3D打印技术在神经内镜治疗高血压脑出血教学中的应用研究

魏志玄，张婷，张峰

（1.南阳医学高等专科学校第一附属医院，河南南阳 473000；2.南阳医学高等专科学校，河南南阳 473000）

近年来,随着人们饮食习惯的改变和生活节奏的不断加快,高血压脑出血的发病率不断上升,且呈年轻化趋势[1]。高血压脑出血具有发病急、进展迅速、致残率高、致死率高等特点[2]。随着医疗技术的不断发展，神经内镜辅助清除高血压脑出血血肿逐渐被神经外科医生认同，在临床应用中具有创伤小、手术视野好、手术时间相对短、血肿切除率高、并发症较少及术后恢复较快等优点[3-4]。但是，它要求手术操作者熟练掌握脑部结构以及内镜操作技术，这对实习医生、住院医师的培训和教学带来了挑战。

目前，3D 打印技术已在医学领域广泛应用，可以通过计算机扫描并生成组织器官的三维结构立体图像，进而打印输出实体模型[5]，具有个性化、精准化、多角度等优点[4]。通过3D 打印模型，可模拟神经内镜清除血肿手术操作流程，提高实习医师和住院医师的培训效率。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

选取2022 年7 月至2023 年5 月于南阳医学高等专科学校第一附属医院神经外科实习的学生38 人，实习生来自同一所毕业院校、同一年级。将实习生随机分为3D 打印教学组19 人（实验组）和传统教学组19人（对照组）。两组学生的一般情况见表1。

1.2 研究方法

1.2.1 传统教学组教学方法

教师为主导，对实习生采取集中小课讲授方式，教学过程包括四个环节。（1）准备环节：带教教师制定教学计划，在手机学习平台建立对照组班级，根据科室收住患者病例情况，在已经取得病人或家属知情同意的情况下选择典型的高血压脑出血临床病例，并于课前提前准备好教案，把病人相关病例资料及教学课件上传至手机学习平台。（2）讨论环节：教师在学习平台发布讨论任务，要求实习生根据患者资料讨论神经内镜清除血肿手术具体方案，提出自己的疑问并上传学习平台，教师根据实习生反馈意见及时调整教学内容。（3）授课环节：采取面对面小组授课法，一次授课有3 个学时，其中前2 个课时主要以多媒体形式讲授教学课件，最后1 个课时结合典型病例进行预定患者的临床教学查房，并讲解神经内镜清除血肿手术的具体操作。（4）观摩环节：学生观摩该患者神经内镜清除血肿手术过程[5]。

1.2.2 3D 打印教学组教学方法

利用3D 打印技术进行互动式教学，具体方式如下。（1）准备：带教教师在手机学习平台建立实验组班级，在患者或家属知情同意的情况下，制作同一高血压脑出血患者病变位置的3D 打印模型，将患者相关资料上传至手机学习平台，发布讨论任务，请实习生根据患者资料讨论神经内镜清除血肿手术具体方案并提出自己的疑问，上传至手机学习平台。（2）展示：在教室学生结合患者影像学资料和3D 打印模型，多角度讲解患者病变位置的解剖结构，带教教师从旁引导与指正。（3）拟定手术方案：带教教师协助、指导学生根据影像学资料和3D 打印模型，测量和定位患者病变位置、大小，确认病变位置周围的组织结构分布情况，初步拟定神经内镜清除血肿手术方案，如手术的入路和手术中会出现哪些问题及应如何解决。（4）总结：带教教师总结回答学生讨论过程中的问题，根据患者病变位置的多媒体3D 动画和3D 打印模型，详细讲解该疾病的病理变化过程和治疗方案的选择。（5）观摩总结：学生观摩患者手术过程，再结合3D 打印模型总结解剖结构[5]。

1.2.3 3D 打印技术制作教具

整理纳入研究的患者的MRI 和CT 扫描图像及数据，对细微灰阶的图像进行预处理，以增进对于灰色像素的分辨率及还原程度。使用抖动位图数字文件格式进行打印，尽可能制作出1∶1 完美还原的3D 打印颅脑实体模型[6]。

1.3 教学效果评价

1.3.1 考核成绩评分

采用作者所在科室自制的实习生考核评分表，考核对照组和实验组实习生，并进行对比分析，考核内容分为三类：理论知识（共50 分）、操作实践（共50 分）和总成绩（共100 分）。

1.3.2 满意度

采取作者所在科室自制满意度百分制调查表，比较对照组与实验组实习生对本科室的教学满意度。其中，学生评分（1）90～100 分为非常满意；（2）61～89分为基本满意；（3）0～60 分为不满意。满意度=[（1）+（2）]/19×100%。

1.3.3 学习效果

带教教师记录两组实习生学习效果，包括出勤、平时对本科学习内容是否感兴趣及理论联系实习的情况，比较对照组和实验组实习生的学习效果。

1.4 统计方法

采用SPSS 22.0 统计软件分析，计数资料采用频数和百分比表示，计量资料采用x±s表示；计数资料两组间的比较采用X2检验或者使用Fisher 精确概率法检验，资料两组间的比较采用t检验。P＜0.05 具有统计学意义。

2 实验结果

2.1 一般情况及考核成绩评分

由表1 可以看出，对照组与实验组在性别、年龄、上学期平均成绩方面均无显著性差异，实验组理论知识、操作实践和总成绩显著高于对照组成绩（P＜0.05）。

2.2 满意度调查结果

表2 为满意度调查结果。通过表2 可知，实验组学生满意度显著高于对照组（P＜0.05）。

表2 满意度调查结果

2.3 对照组与实验组实习效果比较

表3 为两组实习效果比较。通过表3 可知对照组与实验组出勤率无显著性差异（P＞0.05），实验组兴趣度和理论实习紧密度显著高于对照组（P＜0.05）。

表3 两组实习效果比较

3 讨论

高血压脑出血是神经外科常见的一种急危重症,若未及时清除血肿，在血液凝固、血细胞崩解过程中会释放大量神经毒性物质，可造成患者脑组织、神经细胞的不可逆性损伤，甚至危及患者生命[7]。有多项研究认为，神经内镜具有低创伤度和可视化等优点，术中可减少脑组织的损伤，可完全清除血肿[8]，术中可通过多角度镜头仔细查看血肿腔，可适度扩大术野，较完全地显露血肿，该术式出血量少，并发症少，可明显改善患者预后[9-10]。然而神经系统解剖的结构复杂性要求神经外科医师有较强的空间想象能力，且神经内镜易产生“鱼眼效应”，易给操作者造成错觉，操作范围也有局限，对操作者的要求较高[11]。因而，神经内镜清除血肿对于实习医师、低年资医师、规范化培训医师而言是极大挑战，将3D 打印技术应用于神经外科医师教学中，可以提高医师学习兴趣，使其加深对解剖结构的理解，培养空间思维能力，快速掌握常规神经外科手术操作[12]。

在神经外科临床教学中使用3D 打印模型，可有效弥补传统多媒体教学中实习生只能看图加想象、不能真实触摸病例的缺点[13]。理论知识、操作实践考试主要考查实习医师对于高血压脑出血相关知识的掌握程度、临床思维以及解决临床问题的能力，本研究中，3D 打印教学组的理论知识、操作实践和总成绩显著高于传统教学组，说明3D 打印教学法具有一定的优势。3D 打印模型不仅有效巩固了学生的解剖和病理学知识，而且学生还可以在模型中进行手术操作，快速掌握临床技能。为了解实习医师对教学方法、教学效果的评价，本研究对满意度进行了调查，结果表明：3D 打印教学组满意度显著高于传统教学组，3D 打印教学这种可视化、将抽象概念形象化的实践方式更易被接受。3D 打印教学组的兴趣度、理论与实习的紧密度均显著高于传统教学组，说明3D 打印教学法可以有效提高学生学习兴趣并增强理论联系实践的能力。

在传统的实习生带教过程中，学生思维的形成往往是模块化的，无法通过纵向的思维来解决单一病例的症状诊断、治疗目的、预后评估等方面的问题[14]。而且传统的神经外科带教模式存在教学标本严重不足、学生实践机会少和学习积极性较弱等问题。将3D 打印教学法应用于神经内镜治疗高血压脑出血带教中，拓宽了学生的实践渠道，提高了其学习兴趣。尽管3D 打印教学法也存在模型制作过程复杂、费用偏高等问题，但长远来看，3D 打印模型的保存与维修成本低于尸体标本，而且可以重复使用，如果在临床教学中大范围推广，可促进实习医师及临床医师的培养与成长。

综上所述，3D 打印技术应用于神经内镜治疗高血压脑出血教学中，能够使学生深刻理解临床常见病高血压脑出血的前沿治疗方法，丰富教学内容，激发学生学习兴趣，提高学生临床思维能力，提升神经外科的带教质量，可以更好地服务医学教育。