3D,打印模型体外手术模拟在二尖瓣介入治疗教学中的应用
时间：2022-12-07 16:15:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
翟蒙恩，金 屏，徐臣年，毛 予，马燕燕，李兰兰，薛武超，俞世强，金振晓，刘金成，刘 洋，杨 剑
二尖瓣疾病是最常见的心脏瓣膜疾病，主要表现为二尖瓣狭窄（mitral stenosis，MS）和二尖瓣关闭不全（mitral regurgitation，MR）［1］。
风湿性心脏病、老年退行性变、感染性心内膜炎、乳头肌腱索断裂、缺血性心脏病、先天性发育异常、结缔组织病等均是引起二尖瓣疾病的重要因素［2］。
随着我国经济社会的快速发展和老龄化问题的日益突出，风湿性病变引起的二尖瓣疾病发病率逐年下降，而退行性病变引起的二尖瓣疾病正逐年增加［3］。
外科二尖瓣置换或修复术是治疗重度二尖瓣疾病的标准方案，且能够明显改善患者的长期预后、生活质量和生存时间［4］。
然而并非所有重度二尖瓣疾病患者都有机会接受外科治疗，据报道，美国49%的MR 患者因为心功能低下、合并症多、高龄等高风险因素而未接受外科手术［5］。
近年来，二尖瓣介入治疗技术的出现及快速发展，无疑对于此类患者带来了新的治疗选择［6］。
二尖瓣介入治疗主要包括经导管二尖瓣修复和经导管二尖瓣置换（transcatheter mitral valve replacement，TMVR）两种方式，其中经导管二尖瓣修复术主要包含经冠状静脉窦间接二尖瓣环成型（Carillon、Mitralign）［7］、直接瓣环成型（Cardioband）［8］、缘对缘修复（Mitraclip、PASCAL、Valve Clamp 等）以及腱索修复（Neochord）等［9－11］。
近两年来，二尖瓣介入领域新技术和新器械层出不穷。
对于即将开展二尖瓣介入治疗的医生和单位，必须尽快掌握器械特征、手术步骤和注意事项、手术并发症等，才能更好地应用该技术救治重度二尖瓣疾病患者的生命。
3D 打印技术即增材制造技术，或称快速成型技术，该技术通过将以数字定义的几何图形上沉积多层材料，从而将影像数据转化为3D 实物模型［12］。3D 打印技术近年来在医学领域的应用日益广泛，特别是心血管疾病介入治疗领域［13］。
本团队通过将3D 打印技术结合体外手术模拟应用于二尖瓣介入治疗教学中，取得了良好的教学效果。
1.1 教学对象 2021 年 1 月至 2021 年 12 月共有40 名医师在西京医院心血管外科参加了住院医师规范化培训，所有医师均无二尖瓣介入手术经验，是此次教学研究的对象。
1.2 研究方法 将40 名医师随机分为对照组和教学实验组。
对照组20 名住院医师采取理论授课，教学实验组20 名住院医师采用理论授课＋3D 打印心血管模型体外手术模拟，两组教学时长一致。
教学结束后，将通过答题的方式检测住院医师对二尖瓣介入手术及器械的掌握程度，主要考核手术适应证和禁忌证、瓣膜器械基本特征和标准化手术操作流程。
考试结束后，通过调查问卷的形式对教学情况进行评估和评分。
1.3 手术操作过程分析 授课所用3D 打印心脏模型以及手术模拟器由西安马克医疗科技有限公司提供。
经导管二尖瓣置换术手术模拟操作过程见图1；
经导管二尖瓣修复术手术模拟操作过程见图2。
图1 经导管二尖瓣置换体外手术模拟
图2 经导管二尖瓣缘对缘修复体外手术模拟
40 名住院医师均顺利完成课程的全部培训，培训结束后，考核两组住院医师对于手术适应证和禁忌证（30 分）、瓣膜器械基本特征（30 分）和标准化手术操作流程（40 分）的掌握程度。
在手术适应证和禁忌证方面，两组住院医师成绩无明显差异（P＞0.05）；
在瓣膜器械基本特征方面，教学实验组住院医师的成绩明显优于对照组（P＜0.01）；
在标准化手术操作流程方面，教学实验组住院医师的成绩明显优于对照组（P＜0.01）。
从总成绩方面，教学实验组住院医师的成绩明显优于对照组（P＜0.01）。见表1。
表1 考核成绩对比（n＝20，）
表1 考核成绩对比（n＝20，）
项目 对照组 教学实验组 t 值 P 值手术适应证和禁忌证评分（分） 26.2±2.0 26.5±2.5 0.42 0.68瓣膜器械基本特征评分（分） 21.8±2.4 25.3±2.4 4.61 ＜0.01标准化手术操作流程评分（分） 31.8±3.5 37.8±1.5 7.05 ＜0.01总分 79.9±4.7 89.6±3.5 7.40 ＜0.01
课程考核结束后，针对两组住院医师规范化培训医师展开了课程调查问卷。
调查问卷结果显示，与传统教学方法相比，3D 打印心血管模型进行体外手术模拟的教学方法更能提高学员学习兴趣、把握重点知识、提高团队协作能力、提高分析问题能力、增加师生互动、利于实际工作能力（均P＜0.05）。此外，教学实验组对于该组教学方法的喜爱度更高（P＜0.05）。
见表 2。
表2 两组教学效果问卷调查结果分析（n＝20）
在人体的解剖中，心脏的解剖结构精巧而复杂，认识熟悉心脏的解剖结构需要较强的空间思维能力，而现实中缺乏满意的教学模具。
因此，心脏外科医师培养周期长已是业内共识。
随着3D 打印技术的引入，目前临床医师能够直观地观察心脏，3D 模型在空间结构方面展示出了明显优势。
精确3D 打印的心血管解剖模型作为医学生的良好培训工具，可以帮助医学生、护士和外科医生在手术之前与现实的解剖模型进行交互和练习，提高操作的成功率和准确性。
尤其是给结构性心脏病教学带来了极好的学习模型，有助于医务工作者及医学生理解不同疾病状态下心脏及其连接的大血管结构的改变，突破传统教学依赖空间想象和思维培养的弊病；
通过重点突出的模拟真实疾病状态的模型直观地展现，带领医务工作者及医学生亲眼看到疾病的真实状况，弥补了常规教学中用抽象的空间思维代替物理的心脏立体空间结构，使得医务工作者及医学生学习结构性心脏病更简单、更直观、更具趣味性和真实性。
目前已有研究显示，将光固化快速成型、选择性激光烧结、熔融沉积成型、喷墨式3D 打印、光聚合物喷射等［13］技术构建的3D 打印心脏模型运用到心血管专科医护人员教育培训中，取得了良好的效果，加深了其对心脏疾病的解剖和病理生理特点的理解。例如，唐都医院张章教授团队利用3D 打印应用于主动脉疾病的临床教学，明显提高了学员在专业知识、基本操作、解剖结构以及手术器具熟悉等方面的掌握程度，取得了良好的应用前景［14］。
无锡市人民医院张杰等［15］发现3D 打印在心脏房室缺封堵手术中具有重要作用，能明显提高封堵有效性以及手术安全性。
本团队前期也在3D 打印辅助下完成了700余例经导管主动脉置换术的临床应用，大大提高了手术安全性和成功率。
本研究以参加住院医师规范化培训的住院医师为研究对象，比较了传统教学（对照组）和3D 打印体外手术模拟教学（教学实验组）的教学效果，结果显示，3D 打印心血管模型体外手术模拟能明显提高住院医师对于二尖瓣介入手术的掌握程度，提高住院医师总体成绩。
而且，参训医师更喜欢这种教学方式，认为更能提高学员学习兴趣、把握重点知识、提高团队协作能力、提高分析问题能力、增加师生互动、利于实际工作能力。
此外，3D 打印模型的应用对于二尖瓣介入手术并发症预测、器械研发以及医患沟通等方面也发挥了重要作用。
例如，介入二尖瓣植入后易引起左室流出道（left ventricular outflow tract， LVOT）梗阻，可导致心律失常、充血性心力衰竭甚至死亡，特别是二尖瓣瓣膜钙化严重的老年患者，其发生率更高［16］。经食道超声及术前CT 血管成像对于LVOT 梗阻的预测能力十分有限，而3D 打印技术则表现出明显优势。
通过加工处理获得患者特异性的3D 打印模型，打印出重要解剖结构，包括二尖瓣复合体、LVOT 及心房面，通过计算机辅助设计模拟植入支架瓣膜假体，能动态地分析TMVR 术后支架瓣膜对LVOT 的影响，进一步通过调整植入假体的内径和长短，观测对LVOT 的动态影响［17］。
也有助于反馈给介入瓣膜的研发团队，从而不断改进和完善介入瓣膜。
由于二尖瓣病变造成患者左房、左室、室间隔厚度的变化，每个患者的左室流出道及瓣环平面角度都不同，针对目前市面存在的介入二尖瓣，研究团队通过建立患者特异性的左心3D 模型，通过将介入瓣膜模型植入，能更加真实地反映出患者特性的LVOT 风险。此外，通过3D 打印模型可增强医生与患者之间对治疗方式选择的讨论质量、提升患者参与度和满意度。传统的术前知情同意需要患者对医生所描述的2D图像进行理解，而在患者教育中早期使用3D 模型则大大提高了患者对手术的理解和反馈。
然而，目前3D 打印技术也存在一定的缺陷。
理想情况下，心血管3D 打印模型应能够同时展现活体器官的解剖特征和生物特性。
对于体外测试和／或手术模拟，3D 打印模型最好能模拟心脏在整个心动周期中的动态变化；
然而，目前材料尚无法满足模拟心脏的非线性和各项特异性表现。
为了能够使3D打印更好地模拟器官的形态和生物特性，未来必须对3D 打印材料做进一步深入研究。
综上所述，在二尖瓣介入治疗手术教学中应用3D 打印心脏模型进行体外手术模拟是可行的，能明显提高学习效率和成果。
早期应用这些技术可以明显缩短新器械、新技术的学习曲线。
猜你喜欢 教学实验瓣膜住院医师 BOPPPS教学模式在全科住院医师神经内科临床教学中的应用中国毕业后医学教育(2022年2期)2022-10-12住院医师的知觉压力和职业倦怠特征分析及对策中国毕业后医学教育(2022年2期)2022-10-12麻醉科住院医师在疼痛科轮转期间临床教学实践与探索中国毕业后医学教育(2022年2期)2022-10-12导师小组制在妇产科住院医师规范化培训中的应用中国毕业后医学教育(2022年2期)2022-10-12高分子介入瓣植入，是创新也是颠覆康复(2022年25期)2022-10-05防压疮被架在心脏瓣膜置换手术中的应用分析中国典型病例大全(2022年9期)2022-04-19液膜法在线制备微细工具电极教学实验系统研制海峡科技与产业(2021年1期)2021-05-22“烂”在心里大学生(2017年10期)2017-10-23具身教学应用于小学绘本故事课堂的研究亚太教育(2016年35期)2016-12-21能否用斐林试剂鉴定“温度对酶活性的影响”实验亚太教育(2016年31期)2016-12-12
