現(xiàn)有的3D技術(shù)著重探討其在神經(jīng)外科研究生臨床教學(xué)中的價(jià)值和應(yīng)用前景。

1、3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)誕生于1995年的美國(guó)麻省理工學(xué)院，通過(guò)長(zhǎng)期的探索目前對(duì)3D抑技術(shù)的研究及應(yīng)用的領(lǐng)域也日漸廣泛。3D打印技術(shù)又稱快速成型技術(shù)或增材制造技術(shù)，是一種以計(jì)算機(jī)三維模型為基礎(chǔ)，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)制造物體的技術(shù)。它通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將陶瓷粉末、金屬粉末、塑料、細(xì)胞等特殊材料進(jìn)行逐層堆積粘結(jié)，最終疊加成型，制造出機(jī)械產(chǎn)品或人體組織。目前應(yīng)用較多的3D打印技術(shù)主要包括以下幾類，如熔融沉積制造（FDM）、光固化立體印刷（SLA）、三維噴印（3DP）及選擇性激光燒結(jié)（SLS）等[6]。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包括可植入人體的植入物或用于生物組織的支架、制造醫(yī)療產(chǎn)品、樣機(jī)設(shè)備、解剖模型等，目前解剖模型的打印應(yīng)用最為廣泛[7]。

2、3D打印技術(shù)在神經(jīng)外科臨床教學(xué)的應(yīng)用

四證合一醫(yī)學(xué)研究生在研究生教育階段需要參加住院醫(yī)師規(guī).范化培訓(xùn)，這對(duì)醫(yī)學(xué)研究生的培養(yǎng)提出了更高的教學(xué)要求。住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)是畢業(yè)后醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分，其目的是培養(yǎng)具有扎實(shí)醫(yī)學(xué)理論知識(shí)、規(guī)范臨床技能和良好醫(yī)德，能獨(dú)立診治本專業(yè)常見(jiàn)疾病、多發(fā)疾病的臨床醫(yī)生。神經(jīng)外科疾病具有其專業(yè)獨(dú)特性、復(fù)雜性、立體性、精準(zhǔn)性等特點(diǎn)，該類疾病對(duì)神經(jīng)外科醫(yī)生的理論基礎(chǔ)、診療技術(shù)及專業(yè)技能要求更高，需要良好的空間想象能力及不斷進(jìn)行解剖結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)。在住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)中，神經(jīng)外科輪轉(zhuǎn)時(shí)間短，在如此短的時(shí)間內(nèi)幾乎不可能建立起神經(jīng)系統(tǒng)三維解剖的認(rèn)識(shí)，更不能將影像學(xué)圖片和解剖學(xué)圖譜與病變部位相結(jié)合去認(rèn)識(shí)疾病，導(dǎo)致了神經(jīng)外科醫(yī)生培養(yǎng)周期長(zhǎng)、難度大。

解剖學(xué)是每個(gè)醫(yī)學(xué)生必修課程，包括理論課程學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)解剖操作，然而在解剖操作課程中，由于神經(jīng)外科的專科性及解剖高要求，在許多高校系統(tǒng)解剖學(xué)習(xí)中神經(jīng)系統(tǒng)少有涉及，醫(yī)學(xué)生階段幾乎沒(méi)有親自解剖神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)會(huì)，所以造成了在神經(jīng)外科學(xué)習(xí)中空間三維認(rèn)識(shí)欠缺、影像學(xué)認(rèn)識(shí)混亂、影像學(xué)表現(xiàn)不能與術(shù)中解剖相聯(lián)系等一系列問(wèn)題。3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用歷史并不算悠久，起初應(yīng)用在建立局部病變的立體化模型方面，建立的3D模型通常應(yīng)用于模擬手術(shù)過(guò)程。但3D打印技術(shù)的快速?gòu)V泛應(yīng)用為研究生教育教學(xué)提供了新的思路及方法，選擇典型病例，運(yùn)用3D打印技術(shù)打印顱內(nèi)腫瘤、動(dòng)脈瘤、血管畸形、脊柱脊髓疾病的模型，直觀地呈現(xiàn)在培訓(xùn)學(xué)員面前，提高其學(xué)習(xí)的積極性。同時(shí)鞏固其解剖基礎(chǔ)知識(shí)，不僅可以幫助他們學(xué)習(xí)疾病解剖、制定手術(shù)方案、掌握手術(shù)并發(fā)癥，還可以促進(jìn)他們學(xué)習(xí)影像知識(shí)，幫助他們閱讀CT、MRI及DSA片。國(guó)內(nèi)張明等[8]較早將3D打印技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程中，他們成功構(gòu)建3D全顱底及顱頸交界區(qū)畸形模型，讓初學(xué)者對(duì)顱底及顱頸交界區(qū)的手術(shù)有了深刻理解。相建等[9]將3D打印應(yīng)用于單純的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤教學(xué)中，認(rèn)為3D打印教學(xué)更有利于提高臨床學(xué)生對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤解剖的理解。王鳴等"將這種3D打印的思想，靈活應(yīng)用于臨床教學(xué)過(guò)程中，在帶教時(shí)為學(xué)生詳細(xì)講解解剖結(jié)構(gòu)、演示手術(shù)過(guò)程。這樣不僅可以促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，而且極大地提高了教學(xué)效果。學(xué)生能夠真切的體會(huì)臨床、接近臨床。在培養(yǎng)新一代醫(yī)學(xué)人才的過(guò)程中起到了重要的作用。

3、3D打印技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)及展望

3D打印技術(shù)的實(shí)施需要專門的軟件及專業(yè)人員，3D打印機(jī)普遍價(jià)格昂貴，打印材料也是價(jià)格不菲[11]。高額的制造成本是短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)在臨床及教學(xué)中廣泛應(yīng)用一個(gè)重要原因。但是通過(guò)科研人員的努力，相信隨著更多生物材料、仿生組織的研發(fā)，3D打印技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)越性，不僅在神經(jīng)外科研究生臨床教學(xué)中得到推廣應(yīng)用，今后在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域其他方面的應(yīng)用也將得到廣泛應(yīng)用。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（81760222）

作者簡(jiǎn)介：杜郭佳，1979.1，男，新疆烏魯木齊，博±研究生，副教授，研究方向：腦脊髓血管疾病，dgrjav@163.com