尹华斌，范天奇，孟 通，张永兴，林龙帅，赵庆华，宋滇文

1 上海交通大学附属第一人民医院骨科， 上海 200080；2 北京大学第三医院骨科， 北京 100191

脊柱肿瘤外科学是脊柱外科学与肿瘤学的交叉学科，具有疾病谱复杂多样、疾病特点均一性差、治疗手段繁多等特点[1]。另一方面，由于脊柱本身结构的特殊性和复杂性，脊柱肿瘤在手术方案制定和手术操作方面的难度也较大[2]。目前，针对脊柱肿瘤外科的临床教学同样受困于上述学科特点，因此如何正确诊断脊柱肿瘤、制定合理的治疗策略、熟悉手术操作已经成为脊柱肿瘤外科教学的重点和难点。

随着医学影像、计算机辅助设计与制造、快速数字化成型等技术的快速发展，3D打印技术已初步应用于临床医学领域[3]。在脊柱肿瘤的临床诊治和手术操作方面，3D打印技术加速了其向标准化、精细化、个性化和数字化方向的发展[4]。

3D打印技术可以完美重现个体化的解剖结构[5]，从理论上可以适用于脊柱肿瘤外科的复杂性和异质性，但是目前并无相关研究对其在脊柱肿瘤外科学教学中的应用进行报道。因此，该研究意在探索3D打印技术在脊柱肿瘤外科学的应用，并在病例分析能力考核和教学效果评估两个方面对其效果进行分析。

1 材料与方法

1.1 研究对象

上海市第一人民医院为南京医科大学七年制临床医学专业学生的定点实习单位。该研究针对南京医科大学七年制学生开展。选择40名南京医科大学2011级、2012级七年制临床医学专业学生作为研究对象，随机分为实验组和对照组，实验组20名学生，引入3D打印技术进行脊柱肿瘤外科学的教学；对照组20名学生，采用传统教学模式进行教学。教学时间为4周，在实习过程中无学生因事假或病假中途退出实习。

1.2 研究方法

所有实习学生均由教学经验丰富的主治医师或主治医师以上职称的教师教学。所有教学病例均基于临床真实脊柱肿瘤病例，进行教学实践、练习和能力评估。传统的教学方式以课堂教学、教学查房和影像学阅片为主要形式，采用讲授法、病例分析教学法对疾病进行讲解，对手术方案与手术要点进行分析。

引入3D打印技术的脊柱肿瘤外科学教学采用“简短理论讲授+3D成像辅助影像学分析+3D打印模型辅助手术方案介绍”的综合教学模式。简短理论讲授：带教教师针对疾病特点与手术相关知识及常见注意事项进行讲解；3D成像辅助影像学分析：在带教教师指导下，学生4人一组进行分组教学，通过断层扫描和3D成像进行影像学分析，阐述疾病特点，制定诊疗方案。在分析过程中，带教教师及时纠正各类分析错误，培养学生在学习初期掌握理论知识、构建正确的临床思维；3D打印模型辅助手术方案要点介绍：带教教师组织学生利用3D打印模型，直观分析所列举的病例，制定手术方案，同时引导学生对手术入路、解剖结构进行分析。根据仿真的解剖结构，讲解术区解剖要点和术中风险、注意事项，提升学生处理术中操作风险的能力。

实习阶段结束后，科室教学小组根据在院病例考核学生的病例分析能力评估教学效果。病例分析能力考核通过对临床症状、体征、影像学检查的分析拟定诊疗方案，同时考核学生对手术风险、术区局部解剖和术后常见并发症等的理解(百分制考卷)。

教学效果评估采用问卷调查的形式来考察学生对脊柱肿瘤外科教学的满意程度，包括学习兴趣、直观体验、理论知识理解和面对复杂手术信心四个方面，各方面单独打分，满分为一百分，并根据考核结果进行评价分析。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 病例分析能力考核

病例分析考核采用试卷考试的形式，实验组学生平均成绩为(82.65±6.011)分，对照组学生平均成绩为(77.60±8.094)分，实验组学生成绩高于对照组，差异具有统计学意义(P=0.031)。

2.2 教学效果评估

教学效果评估采用学习直观体验、学习兴趣、理论知识理解和面对复杂手术自信心四个方面进行评判。通过对两组数据的分析发现，引入3D打印辅助教学方式使实验组学生在学习直观体验(P=0.037)、学习兴趣(P=0.001)、理论知识理解(P=0.011)和面对复杂手术自信心(P=0.002)四个方面明显优于采用传统教学方法的学生，如表1所示。

表1 两组实习学生教学效果评估比较

3 讨论

骨肿瘤是常见的肌肉骨科系统肿瘤之一。2017年，美国预计新增骨肿瘤患者3 260人，接近1 550人因此而死亡[6]。脊柱肿瘤作为一类相对特殊的骨肿瘤，占全身骨肿瘤的6.6%～8.8%[7]，主要分为原发性和转移性肿瘤，其中原发性脊柱肿瘤以良性侵袭性及恶性肿瘤居多；转移性脊柱肿瘤是常见的脊柱肿瘤类型，常继发于肺癌、乳腺癌、前列腺癌等恶性肿瘤，是肿瘤患者常见的死亡因素[8]。由于脊柱肿瘤呈侵袭性生长，极易造成椎体病理性骨折，导致患者出现神经功能障碍，甚至引起瘫痪、死亡，严重影响患者的生活和生存质量[9]。近年来，随着医学检测手段和治疗方式的提高，越来越多的恶性肿瘤患者的生存期得到延长，进而导致更多的恶性肿瘤发生脊柱转移，对人类生命和社会经济所造成的巨大危害日益凸显，脊柱肿瘤外科学就在这样的背景下逐渐形成。脊柱肿瘤外科属于新兴学科，是脊柱外科学与肿瘤学相交叉而形成的学科，临床医学专业学生、甚至临床一线医师对其了解较少[1]。另一方面，脊柱肿瘤患者常初诊于骨科普通门诊；脊柱转移癌患者均合并其他脏器恶性肿瘤，常就诊于肿瘤科、呼吸科、乳腺外科、泌尿外科等其他原发肿瘤科室。所以，如何正确诊断脊柱肿瘤、制定合理的治疗策略、熟悉手术操作已成为临床医学教学中的重点和难点。

3D打印技术起源于19世纪末，兴起于20世纪80年代末，主要基于材料累加概念和叠层制造方法，在计算机的有效控制下，整合计算机辅助设计(com- puter-aided design，CAD)模型、计算机断层扫描(com- puted tomography，CT)、核磁共振(magnetic resonan- ceimaging，MRI)等数据，将材料精确堆积、数字化制造，从而将设计思维转化成物理试验模型[10]。近些年，3D 打印快速成型技术快速发展，目前国内外出现了很多针对医疗领域的3D打印产品，国内各大医院也开始采用3D打印技术来制作各类定制模型以便指导手术治疗，同时弥补青年医师在早期不能实际操作的不足[11-12]。

该研究通过引入3D打印技术，术前建立脊柱肿瘤高仿真模型，旨在辅助手术操作的同时，提升教学质量。不同于仅有几种常见疾病的临床教学，脊柱肿瘤外科学具有疾病谱复杂多样、疾病特点均一性差、治疗手段繁多等特点，增加了临床教学的难度[1]。学生须掌握大量的脊柱肿瘤疾病谱知识和各疾病的发病特点，进而制定诊疗计划。对于脊柱肿瘤外科学中转移性肿瘤章节的教学须依托其他瘤种的治疗，因此该研究选择七年制临床医学学生为研究对象，是在其掌握基本临床医学知识之后的继续教育。另外，具体手术部位的解剖结构不同，脊柱节段的处理难度也存在差异，特别是枕颈部、上颈椎、颈胸椎移行区、胸腰椎移行区等，复杂的解剖结构和力线改变都影响手术的难度和风险[13]。同时，手术室严格的无菌观念也限制了青年医师术中观摩的人数和视野，导致手术的学习曲线延长[14]。课题组将3D打印技术引入脊柱肿瘤的外科教学中，通过运用断层+三维成像技术，建立脊柱肿瘤高仿真模型，可以使学生更直观地了解脊柱肿瘤疾病的临床特点及局部解剖，帮助学生分析临床病例，制定诊疗计划，提高学生的学习兴趣、增加对脊柱肿瘤的直观印象和加深对疾病知识的理解。另一方面，脊柱本身解剖结构复杂，肿瘤血供丰富，与毗邻组织联系紧密，手术往往耗时长、难度大、出血多、风险高，这也会影响学生对手术的理解，增加学生的消极情绪，降低学习的积极性[15]。而3D打印模型可以在术前模拟手术操作过程，给学生一个直观、立体的三维概念，再配合术中仔细的观察，可以更加深入的理解脊柱肿瘤手术的知识，增加面对复杂手术的信心。该研究的结果显示，与传统教学方法相比，引入3D打印技术的教学方式对脊柱肿瘤外科的教学具有一定的优势，不但可显著提高病例分析能力考核的成绩，且在直观体验、学习兴趣、理论知识理解和面对 复 杂手术信心等方面也明显优于传统教学法，从而肯定了3D打印技术在教学应用中的价值。

当然，3D打印技术仍处于发展阶段，打印出的模型并不能完美还原脊柱肿瘤的所有解剖细节。例如：对于细节及软组织显示不佳，所以，在教学中还需与其他影像学检查结合使用才能更好地发挥3D打印模型的优势。

总之，在脊柱肿瘤外科教学中运用3D打印技术，可以提高教学质量，提升教学效果，具有良好的实用性和发展潜力。各医院脊柱肿瘤外科可积极尝试引入3D打印技术于临床教学中，提高教学效果，为我国脊柱肿瘤外科输送合格的专业人才。