3D打印技術在神經內鏡治療高血壓腦出血教學中的應用研究

魏志玄，張婷，張峰

（1.南陽醫學高等?？茖W校第一附屬醫院，河南南陽 473000；2.南陽醫學高等專科學校，河南南陽 473000）

近年來,隨著人們飲食習慣的改變和生活節奏的不斷加快,高血壓腦出血的發病率不斷上升,且呈年輕化趨勢[1]。高血壓腦出血具有發病急、進展迅速、致殘率高、致死率高等特點[2]。隨著醫療技術的不斷發展，神經內鏡輔助清除高血壓腦出血血腫逐漸被神經外科醫生認同，在臨床應用中具有創傷小、手術視野好、手術時間相對短、血腫切除率高、并發癥較少及術后恢復較快等優點[3-4]。但是，它要求手術操作者熟練掌握腦部結構以及內鏡操作技術，這對實習醫生、住院醫師的培訓和教學帶來了挑戰。

目前，3D 打印技術已在醫學領域廣泛應用，可以通過計算機掃描并生成組織器官的三維結構立體圖像，進而打印輸出實體模型[5]，具有個性化、精準化、多角度等優點[4]。通過3D 打印模型，可模擬神經內鏡清除血腫手術操作流程，提高實習醫師和住院醫師的培訓效率。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

選取2022 年7 月至2023 年5 月于南陽醫學高等?？茖W校第一附屬醫院神經外科實習的學生38 人，實習生來自同一所畢業院校、同一年級。將實習生隨機分為3D 打印教學組19 人（實驗組）和傳統教學組19人（對照組）。兩組學生的一般情況見表1。

1.2 研究方法

1.2.1 傳統教學組教學方法

教師為主導，對實習生采取集中小課講授方式，教學過程包括四個環節。（1）準備環節：帶教教師制定教學計劃，在手機學習平臺建立對照組班級，根據科室收住患者病例情況，在已經取得病人或家屬知情同意的情況下選擇典型的高血壓腦出血臨床病例，并于課前提前準備好教案，把病人相關病例資料及教學課件上傳至手機學習平臺。（2）討論環節：教師在學習平臺發布討論任務，要求實習生根據患者資料討論神經內鏡清除血腫手術具體方案，提出自己的疑問并上傳學習平臺，教師根據實習生反饋意見及時調整教學內容。（3）授課環節：采取面對面小組授課法，一次授課有3 個學時，其中前2 個課時主要以多媒體形式講授教學課件，最后1 個課時結合典型病例進行預定患者的臨床教學查房，并講解神經內鏡清除血腫手術的具體操作。（4）觀摩環節：學生觀摩該患者神經內鏡清除血腫手術過程[5]。

1.2.2 3D 打印教學組教學方法

利用3D 打印技術進行互動式教學，具體方式如下。（1）準備：帶教教師在手機學習平臺建立實驗組班級，在患者或家屬知情同意的情況下，制作同一高血壓腦出血患者病變位置的3D 打印模型，將患者相關資料上傳至手機學習平臺，發布討論任務，請實習生根據患者資料討論神經內鏡清除血腫手術具體方案并提出自己的疑問，上傳至手機學習平臺。（2）展示：在教室學生結合患者影像學資料和3D 打印模型，多角度講解患者病變位置的解剖結構，帶教教師從旁引導與指正。（3）擬定手術方案：帶教教師協助、指導學生根據影像學資料和3D 打印模型，測量和定位患者病變位置、大小，確認病變位置周圍的組織結構分布情況，初步擬定神經內鏡清除血腫手術方案，如手術的入路和手術中會出現哪些問題及應如何解決。（4）總結：帶教教師總結回答學生討論過程中的問題，根據患者病變位置的多媒體3D 動畫和3D 打印模型，詳細講解該疾病的病理變化過程和治療方案的選擇。（5）觀摩總結：學生觀摩患者手術過程，再結合3D 打印模型總結解剖結構[5]。

1.2.3 3D 打印技術制作教具

整理納入研究的患者的MRI 和CT 掃描圖像及數據，對細微灰階的圖像進行預處理，以增進對于灰色像素的分辨率及還原程度。使用抖動位圖數字文件格式進行打印，盡可能制作出1∶1 完美還原的3D 打印顱腦實體模型[6]。

1.3 教學效果評價

1.3.1 考核成績評分

采用作者所在科室自制的實習生考核評分表，考核對照組和實驗組實習生，并進行對比分析，考核內容分為三類：理論知識（共50 分）、操作實踐（共50 分）和總成績（共100 分）。

1.3.2 滿意度

采取作者所在科室自制滿意度百分制調查表，比較對照組與實驗組實習生對本科室的教學滿意度。其中，學生評分（1）90～100 分為非常滿意；（2）61～89分為基本滿意；（3）0～60 分為不滿意。滿意度=[（1）+（2）]/19×100%。

1.3.3 學習效果

帶教教師記錄兩組實習生學習效果，包括出勤、平時對本科學習內容是否感興趣及理論聯系實習的情況，比較對照組和實驗組實習生的學習效果。

1.4 統計方法

采用SPSS 22.0 統計軟件分析，計數資料采用頻數和百分比表示，計量資料采用x±s表示；計數資料兩組間的比較采用X2檢驗或者使用Fisher 精確概率法檢驗，資料兩組間的比較采用t檢驗。P＜0.05 具有統計學意義。

2 實驗結果

2.1 一般情況及考核成績評分

由表1 可以看出，對照組與實驗組在性別、年齡、上學期平均成績方面均無顯著性差異，實驗組理論知識、操作實踐和總成績顯著高于對照組成績（P＜0.05）。

2.2 滿意度調查結果

表2 為滿意度調查結果。通過表2 可知，實驗組學生滿意度顯著高于對照組（P＜0.05）。

表2 滿意度調查結果

2.3 對照組與實驗組實習效果比較

表3 為兩組實習效果比較。通過表3 可知對照組與實驗組出勤率無顯著性差異（P＞0.05），實驗組興趣度和理論實習緊密度顯著高于對照組（P＜0.05）。

表3 兩組實習效果比較

3 討論

高血壓腦出血是神經外科常見的一種急危重癥,若未及時清除血腫，在血液凝固、血細胞崩解過程中會釋放大量神經毒性物質，可造成患者腦組織、神經細胞的不可逆性損傷，甚至危及患者生命[7]。有多項研究認為，神經內鏡具有低創傷度和可視化等優點，術中可減少腦組織的損傷，可完全清除血腫[8]，術中可通過多角度鏡頭仔細查看血腫腔，可適度擴大術野，較完全地顯露血腫，該術式出血量少，并發癥少，可明顯改善患者預后[9-10]。然而神經系統解剖的結構復雜性要求神經外科醫師有較強的空間想象能力，且神經內鏡易產生“魚眼效應”，易給操作者造成錯覺，操作范圍也有局限，對操作者的要求較高[11]。因而，神經內鏡清除血腫對于實習醫師、低年資醫師、規范化培訓醫師而言是極大挑戰，將3D 打印技術應用于神經外科醫師教學中，可以提高醫師學習興趣，使其加深對解剖結構的理解，培養空間思維能力，快速掌握常規神經外科手術操作[12]。

在神經外科臨床教學中使用3D 打印模型，可有效彌補傳統多媒體教學中實習生只能看圖加想象、不能真實觸摸病例的缺點[13]。理論知識、操作實踐考試主要考查實習醫師對于高血壓腦出血相關知識的掌握程度、臨床思維以及解決臨床問題的能力，本研究中，3D 打印教學組的理論知識、操作實踐和總成績顯著高于傳統教學組，說明3D 打印教學法具有一定的優勢。3D 打印模型不僅有效鞏固了學生的解剖和病理學知識，而且學生還可以在模型中進行手術操作，快速掌握臨床技能。為了解實習醫師對教學方法、教學效果的評價，本研究對滿意度進行了調查，結果表明：3D 打印教學組滿意度顯著高于傳統教學組，3D 打印教學這種可視化、將抽象概念形象化的實踐方式更易被接受。3D 打印教學組的興趣度、理論與實習的緊密度均顯著高于傳統教學組，說明3D 打印教學法可以有效提高學生學習興趣并增強理論聯系實踐的能力。

在傳統的實習生帶教過程中，學生思維的形成往往是模塊化的，無法通過縱向的思維來解決單一病例的癥狀診斷、治療目的、預后評估等方面的問題[14]。而且傳統的神經外科帶教模式存在教學標本嚴重不足、學生實踐機會少和學習積極性較弱等問題。將3D 打印教學法應用于神經內鏡治療高血壓腦出血帶教中，拓寬了學生的實踐渠道，提高了其學習興趣。盡管3D 打印教學法也存在模型制作過程復雜、費用偏高等問題，但長遠來看，3D 打印模型的保存與維修成本低于尸體標本，而且可以重復使用，如果在臨床教學中大范圍推廣，可促進實習醫師及臨床醫師的培養與成長。

綜上所述，3D 打印技術應用于神經內鏡治療高血壓腦出血教學中，能夠使學生深刻理解臨床常見病高血壓腦出血的前沿治療方法，豐富教學內容，激發學生學習興趣，提高學生臨床思維能力，提升神經外科的帶教質量，可以更好地服務醫學教育。