3D打印技术在神经外科研究生临床教学中的应用前景

杜郭佳　陈春秋　陈小红　吴潘　更?党木仁加甫

[摘要]3D打印技术是一种具有巨大发展潜力的新型制造技术。3D抑技术迅速发展并广泛应用到医学相关领域，为神经外科教学手段的丰富和教学质量的提高提供了机会。在医学研究生临床教学实践中，神经外科是专业性相对较强的一个]学科，神经外科系统疾病的手术治疗注重手术人路的选择，其对空间结构和立体定位的要求较高，刚刚进人神经外科的研究生对脑组织的三维立体结构化认识困难，不能将影像学图片和解剖学图谱与病变部位相结合去认识疾病。本文主要从3D打印技术的概念、3D打印技术在神经外科临床教学的应用、3D打印技术面临的挑战及展望等方面进行阐述，说明3D打印技术在神经外科研究生临床教学中的重要作用和意义。

[关键词]3D打印技术;神经外科;教学;手术入路

[中图分类号]R651 [文献标识码]A [文章编号]2107-2306（2020）04-022-02

3D打印技术源于20世纪90年代，是一种具有巨大发展潜力的制作模型技术[1-4]。神经外科是以解剖为基础，专业性很强的一门外科学科。脑组织解剖结构抽象，采取二维的影像学图片和解剖学图谱教学，学生很难建立脑的三维结构，导致神经外科研究生在临床实践时仍然对神经系统疾病困惑，上手术时看不懂手术。怎样找到一种更好的教学方式来直观的教授神经系统疾病及手术操作，缩短神经外科研究生的培养时间是每位临床教师都需要认真思考的问题。3D打抑技术的迅速发展为神经外科教学手段提供了新的思路，将其应用到神经外科教学中，可帮助提高医研究生及年轻神经外科医生的诊断水平和操作经验。本文将基于现有的3D技术着重探讨其在神经外科研究生临床教学中的价值和应用前景。

1、3D打印技术

3D打印技术诞生于1995年的美国麻省理工学院，通过长期的探索目前对3D抑技术的研究及应用的领域也日渐广泛。3D打印技术又称快速成型技术或增材制造技术，是一种以计算机三维模型为基础，通过逐层打印的方式来制造物体的技术。它通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将陶瓷粉末、金属粉末、塑料、细胞等特殊材料进行逐层堆积粘结，最终叠加成型，制造出机械产品或人体组织。目前应用较多的3D打印技术主要包括以下几类，如熔融沉积制造（FDM）、光固化立体印刷（SLA）、三维喷印（3DP）及选择性激光烧结（SLS）等[6]。在医学领域中的应用主要包括可植入人体的植入物或用于生物组织的支架、制造医疗产品、样机设备、解剖模型等，目前解剖模型的打印应用最为广泛[7]。

2、3D打印技术在神经外科临床教学的应用

四证合一医学研究生在研究生教育阶段需要参加住院医师规.范化培训，这对医学研究生的培养提出了更高的教学要求。住院医师规范化培训是毕业后医学教育的重要组成部分，其目的是培养具有扎实医学理论知识、规范临床技能和良好医德，能独立诊治本专业常见疾病、多发疾病的临床医生。神经外科疾病具有其专业独特性、复杂性、立体性、精准性等特点，该类疾病对神经外科医生的理论基础、诊疗技术及专业技能要求更高，需要良好的空间想象能力及不断进行解剖结构的强化学习。在住院医师规范化培训中，神经外科轮转时间短，在如此短的时间内几乎不可能建立起神經系统三维解剖的认识，更不能将影像学图片和解剖学图谱与病变部位相结合去认识疾病，导致了神经外科医生培养周期长、难度大。

解剖学是每个医学生必修课程，包括理论课程学习及实验解剖操作，然而在解剖操作课程中，由于神经外科的专科性及解剖高要求，在许多高校系统解剖学习中神经系统少有涉及，医学生阶段几乎没有亲自解剖神经系统的机会，所以造成了在神经外科学习中空间三维认识欠缺、影像学认识混乱、影像学表现不能与术中解剖相联系等一系列问题。3D打印技术在医学领域的应用历史并不算悠久，起初应用在建立局部病变的立体化模型方面，建立的3D模型通常应用于模拟手术过程。但3D打印技术的快速广泛应用为研究生教育教学提供了新的思路及方法，选择典型病例，运用3D打印技术打印颅内肿瘤、动脉瘤、血管畸形、脊柱脊髓疾病的模型，直观地呈现在培训学员面前，提高其学习的积极性。同时巩固其解剖基础知识，不仅可以帮助他们学习疾病解剖、制定手术方案、掌握手术并发症，还可以促进他们学习影像知识，帮助他们阅读CT、MRI及DSA片。国内张明等[8]较早将3D打印技术应用于教学过程中，他们成功构建3D全颅底及颅颈交界区畸形模型，让初学者对颅底及颅颈交界区的手术有了深刻理解。相建等[9]将3D打印应用于单纯的颅内动脉瘤教学中，认为3D打印教学更有利于提高临床学生对颅内动脉瘤解剖的理解。王鸣等"将这种3D打印的思想，灵活应用于临床教学过程中，在带教时为学生详细讲解解剖结构、演示手术过程。这样不仅可以促使学生主动学习，而且极大地提高了教学效果。学生能够真切的体会临床、接近临床。在培养新一代医学人才的过程中起到了重要的作用。

3、3D打印技术面临的挑战及展望

3D打印技术的实施需要专门的软件及专业人员，3D打印机普遍价格昂贵，打印材料也是价格不菲[11]。高额的制造成本是短期内无法实现在临床及教学中广泛应用一个重要原因。但是通过科研人员的努力，相信随着更多生物材料、仿生组织的研发，3D打印技术凭借其独特的优越性，不仅在神经外科研究生临床教学中得到推广应用，今后在医学领域其他方面的应用也将得到广泛应用。

参考文献

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[7]胡泽红，母山，魏剑波.3D打印在神经外科中的临床应用现状与展望[J].现代医药卫生，2019，35（4）：553-556.

[8]张明，吴媛，王睿智，等.3D打印互动教学在神经外科医师规范化培训中的应用[J].基础医学教育，2016，18<（11）：927-931.

[9]相建，李珍珠，李泽福.3D打印在神经外科的应用进展[J].国际神经病学神经外科学杂志，2016，43（1）：62-64.

[10]王鸣罗滨林.3D打印技术在临床医学教育的应用[J].管理观察，2017（29）：173-174.

[11]MADHAVANK，KOLCUNJPG，CHIENGLO，etal.Augmented-realityintegratedroboticsinneurosurgery：arewethereyet？[J].NeurosurgFocus，2017，42（5）：E3.

基金项目：国家自然科学基金项目（81760222）

作者简介：杜郭佳，1979.1，男，新疆乌鲁木齐，博±研究生，副教授，研究方向：脑脊髓血管疾病，dgrjav@163.com