3D打印在经皮肾镜手术教学培训中的应用探索

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　　[摘要] 目的 探究3D打印在經皮肾镜手术教学培训中的应用效果。方法 选择8例经影像学确诊为肾结石的患者CT资料，使用计算机辅助设计并经3D打印机用不同颜色树脂材料打印出实物肾脏模型。对比两组未实际操作经皮肾镜手术医师（每组各4人），经传统模具法培训学习经皮肾镜与3D打印法培训学习经皮肾镜6个月后，完成同等数量（12例）的经皮肾镜手术穿刺建立通道时间、清石率、出血量。结果 6个月后，与经传统模具法培训学习的医师相比，经3D打印法培训的医师手术穿刺所需针数更少，建立通道时间更快速，出血量更少，清石率更高，其中在通道建立耗时、出血量及清石率方面，组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。结论 采用3D打印法制作的肾脏模型培训可以在经皮肾镜手术学习曲线初期强化医师的通道设立理念，取得更快速、安全的培训效果。
　　[关键词] 3D打印技术；传统模具法；经皮肾镜手术；教学；培训
　　[中图分类号] R699.2 [文献标识码] A [文章编号] 1672-5654（2019）02（b）-0146-02
　　泌尿系结石病一直是我国常见病、多发病，泌尿系结石患者大约占我国不同级别医院住院患者的30%～70%。随着人民医疗意识的提高，以及检查手段的进步，其中肾结石发病率据统计目前可达到37.5%～42.7%[1]。经皮肾镜碎石术是目前国内开展最为主流的手术治疗肾结石的方法，不仅因为其可以处理直径>2 cm的较大结石，也因为其碎石效率最高、创伤/疗效比最接近理想等优势[2-3]。但是，目前年轻医师及新开展此类手术的医疗单位的经皮肾镜手术培训却经常不尽如人意。学习经皮肾镜手术医师初期遇到的困扰无疑是保证能最大化取石的通道设计；合理的通道设计不仅能以更短截的距离到达目标肾盏，而且会保证更高的清石效率，这些都是传统方法的模具培训法培训医师所难以达到的效果[4]。因此，为深入研究3D打印肾结石病例树脂肾脏模型用于培训经皮肾镜手术医师的效果，该研究对比了分别采用普通模具法和3D打印法培训经皮肾镜手术操作医师的效果，初步结果报道如下。
　　1 资料与方法
　　1.1 一般资料
　　观察对象为古镇人民医院泌尿外科的中青年医师8人，均为男性，均无职称，且均无经皮肾镜手术或类似手术实际操作经历；将观察对象随机分为两组，普通模具组年龄32～40岁，平均年龄（36.1±4.2）岁；3D打印法组年龄31～41岁，平均年龄（34.9±3.9）岁。两组医师基本资料均差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。
　　1.2 培训方法
　　传统模具采用5～7枚直径约2～4 cm自制橡胶水囊包埋入约10 cm厚度工业明胶中制成，并保证自制水囊直径及包埋深度变化分布合理。3D打印法模型制作的原始数据由8名肾结石患者CT薄层扫描获得。由3名实验效果评价指导医师分别给普通模具组与3D打印法组医师讲解经皮肾镜基础超声定位穿刺步骤及通道设计理念；其中普通模具组医师采用传统法模具，3D打印法组医师采用3打印法模具进行实际操作教学，两组各进行6个月共144 h的模拟穿刺操作。
　　1.3 观察指标
　　统计培训完成的6个月内两组医师各完成的12例经皮肾镜手术，记录建立通道所需穿刺针数、通道建立耗时、术中出血量、清石率。
　　1.4 统计方法
　　采用SPSS 10.0统计学软件进行数据分析，计量资料均使用均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用t检验，取α=0.05为检验水准，P<0.05为差异有统计学意义。
　　2 结果
　　相较于普通模具组，3D打印法组建立通道时间更快速，穿刺针数更少，出血量更少，清石率更高，其中在通道建立耗时、出血量及清石率方面，组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。
　　3 讨论
　　该次研究所采用的3D打印技术，亦称叠加成型技术、快速原型技术，其本质是一种增材制造方式，是以数字构模为基础，使用各类可粘合的材料通过折叠式制造工序，实现逐层打印增材制造[5]。3D打印技术具有制造周期短、精度高等诸多优点，针对医疗行业应用场景来讲其最独特的优点是能提供个性化的解决方案[6-7]。目前外科的应用伴随着医学影像学检查技术的发展，多采用CT或MRI扫描获得的原始数据，通过计算机辅助设计（CAD）实现扫描所得到的影像从2维转为3维，再通过3D打印机实现输出。其中CAD软件目前常用的有VisualSFM、Mimics等，其中Mimics应用最广。
　　该次研究主要评价采用3D打印出实际肾结石病例的肾脏模型用于经皮肾镜手术的应用前景，对比传统模具培训，3D打印法培训确能在手术学习曲线早期更利于以一种更接近手术操作实际体验的方式来完成医师培训。更重要的是，3D打印法培训可以更直观地让医师体会经皮肾镜穿刺通设计的精髓，而不仅仅如传统模具法那样，简单锻炼了穿刺手法和技巧。在随后的手术考核中，3D打印法组更少的出血量、更高的清石率都体现了通道建立的合理性，说明3D打印法培训手术医师要更胜一筹。而且采用3D打印法更注意结合体表固定定位标志寻找技巧应用于手术穿刺步骤中，这在两组建立通道所需针数和通道建立时间上3D打印法培训手术医师表现更优异[8-10]。
　　综上所述，采用3D打印法在培训经皮肾镜手术医师这方面已经初现优势。但本项研究也存在入组对比的医师数量少、参与手术效果评估的例数少等不足，期待在今后的研究中，更加完善这些不足。
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　　（收稿日期：2018-11-12）
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