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基于3D打印的椎弓根螺钉置钉技术教学体系的构建及评价

2018-07-16章浩郑兴锋史晓辉白一帆李亚楠杨宗德

中国继续医学教育 2018年21期
关键词:椎弓螺钉脊柱

章浩 郑兴锋 史晓辉 白一帆 李亚楠 杨宗德

随着人民生活水平的提高以及国家高速公路的普及,骨折多发伤的伤情越来越复杂,而骨折多发伤中有两种伤情比较特殊,一种是骨盆骨折[1],可能危及生命,另一种就是脊柱骨折[2-3],可能出现截瘫等严重并发症。目前对于存在截瘫风险的脊柱骨折均需要使用椎弓根螺钉系统进行内固定,此级手术在基层医院就可以实施,特别是一些复杂脊柱骨折,可以作为损伤控制手段先行内固定,为安全后送创造条件。因此脊柱椎弓根螺钉置钉技术[4-7]

已经发展为骨外科医师必需掌握的一项手术技术,但是在基层医疗体系能够掌握该技术的医生非常少,因而制定脊柱椎弓根螺钉置钉技术的培训方案迫在眉睫。

1 研究方法和内容

1.1 脊柱椎弓根螺钉置钉技术的分层教学体系的构建

1.1.1 教学内容分层 基于三维CT平扫数据的3D打印脊柱模型库的构建:(1)与我院影像科合作收集近5年(2013—2017年)在我院行手术治疗的脊柱骨折病例的三维CT数据资料;(2)根据患者年龄、伤情、脊柱退变程度、是否合并神经损伤、是否合并脊柱侧凸对三维CT数据资料进行汇总整理;(3)分层难度设置以单纯前柱压缩骨折为难度1级,脊柱爆裂性骨折为难度2级,脊柱爆裂骨折合并严重脊柱退变或脊柱滑脱为难度3级,脊柱爆裂骨折合并严重脊柱侧凸为难度4级(图2)。(4)每一层选择1~2例典型病例制作3D打印脊柱模型(图1)。

1.1.2 教学对象分层 将教学对象分层为4级,本科实习生与刚接触临床研究生为1级,处于住院医师规范化培训阶段医师为2级,处于脊柱专科医师规范化培训阶段医师为3级,有数年工作经验的进修医师为难度4级。

1.1.3 考核目标分层 相应级别的教学对象在完成规定学时数的学习后将随机在模型库中抽取相应难度的病例数据制作3D打印模型进行操作考核,考核标准包括:固定时间内置钉数量;置钉操作的熟悉流畅程度;置钉结果评估(是否存在选择进钉点错误、穿破椎弓根壁如穿破椎弓根下内侧壁为严重错误、进钉点方向是否平行椎体方向等等)。

1.1.4 教学目标分层及阶梯化教学 每一级教学对象的教学目标为能够完成相应难度级别的脊柱模型置钉操作,以此类推。同时当1级教学对象完成教学目标,同时通过考核后可进行2级难度的培训,循序渐进逐渐完全掌握脊柱椎弓根螺钉置钉技术,如果没有完成教学目标则要反思是解剖结构不熟悉还是置钉操作手法有问题等等,总结失败经验,个体化再次训练直至通过考核。

1.2 脊柱椎弓根螺钉置钉技术的分层教学体系的教学效果评价

1.2.1 培训 对参与考评和带教的主治医师进行培训,考官从带教教员中产生。采用讲座、录像模拟教学等手段,让每位教员/考官充分理解脊柱椎弓根螺钉置钉操作不同难度的技能操作流程、脊柱椎弓根螺钉置钉阶梯化分层教学体系的实施方法和流程,并评估考官的掌握程度。

1.2.2 实验分组 将40位参与住院医师规范化培训或专科医师规范化培训医师(2017年度)随机分为两组,一组施行基于3D打印技术的分层阶梯教学法为实验组,一组施行传统的临床带教教学法作为对照组,培训时间为1个月,每组20人。

1.2.3 教学内容 每人根据目前所处层级获取相应难度级的3D打印脊柱模型,进行个体化练习,同时与教员随时互动,通过提出问题-解决问题-提出问题的问题教学法逐步进行脊柱置钉操作学习,教员要保证在学员学习期间指导其置钉操作流程并支出其不足,方便其课后练习。对照组在一个月学习期间维持每天的临床带教学习。

图1 利用三维CT重建数据制作的脊柱3D打印模型

图2 脊柱骨折病例库中的部分三维CT平扫数据

1.2.4 考核标准 培训1个月后对两组进行考核,相应级别的教学对象在完成规定学时数的学习后将随机在模型库中抽取相应难度的模型制作3D打印模型进行操作考核,考核标准包括: 单个螺钉置钉平均时间;置钉准确率(存在选择进钉点错误、穿破椎弓根壁如穿破椎弓根下内侧壁、进钉点方向偏差均定义为置钉不准确);总操作时间。

1.2.5 实验结果与教学体系的自我完善 对两组学员脊柱椎弓根螺钉阶梯化分层教学体系考评量表与实施效果、学员反馈和前后对比分析等手段进行资料收集分析。采用SPSS11.0软件进行相关统计学分析,计量资料用(±s)表示,组间比较采用t检验,P<0.05为差异具有统计学意义。

2 研究结果

共40位进行住院医师及专科医师规范化培训的医师参与了此次研究。研究结果提示经过基于3D打印的椎弓根钉置钉分层教学体系组单个螺钉置钉时间、置钉准确率、总操作时间均明显优于对照组(临床带教组)(P<0.000 1)。(见表1)。

表1 实验结果对比(±s)

表1 实验结果对比(±s)

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3 结论

以往有两种椎弓根螺钉置钉训练方法:临床手术训练和尸体标本训练。临床手术训练受很多因素制约:临床病例数有限无法满足培训要求,不是每一级医院均有大量的脊柱骨折病例;医疗事故风险,一旦发生置钉失败,轻则该部位不能再置入螺钉,重则该椎弓根下方的神经根损伤,术后出现瘫痪。第二种训练方法是尸体标本训练,其缺点更加明显: 尸体来源获取困难,比临床病例少得多; 标本退变严重,制约培训效果。尸体标本一般都是老年退变非常严重的脊柱,存在骨质疏松、退变性脊柱侧凸、退变性脊柱滑脱、小关节结构紊乱等等,这些脊柱标本并不能代表临床常见的脊柱结构,因而培训出的医生水平层次不齐。椎弓根螺钉置钉训练不仅受到训练方法的限制,也受到培训对象的限制,脊柱外科需要培训的医生从实习的本科生学员、刚接触临床的研究生、刚毕业的住院医师规范化培训医师到有数年临床经验的专科医师规范化培训医师、甚至还有作为科室主任来我院进修的主任医师;这就要求椎弓根螺钉培训要分层阶梯化进行教学[8-10],不仅需要训练内容进行分层,由易到难;还要求训练对象进行分层,对于不同水平的医生分层进行培训。对于培训学员进行分层还比较可行,但是对于注重实际操作训练的技术培训,对培训内容进行分层就比较难,无论是患者还是实体标本均不能事先确定其置钉难度是否符合分层要求,而其潜在医疗风险和病例数限制极大地制约了椎弓根螺钉置钉培训的实施。

3D打印技术[11-12]的出现彻底改变了椎弓根螺钉置钉培训实现困难的尴尬现状,通过使用3D打印的脊柱模型可以根据不同层次不同培训目标制定不同的脊柱模型,真正达到分层教学的目的。目前长海医院脊柱外科脊柱骨折患者术前均需行三维CT重建以规划其手术方案,而该三维CT数据均可以在3D打印模型中应用。我们可以对大量脊柱骨折患者的伤情进行评估,根据其骨折类型、年龄大小、脊柱退变、是否存在脊柱侧凸,遴选不同难度的病例作为椎弓根置钉训练模型,从而真正实现对椎弓根螺钉置钉训练内容的分层。其次,3D打印模型可以大量精确复制,而不增加成本,有效克服了椎弓根螺钉置钉培训病例数量有限的问题。

本课题通过3D打印技术构建的椎弓根螺钉置钉技术培训的阶梯化分层教学体系,可满足不同层次培训对象的训练要求,有助于建立骨外科不同水平医师的椎弓根钉置钉技能的标准培训体系,对于培养掌握扎实创伤急救技能的高层次、高素质的复合型医学专业人才起到积极的推动作用。

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