3D打印技术在骨科临床教学中的应用

1、3D打印技术在骨科临床教学中的应用 3D打印技术在骨科临床教学中的应用 摘要：目的：探讨3维打印技术在骨科临床教学中的应用。资料与方法：结合临床医学教学大纲，调取2021年1月到2021年6月典型骨科病例15例CT图片进行3D打印处理，制作骨骼三维立体模型，应用于骨科临床教学中。结果：3D打印技术制作的骨骼三维立体模型有助于加深医学生骨科疾病理解，有助于培养医学生骨科临床工作兴趣。结论：3D打印技术制作在骨科临床教学中具有良好的应用前景。 关键词：3D打印技术；临床教学；骨科 中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-932414-0178-02 引言 3维打印，即快速成型

2、技术的一种，它是一种以数字模型文件为根底，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理根本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。该技术在医疗产业、教育、珠宝、工业设计、建筑、工程和施工、汽车，航空航天、地理信息系统、土木工程等领域都有所应用。自2021年11月起，我们将3D打印技术应用于骨科临床教学中，取得了满意的效果。 资料与方法 结合苏州大学临床七年制临床医学教学大纲

3、，我们调取苏州大学附属第一医院骨科数据库资料中2021年1月到2021年6月典型骨科病例15例，提取患者相应的德国西门子64排螺旋CT薄层平扫图片，利用mimics 10.01软件，制作成CAD文档。导入苏州大学骨科研究所的Solido SD300快速成型机，进行3D打印处理。Solido SD300快速成型机将独特的PVC工程塑料薄膜一片片地切割，叠置，平均9小时就可以把患者相应的骨骼11三维立体成形。 在?外科学?骨科局部的课教学中，比方?股骨头骨骺滑脱?、?骨盆和髋臼骨折?这些章节，就一直是教学上的难点。需要掌握的知识点较多，内容较抽象。我们在传统的多媒体教学的根底上，结合3D模型，加深

4、学生对骨科疾病的认识，取得了满意的效果。 结果 在?股骨头骨骺滑脱?章节的教学中，过去学生们对骨骺滑脱的位移、严重程度分级以及手术治疗的方案、旋转截骨矫形等知识点理解较慢。苏州大学附属第一医院骨科数据库中于2021年11月收录了一例左侧股骨头骨骺滑脱的患者病例资料，于是我们提取患者相应的术前德国西门子64排螺旋CT薄层平扫图片导入苏州大学骨科研究所的Solido SD300快速成型机，将患者术前的患侧及健侧髋臼及股骨近端全部打印制作11等大的PVC三维立体模型，并将模型带到课堂。以三维立体模型为核心，结合课本插图、患者术前的X线片、CT平扫及三维冠矢状、三维外表重建、MRI检查，学生们对股骨头

5、骨骺滑脱的定义、病因、临床及影像表现有了一定的了解。然后再通过三维立体模型的划线模拟旋转截骨、术中实况照片及术后的X线片、CT平扫及三维冠矢状、三维外表重建，学生们对股骨头骨骺滑脱的手术治疗的方案、旋转截骨矫形有了感性的认识，取得了良好的教学效果。 比方?骨盆和髋臼骨折?这一章节，也一直是教学上的难点，同时也是骨科创伤治疗的一个难题，其原因是髋臼解剖形态不规那么，而且位置较深，骨折碎片移位复杂，学生们难以理解传统的课堂教学内容。同时传统手术切口较大，手术中需要反复预弯柔性钢板，耗时较长，出血量增加，预弯过多可致金属疲劳内固定断裂风险增加，固定螺钉的型号及置钉方向的选择仅仅凭借X、CT片及术者的

6、经验风险较大，易于损伤神经、血管、膀胱直肠等盆腔内重要脏器。3D打印模型的出现，使得上述问题可以得到较为直观的解决。3D打印模型的出现，让医学教学变得更加简单直接。对于手术路径的选择及细节问题的处理更加面面俱到，术者信心增加，因为手术切口的变小、手术时间的缩短、骨折块精确的复位，手术并发症相应减少，患者康复出院的时间缩短，使得患者直接受益。因此，2021年1月起，复杂髋臼骨折患者术前原那么上都要制作3D骨和模型，既有利于临床教学工作的开展，也有利于患者的康复。 比方髋臼内侧壁的方形区骨折，不光医学生，就是骨科临床医生也一直难于理解，往往将髋臼内侧壁的方形区骨折视为手术的禁区。在应用3D打印模型

7、制作后，髋臼内侧壁的方形区骨折就相应容易理解了。如2021年5月，我们收治了一例髋臼内侧壁的方形区骨折病例男性，67岁，因外伤致左髋疼痛活动受限2小时入院。查生命体征平稳，左髋部略肿胀，左腹股沟广泛压痛，大转子处叩击痛，左下肢纵向叩击痛，左髋主动被动活动受限，左下肢末梢血运、感觉可，无神经功能受损表现。X片和CT示：左髋臼内侧壁的方形区骨折。我们将患者术前的患侧髋臼打印制作11等大的PVC三维立体模型，在立体模型上设计手术方案，并带着实习同学骨科教学查房。针对既往同学反映的髋臼骨折难以理解的问题，结合术中实况照片及术后的X线片、CT平扫及三维冠矢状、三维外表重建，在短短几分钟时间内，同学们对于

8、髋臼骨折中的难点髋臼内侧壁的方形区骨折一下子就有了形象的理解，并对手术方案选择各抒已见。并通过对患者查体，对国际上较为新颖的髋臼骨折Stoppa入路有了形象的认识和具体的理解。 讨论 骨科临床教学一直是医学教学的难点，因为手术涉及众多骨骼结构，而诸多骨骼结构又是不规那么形，骨科疾病对医学生的空间想象能力有一定的要求。以往结合课本插图、患者的X线片、CT平扫及三维冠矢状、三维外表重建、MRI检查等，尽管内容丰富，但缺乏立体直观性，对于复杂的骨科疾病，如髋臼骨折就难以解释清楚。而3D打印与骨科的有机结合，上述问题迎刃而解。 3D打印是当今世界最前沿科技之一，这项30年前脱胎于传统成型制造的技术，在

9、今天被众多科学家与经济学家称为“人类第三次工业革命的标志之一。 3D打印机与普通打印机工作原理根本相同，只是打印材料有些不同。3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。 我们将3D打印技术应用于骨科临床教学，即3D打印模型，用于医学教学、病例讨论等，收到了满意的效果，弥补了既往多媒体教学只能看图，不能触摸病例的缺点。既往单纯X线片和CT的阅读与理解需要学生具有良好的空间想象能力，简单骨科疾病如简单骨折等学生们还可以理解，复杂疾病如髋臼骨折、脊柱侧弯等学生们往往很难理解

10、，有了3D模型，问题迎刃而解。过去医学生即使触摸标本，也往往是正常人体骨骼标本，无法接触到患者病变的骨骼标本，这对于临床教学而言，是个很大的缺憾。但通过3D打印模型，学生们既可以看到患者的X线片、CT平扫及三维冠矢状、三维外表重建、MRI检查，更可以亲手触摸11等大的患者骨骼标本，亲手参与设计手术方案，对于医学生加深骨科疾病理解、培养医学生骨科临床工作兴趣起到了很大的正面作用。3D打印技术制作在骨科临床教学中具有良好的应用前景。 参考文献： 【1】Pearce，Joshua M.“Building Research Equipment with Free，Open-Source Hardwar

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