3D 打印技術在住院醫師規范化培訓經皮腎鏡取石術臨床教學中的應用效果

嚴奉奇 焦 勇 崔 棟 何大立 萬曉瓊 張 波

空軍軍醫大學第二附屬醫院泌尿外科，陜西西安 710038

住院醫師規范化培訓是提高一線醫療質量、培養優秀醫師的重要途徑，其中泌尿外科是培訓的重要科室之一[1]。經皮腎鏡取石術（percutaneous nephrolithotomy，PCNL）是當前治療復雜性腎和上段輸尿管結石的關鍵技術，也是泌尿外科醫師必須掌握的技能之一[2-3]。但PCNL 具有實踐性強、操作風險高、操作難度大、學習曲線陡等特點，使其成了當前泌尿外科臨床教學的難點與重點[4]。隨著住院醫師規范化培訓的進一步落實，急需尋找一種有效的教學方式來改善當前PCNL 臨床教學的困境。3D 打印技術可將復雜腎臟解剖結構可視化、精準化、個體化的以3D 立體形象展示于醫師，利于年輕醫師學習并理解腎臟解剖結構和手術規劃方法等[5-6]。將其用于PCNL 的臨床教學可能有助于改變當前PCNL 臨床教學面臨的困境，本研究擬探討3D 打印技術在PCNL 臨床教學中的效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2019 年10 月至2021 年10 月在空軍軍醫大學第二附屬醫院（以下簡稱“我院”）泌尿外科參加規范化培訓的住院醫師納入研究。其中男45 名，女15 名；年齡22～26 歲；均為全日制臨床醫學五年制本科畢業并正在參加規范化培訓的住院醫師，既往均無PCNL經驗。按照隨機數字表法將其分為觀察組和對照組，其中觀察組男23 名，女7 名；平均年齡（23.97±1.00）歲。對照組男22 名，女8 名；平均年齡（23.90±1.21）歲。兩組性別、年齡比較，差異無統計學意義（P ＞0.05），具有可比性。

1.2 教學方法

對照組采用傳統病例教學法，觀察組采用3D 打印技術結合傳統病例教學法。傳統病例教學法：結合患者資料、解剖圖譜、手術視頻等，利用PPT 講解經皮腎碎石、取石術相關知識點，主要包括經皮腎碎石、取石術的原理、適應證、禁忌證、術前準備、術后注意事項、術后常見并發癥處理，以及手術器械的組成及組裝、手術流程、穿刺路徑的選擇與設計、手術視頻等。3D 打印技術是利用計算機3D 重建軟件mimics 處理患者CT 等影像學數據，通過我院3D 打印平臺，將腎和結石按1∶1 比例制備腎臟的實體三維模型，并將其運用于傳統教學過程中，通過3D 打印模型還原教學患者的腎臟局部結構、模仿患者結石傷情并模擬穿刺過程。3D 教學模型可清晰看到腎結石的形態、大小、位置及其與周圍腎集合系統等解剖結構的關系。見圖1。

圖1 3D 打印個性化腎結石模型和穿刺模擬

1.3 觀察指標與評價標準

觀察指標包括理論考核成績、技能考核成績、教學滿意度3 個部分，其中理論考核成績主要包括PCNL的手術適應證與禁忌證、術前準備、術后病情觀察、術后一般情況處理、常見并發癥處理。技能考核成績主要包括經皮腎鏡手術器械的組成與組裝、穿刺流程熟悉度、特定患者穿刺位點的選擇、進針方向與進針深度、特定患者模具上穿刺成功的針數及耗時。教學滿意度采用馬斯特里赫特臨床教學問卷[7]進行測評，對教學的理解性、接受性、參與度、趣味性和技能提升5 個維度的滿意情況進行打分，單項目滿分為20 分，得分越高代表滿意度越高。

1.4 統計學方法

采用SPSS 16.0 對所得數據進行統計學分析，計量資料采用均數±標準差（）表示，比較采用t 檢驗；計數資料采用例數表示，比較采用χ2檢驗。以P ＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組入科及出科時理論考核成績比較

兩組入科及出科時理論考核成績比較，差異無統計學意義（P ＞0.05）。兩組出科時理論考核成績高于入科時，差異有統計學意義（P ＜0.05）。見表1。

表1 兩組入科及出科理論考核成績比較（分，）

表1 兩組入科及出科理論考核成績比較（分，）

2.2 兩組入科及出科時PCNL 技能考核成績比較

入科時，兩組PCNL 技能考核成績比較，差異無統計學意義（P ＞0.05）。出科時，兩組PCNL 技能考核成績均高于入科時，且觀察組高于對照組，差異有統計學意義（P ＜0.05）。見表2。

表2 兩組入科及出科時PCNL 技能考核成績比較（分，）

表2 兩組入科及出科時PCNL 技能考核成績比較（分，）

注 PCNL：經皮腎鏡取石術

2.3 兩組教學滿意情況比較

滿意情況評價問卷發放60 份，回收60 份，有效回收率為100%。觀察組理解性、接受性、參與度、趣味性、技能提升評分均高于對照組，差異有統計學意義（P ＜0.05）。見表3。

表3 兩組教學滿意情況比較（分，）

表3 兩組教學滿意情況比較（分，）

3 討論

PCNL 主要包括經皮腎穿刺和碎石、取石兩個過程，其中經皮腎穿刺是PCNL 的關鍵步驟[8]。良好的穿刺不但可以減少穿刺帶來的創傷，而且可以極大地降低術后結石殘留率和術后并發癥發生率[9]。經皮腎穿刺通道的建立需結合患者和結石的特征，選擇不同的穿刺點、目的腎盞、進針方向和穿刺深度[10]，這要求醫師對腎集合系統、血管和結石的局部立體解剖有充分的了解。傳統的教學方式主要采取解剖繪圖結合CT等影像學資料進行教學，對于年輕醫師來說，在2D 層面將復雜的腎集合系統、血管和結石等的位置由2D 轉換為3D 結構無疑是困難的[11]。同時，解剖繪圖的教學無法實現特定病例的個體化解剖結構展示，導致年輕醫師對于經皮腎穿刺知識掌握難度增加[12]。另外，傳統的被動教學模式的教學方式單一，嚴重影響年輕醫師學習的主動性和實踐性，這進一步延長了年輕醫師對經皮腎穿刺的學習曲線。

近年來隨著3D 打印技術的不斷發展，其在醫療領域內獲得了越來越廣泛的應用[13]。本課題組長期從事3D 打印技術在泌尿外科精準化治療臨床應用的研究。近年來，本課題組在世界上首次利用3D 打印技術構建了血管外支架，實現了針對腎靜脈受壓綜合征患者的個體化治療[14-16]。近年來本課題組又相繼設計了3D 打印腎腫瘤拓片定位技術用于內生性腎腫瘤的切除、3D 打印“冷夾克”用于腹腔鏡下自體腎移植、3D 打印腎結石模型用于復雜性腎結石治療等，進一步拓展了3D 打印技術在泌尿外科精準化治療的應用[17-18]。隨著3D 打印技術在醫療領域的廣泛運用，越來越多的研究發現，將3D 打印技術運用于臨床的教學活動中具有很大的潛力[19-20]。程谷等[21]發現，將3D 打印技術引入埋伏牙拔除術臨床教學可以有效提高實習醫師的臨床動手能力。韓冠生等[22]將3D 打印技術運用于膝關節鏡臨床教學，顯著提高了教學氛圍和效果。同樣，在神經外科、眼科、耳鼻喉科、超聲科、血管外科等科室都有將3D 打印技術運用于臨床教學的嘗試[23-26]。本課題組利用自身3D 打印平臺，考慮到當前PCNL 臨床教學的困境，提出將3D 打印技術運用于PCNL 的臨床教學中。

本研究將3D 打印技術運用于PCNL 的臨床教學中，結果顯示，培訓后兩組雖然在理論考核成績方面沒有差異，但是在技能考核方面觀察組的得分高于對照組，提示將3D 打印技術運用于PCNL 的臨床教學能有效提高住院醫師實踐能力。傳統的教學模式僅僅通過臨床知識的講解、影像學資料和解剖圖譜的輔助，住院醫師對于腎臟集合系統、血管與結石之間的解剖關系缺乏直觀的認識。3D 打印技術的運用，可以將特定病例的腎臟結構及結石的位置真實地展現在住院醫師面前，住院醫師可以清晰地辨認結石與腎盂、腎盞及血管之間的3D 關系，使醫師能對腎臟的解剖結構有一個更加直觀深刻的認識。另一方面，教師也可以結合3D 打印模型演示經皮腎穿刺的過程，并結合3D打印模型向住院醫師直觀的講解不同部位、不同形狀結石經皮腎穿刺位點選擇的原則、進針角度的調整、合適腎盞的選擇等問題。住院醫師也可以利用3D 打印模型模擬穿刺進針、設計最佳穿刺通道、選擇最適的目標腎盞，在進一步加深住院醫師對穿刺流程的熟悉度的同時提升教學的趣味性、理解性和參與度。在本研究中，通過對醫師教學滿意度的調查問卷結果也印證了結合3D 打印技術的教學方式在住院醫師教學滿意度的理解性、接受性、參與度、趣味性和技能提升5 個維度上也都也得到了提升。

綜上所述，在PCNL 的臨床教學中融入3D 打印技術可提高教學滿意度的同時，也提高了初學者的操作技能。但本研究的樣本量有限，研究時間間隔較短，具有一定的局限性，3D 打印是否會影響學生對于PCNL 遠期的理論知識掌握還有待進一步的研究。