3D打印技術在神經外科研究生臨床教學中的應用前景

杜郭佳　陳春秋　陳小紅　吳潘　更?黨木仁加甫

[摘要]3D打印技術是一種具有巨大發展潛力的新型制造技術。3D抑技術迅速發展并廣泛應用到醫學相關領域，為神經外科教學手段的豐富和教學質量的提高提供了機會。在醫學研究生臨床教學實踐中，神經外科是專業性相對較強的一個]學科，神經外科系統疾病的手術治療注重手術人路的選擇，其對空間結構和立體定位的要求較高，剛剛進人神經外科的研究生對腦組織的三維立體結構化認識困難，不能將影像學圖片和解剖學圖譜與病變部位相結合去認識疾病。本文主要從3D打印技術的概念、3D打印技術在神經外科臨床教學的應用、3D打印技術面臨的挑戰及展望等方面進行闡述，說明3D打印技術在神經外科研究生臨床教學中的重要作用和意義。

[關鍵詞]3D打印技術;神經外科;教學;手術入路

[中圖分類號]R651 [文獻標識碼]A [文章編號]2107-2306（2020）04-022-02

3D打印技術源于20世紀90年代，是一種具有巨大發展潛力的制作模型技術[1-4]。神經外科是以解剖為基礎，專業性很強的一門外科學科。腦組織解剖結構抽象，采取二維的影像學圖片和解剖學圖譜教學，學生很難建立腦的三維結構，導致神經外科研究生在臨床實踐時仍然對神經系統疾病困惑，上手術時看不懂手術。怎樣找到一種更好的教學方式來直觀的教授神經系統疾病及手術操作，縮短神經外科研究生的培養時間是每位臨床教師都需要認真思考的問題。3D打抑技術的迅速發展為神經外科教學手段提供了新的思路，將其應用到神經外科教學中，可幫助提高醫研究生及年輕神經外科醫生的診斷水平和操作經驗。本文將基于現有的3D技術著重探討其在神經外科研究生臨床教學中的價值和應用前景。

1、3D打印技術

3D打印技術誕生于1995年的美國麻省理工學院，通過長期的探索目前對3D抑技術的研究及應用的領域也日漸廣泛。3D打印技術又稱快速成型技術或增材制造技術，是一種以計算機三維模型為基礎，通過逐層打印的方式來制造物體的技術。它通過軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將陶瓷粉末、金屬粉末、塑料、細胞等特殊材料進行逐層堆積粘結，最終疊加成型，制造出機械產品或人體組織。目前應用較多的3D打印技術主要包括以下幾類，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（SLS）等[6]。在醫學領域中的應用主要包括可植入人體的植入物或用于生物組織的支架、制造醫療產品、樣機設備、解剖模型等，目前解剖模型的打印應用最為廣泛[7]。

2、3D打印技術在神經外科臨床教學的應用

四證合一醫學研究生在研究生教育階段需要參加住院醫師規.范化培訓，這對醫學研究生的培養提出了更高的教學要求。住院醫師規范化培訓是畢業后醫學教育的重要組成部分，其目的是培養具有扎實醫學理論知識、規范臨床技能和良好醫德，能獨立診治本專業常見疾病、多發疾病的臨床醫生。神經外科疾病具有其專業獨特性、復雜性、立體性、精準性等特點，該類疾病對神經外科醫生的理論基礎、診療技術及專業技能要求更高，需要良好的空間想象能力及不斷進行解剖結構的強化學習。在住院醫師規范化培訓中，神經外科輪轉時間短，在如此短的時間內幾乎不可能建立起神經系統三維解剖的認識，更不能將影像學圖片和解剖學圖譜與病變部位相結合去認識疾病，導致了神經外科醫生培養周期長、難度大。

解剖學是每個醫學生必修課程，包括理論課程學習及實驗解剖操作，然而在解剖操作課程中，由于神經外科的專科性及解剖高要求，在許多高校系統解剖學習中神經系統少有涉及，醫學生階段幾乎沒有親自解剖神經系統的機會，所以造成了在神經外科學習中空間三維認識欠缺、影像學認識混亂、影像學表現不能與術中解剖相聯系等一系列問題。3D打印技術在醫學領域的應用歷史并不算悠久，起初應用在建立局部病變的立體化模型方面，建立的3D模型通常應用于模擬手術過程。但3D打印技術的快速廣泛應用為研究生教育教學提供了新的思路及方法，選擇典型病例，運用3D打印技術打印顱內腫瘤、動脈瘤、血管畸形、脊柱脊髓疾病的模型，直觀地呈現在培訓學員面前，提高其學習的積極性。同時鞏固其解剖基礎知識，不僅可以幫助他們學習疾病解剖、制定手術方案、掌握手術并發癥，還可以促進他們學習影像知識，幫助他們閱讀CT、MRI及DSA片。國內張明等[8]較早將3D打印技術應用于教學過程中，他們成功構建3D全顱底及顱頸交界區畸形模型，讓初學者對顱底及顱頸交界區的手術有了深刻理解。相建等[9]將3D打印應用于單純的顱內動脈瘤教學中，認為3D打印教學更有利于提高臨床學生對顱內動脈瘤解剖的理解。王鳴等"將這種3D打印的思想，靈活應用于臨床教學過程中，在帶教時為學生詳細講解解剖結構、演示手術過程。這樣不僅可以促使學生主動學習，而且極大地提高了教學效果。學生能夠真切的體會臨床、接近臨床。在培養新一代醫學人才的過程中起到了重要的作用。

3、3D打印技術面臨的挑戰及展望

3D打印技術的實施需要專門的軟件及專業人員，3D打印機普遍價格昂貴，打印材料也是價格不菲[11]。高額的制造成本是短期內無法實現在臨床及教學中廣泛應用一個重要原因。但是通過科研人員的努力，相信隨著更多生物材料、仿生組織的研發，3D打印技術憑借其獨特的優越性，不僅在神經外科研究生臨床教學中得到推廣應用，今后在醫學領域其他方面的應用也將得到廣泛應用。

參考文獻

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基金項目：國家自然科學基金項目（81760222）

作者簡介：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