3D打印模具在神經(jīng)外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)顱底解剖教學(xué)中的應(yīng)用

[摘要] 目的 探討3D打印模具在神經(jīng)外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)顱底解剖教學(xué)中的應(yīng)用效果。方法 選取2024年5月至11月在鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科參加住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員52名作為研究對象。采用隨機抽樣法分為試驗組（n=26）和對照組（n=26）。試驗組學(xué)員采用傳統(tǒng)教學(xué)方法結(jié)合3D打印模型進行顱底解剖教學(xué)，對照組學(xué)員采用傳統(tǒng)教學(xué)方法進行解剖教學(xué)。比較兩組學(xué)員的理論考試及教學(xué)問卷滿意度情況，評價兩組學(xué)員的教學(xué)效果。結(jié)果 試驗組學(xué)員的出科考核及顱底解剖相關(guān)內(nèi)容考試成績均高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.001）；試驗組學(xué)員的教學(xué)滿意度、學(xué)習(xí)興趣度、顱腦解剖理解度、手術(shù)入路了解程度均高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.001）。結(jié)論 采用3D打印模具輔助神經(jīng)外科顱底解剖教學(xué)效果良好，值得推廣。

[關(guān)鍵詞] 神經(jīng)外科；顱底解剖教學(xué)；3D打印；住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)

[中圖分類號] R739.41" """"[文獻標(biāo)識碼] A """""[DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2025.17.016

3D打印技術(shù)可通過特殊材質(zhì)從計算機輔助設(shè)計中制造出物理3D模型^[1]。3D打印可生產(chǎn)個性化模型，在臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用越發(fā)廣泛，特別是神經(jīng)外科領(lǐng)域因3D打印的使用而取得實質(zhì)性進展。神經(jīng)外科顱底腫瘤周圍神經(jīng)血管復(fù)雜且無法從外部觀察到，是神經(jīng)外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)教學(xué)中的難點^[2]。以往的教學(xué)中，學(xué)員普遍反映傳統(tǒng)教學(xué)方法（患者影像學(xué)資料結(jié)合病變周圍區(qū)域解剖）枯燥難懂，不具有三維立體的解剖畫面，不能使抽象的解剖形象化、具體化。3D打印技術(shù)通過制作高分辨率的模具，可創(chuàng)建逼真的沉浸式培訓(xùn)環(huán)境，使抽象的腫瘤周圍解剖結(jié)構(gòu)更加形象化和具體化，對提升教學(xué)質(zhì)量和住院醫(yī)師學(xué)習(xí)興趣等有著明顯優(yōu)勢^[3-5]。3D打印顱底病變模型可結(jié)合患者的影像學(xué)及臨床表現(xiàn)，生動直觀地揭示腫瘤部位及其與重要解剖結(jié)構(gòu)間關(guān)系，同時可借助該模型模擬腫瘤的切除過程，使住院醫(yī)師能更深刻地理解該部位手術(shù)入路及術(shù)中注意細節(jié)。本研究借助患者個性化的3D打印模型對住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員進行教學(xué)，探討其與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比具有的優(yōu)勢，旨在提高學(xué)員對顱底解剖學(xué)習(xí)的興趣和效率，進而提高教學(xué)質(zhì)量。

1" 對象與方法

1.1" 研究對象

選取2024年5月至11月在鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科參加住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的52名學(xué)員作為研究對象。所有學(xué)員均為首次接受神經(jīng)外科顱底解剖系統(tǒng)培訓(xùn)。采用抽樣法隨機分為試驗組（n=26）和對照組（n=26）。試驗組學(xué)員采用傳統(tǒng)教學(xué)方法結(jié)合3D打印模型進行顱底解剖教學(xué)，對照組學(xué)員采用傳統(tǒng)教學(xué)方法進行顱底解剖教學(xué)。

1.2" 教學(xué)方法

兩組學(xué)員的課程安排參照鄭州大學(xué)神經(jīng)外科醫(yī)學(xué)部教學(xué)小組制定的神經(jīng)外科顱腦解剖系列課程，除使用的教具不同外，兩組學(xué)員的授課教師、授課內(nèi)容和總授課學(xué)時均保持一致。指導(dǎo)醫(yī)師選取典型病例后，課前3d為住院醫(yī)師提供詳細病史、體格檢查、術(shù)前影像學(xué)檢查和實驗室檢查結(jié)果。

試驗組學(xué)員采用病灶局部解剖圖片、病例術(shù)前影像學(xué)資料結(jié)合新型3D打印模型方式進行教學(xué)。帶教教師通過使用新型3D打印模型講授顱底解剖、腫瘤與周圍血管神經(jīng)的關(guān)系及手術(shù)處理原則等，引導(dǎo)學(xué)員準確理解顱底局部解剖、特定腫瘤特點及其手術(shù)計劃。新型3D打印模型的制作：本研究提取10名顱底腫瘤患者的CT數(shù)據(jù)（層厚1mm），研究開始前已獲得機構(gòu)審查委員會批準及患者同意。使用 MIMICS 13.1 軟件（比利時Materialise Inc公司）對醫(yī)學(xué)數(shù)字成像數(shù)據(jù)進行處理并轉(zhuǎn)換為3D圖像，然后裁剪包括腫瘤在內(nèi)的周圍解剖結(jié)構(gòu)圖像，確認結(jié)構(gòu)無誤后進行3D打印。

對照組學(xué)員采用病灶局部解剖圖片、病例術(shù)前影像學(xué)資料的方式進行教學(xué)。帶教教師通過使用顱骨模具講授顱底解剖、腫瘤與周圍血管神經(jīng)的關(guān)系及手術(shù)處理原則等，引導(dǎo)學(xué)員準確理解顱底局部解剖、特定腫瘤特點及其手術(shù)計劃。

1.3" 教學(xué)效果評價

1.3.1 "理論考試 "由鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科醫(yī)學(xué)部教學(xué)小組命題考核，出科考試內(nèi)容按照住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)結(jié)業(yè)理論考核要求確定，試卷滿分為100分；顱底解剖相關(guān)內(nèi)容為100分，兩組學(xué)員的考試內(nèi)容和考試方式完全一致。

1.3.2" 問卷調(diào)查 "問卷由教學(xué)小組設(shè)計，從學(xué)員的教學(xué)滿意度、學(xué)習(xí)興趣度、顱腦解剖理解度、手術(shù)入路了解程度等4個方面對學(xué)員的學(xué)習(xí)效果進行評價，采用量化評分的方法，每個問題滿分為10分。授課結(jié)束后通過微信發(fā)放問卷，學(xué)員匿名填寫，問卷的克朗巴赫系數(shù)為0.912，這表明其具有非常好的內(nèi)部一致性信度。

1.4" 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 21.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進行處理分析，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準差（）表示，組間比較采用t檢驗，計數(shù)資料以例數(shù)（百分率）[n（%）]表示，組間比較采用χ²檢驗。Plt;0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2" 結(jié)果

2.1" 兩組學(xué)員的理論考試成績比較

試驗組學(xué)員的出科考試成績及顱底解剖相關(guān)內(nèi)容成績均高于對照組學(xué)員，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.001），見表1。

2.2" 兩組學(xué)員的問卷調(diào)查結(jié)果比較

本研究共發(fā)放問卷52份，回收有效問卷52份。試驗組學(xué)員的教學(xué)滿意度、學(xué)習(xí)興趣度、顱腦解剖理解度、手術(shù)入路了解程度均高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.001），見表2。

3" 討論

使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建的個體患者醫(yī)學(xué)圖像的3D模型進行手術(shù)模擬已被引入臨床使用、培訓(xùn)和手術(shù)策略規(guī)劃，并在文獻的多個臨床案例中使用^[6]。3D模型有助于對病變的解剖學(xué)理解，并有助于規(guī)劃手術(shù)管理^[7]。Oishi等^[8]3D打印石膏模型用于模擬神經(jīng)外科手術(shù)。目前，使用個體患者醫(yī)學(xué)圖像的3D模型已應(yīng)用于其他領(lǐng)域；在泌尿外科或小兒外科手術(shù)中使用3D模型進行術(shù)前模擬達芬奇手術(shù)、腹腔鏡手術(shù)或移植手術(shù)；在整形外科中，利用唇腭裂或漏斗胸等疾病的3D模型進行手術(shù)模擬；在耳鼻喉科中，3D 模型用于培訓(xùn)年輕醫(yī)生進行巖骨切除術(shù)^[9-10]。但在神經(jīng)外科術(shù)前模擬中，3D模型技術(shù)仍處于實驗原型階段。3D打印技術(shù)具有精確、可視化特點，具有廣闊的應(yīng)用前景，研究表明3D技術(shù)打印等比例血管、神經(jīng)、腦組織等細微結(jié)構(gòu)模型，有助于提高神經(jīng)外科醫(yī)師對復(fù)雜顱底病變的理解和認識^[11]。

由于顱底解剖結(jié)構(gòu)精細、位置深在、神經(jīng)血管分布錯綜復(fù)雜且存在諸多類型的解剖變異，因此顱底解剖教學(xué)一直都是神經(jīng)外科教學(xué)的難點和痛點^[12]。傳統(tǒng)教具很難對這些結(jié)構(gòu)進行完好還原和展示。本研究中對照組學(xué)員關(guān)于“顱底解剖理解度”的評分僅為（6.85±0.83）分，也充分證明這一狀況。而3D打印模型能更直觀精確地展示顱底病變周圍的解剖結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)立體解剖結(jié)構(gòu)的可視化，國內(nèi)外均有將其應(yīng)用于臨床教學(xué)案例的報道，且均取得較好的教學(xué)效果^[13]。本研究采用薄層CT純手工分割方式，逐層用不同的色塊將各重要解剖結(jié)構(gòu)進行分割標(biāo)注，最大程度對解剖結(jié)構(gòu)進行還原，既能讓學(xué)員標(biāo)識重要的結(jié)構(gòu)，又能使學(xué)員看清深部解剖結(jié)構(gòu)的相對位置關(guān)系，切實提升教學(xué)效果。

在神經(jīng)外科教學(xué)中，傳統(tǒng)教具結(jié)合影像學(xué)資料的教學(xué)方法過于抽象，無法很好展現(xiàn)顱底病變周圍各個結(jié)構(gòu)的毗鄰關(guān)系，這對學(xué)員的空間想象力和抽象思維能力有較高的要求。3D打印模型可使學(xué)員更加直觀、生動地學(xué)習(xí)具體解剖標(biāo)志和毗鄰關(guān)系，通過隨意翻轉(zhuǎn)模型，能使學(xué)員從不同角度全面反復(fù)、仔細觀察重要結(jié)構(gòu)的形態(tài)和方位。通過直觀真實的視覺刺激，學(xué)員能更容易理解這種復(fù)雜的空間位置關(guān)系，讓學(xué)習(xí)過程從被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鳎岣邔W(xué)員的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。本研究試驗組學(xué)員對“顱底解剖理解度”和“手術(shù)入路了解程度”的評分高于對照組學(xué)員，表明３D打印模型比傳統(tǒng)教具能更好地激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)員對復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的自信心，提高顱底解剖學(xué)習(xí)的效率。綜上，采用3D打印模具輔助神經(jīng)外科顱底解剖教學(xué)效果良好，值得推廣。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

[參考文獻]

[1]"" LIEW Y， BEVERIDGE E， DEMETRIADES A K， et al. 3D printing of patient?specific anatomy： A tool to improve patient consent and enhance imaging interpretation by trainees[J]. Br J Neurosurg， 2015， 29（5）： 712–714.

[2]"" 王任直， 馮銘. 顱底腫瘤外科發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題[J]. 中國現(xiàn)代神經(jīng)疾病雜志， 2020， 20（3）： 144–147.

[3]"" KLEIN G T， LU Y， WANG M Y. 3D printing and neurosurgery-ready for prime time？[J]. World Neurosurg， 2013， 80（3-4）： 233–235.

[4]"" TAI B L， ROONEY D， STEPHENSON F， et al. Development of a 3D?printed external ventricular drain placement simulator： Technical note[J]. J Neurosurg， 2015， 123（4）： 1–7.

[5]"" 嚴峻， 文靜， 陳海南， 等. 3D打印技術(shù)在神經(jīng)外科本科臨床教學(xué)培養(yǎng)中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生， 2018， 34（20）： 3234–3236.

[6]"" 相建， 李珍珠， 李澤福. 3D打印在神經(jīng)外科的應(yīng)用進展[J]. 國際神經(jīng)病學(xué)神經(jīng)外科學(xué)雜志， 2016， 43（1）： 62–64.

[7]"" TAM M D， LAYCOCK S D， BELL D， et al. 3D printout of a DICOM file to aid surgical planning in a 6?year?old patient with a large scapular osteochondroma complicating congenital diaphyseal aclasia[J]. J Radiol Case Rep， 2012， 6（1）： 31–37.

[8]"" OISHI M， FUKUDA M， YAJIMA N， et al. Interactive presurgical simulation applying advanced 3D imaging and modeling techniques for skull base and deep tumors[J]. J Neurosurg， 2013， 119（1）： 94–105.

[9]"" CHOI J W， KIM N. Clinical application of three? dimensional printing technology incraniofacial plastic surgery[J]. Arch Plast Surg， 2015， 42（3）： 267?277.

[10] ROSE A S， WEBSTER C E， HARRYSSON O L， et al. Preoperative simulation of pediatric mastoid surgery with 3D?printed temporal bone models[J]. Int J Pediatr Otorhinolaryngol， 2015， 79（5）： 740–744.

[11] 黃慶， 王剛， 張洪兵. 3D打印技術(shù)在腦血管疾病臨床教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)電子雜志， 2017， 4（3）： 90–92.

[12] 田耕任， 梁華新， 池國男， 等. 神經(jīng)外科專科培訓(xùn)解剖亞專業(yè)教學(xué)體會[J]. 中國實驗診斷學(xué)， 2018， 22（1）： 189–190.

[13] 張馨， 牛欽， 韓冰， 等. 3D打印頭模在口腔正畸學(xué)頭影測量標(biāo)志點定位教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 中華醫(yī)學(xué)教育雜志， 2023， 43（9）： 679–682.

（收稿日期：2025–01–08）

（修回日期：2025–04–26）

通信作者：吳力新，電子信箱：wulixin0820@126.com