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應(yīng)用案例cases

提高臨床準(zhǔn)備狀態(tài)-3D打印機(jī)應(yīng)用案例

提高臨床，準(zhǔn)備狀態(tài)

雖然已經(jīng)出現(xiàn)大量有關(guān)使用 3D 打印進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃的報(bào)道，但與學(xué)生、住院醫(yī)生和執(zhí)業(yè)醫(yī)生教育相關(guān)的調(diào)查工作、試驗(yàn)與研究出版物鮮為人知。與此同時(shí)，當(dāng)然培訓(xùn)形態(tài)的局限性加劇了教育和培訓(xùn)醫(yī)療保健專業(yè)人員掌握新技術(shù)和手術(shù)的挑戰(zhàn)。培訓(xùn)組織常常很難為學(xué)生提供足夠數(shù)量的臨床相關(guān)實(shí)際培訓(xùn)。

傳統(tǒng)培訓(xùn)方法和局限性

傳統(tǒng)培訓(xùn)工具包括生物塑化模型；虛擬現(xiàn)實(shí)模型；批量生產(chǎn)的商業(yè)模型；尸體解剖；虛擬現(xiàn)實(shí)模擬裝置和實(shí)際體內(nèi)手術(shù)參與。下方列出了每種工具的局限性，而這些局限性正是使用 3D 打印的動機(jī)。3D 打印的靜態(tài)生物模型和實(shí)物模擬裝置可能是極其重要的工具，但其優(yōu)勢必須更好地為人所知。下文為生物塑化模型。

? 生物塑化尸體模型

- 請參見下方的“人體尸體解剖”

- 結(jié)構(gòu)和組織變形

- 費(fèi)用

- 硬度，缺少觸覺真實(shí)感

- 通常缺少病理健康和安全擔(dān)憂（針對內(nèi)

部生物塑化實(shí)驗(yàn)室）

? 虛擬現(xiàn)實(shí)模型

- 缺少觸覺、感官反饋

- 認(rèn)知、感知方面的要求高

- 解剖體變化小

? 批量生產(chǎn)的商業(yè)模型

- 基礎(chǔ)，不適用于高級手術(shù)

- 假設(shè)或模仿的解剖體

- 局限于幾個(gè)解剖變體

- 缺少病理

- 昂貴且只可使用一次

? 人體尸體解剖

- 樣本稀缺

- 變體有限（如嬰兒）

- 使用受限，如由于爭議或宗教信仰

- 費(fèi)用

- 健康和安全擔(dān)憂

- 結(jié)構(gòu)變形、收縮或以其他方式發(fā)生變化

- 通常缺少病理

? 虛擬現(xiàn)實(shí)模擬體

- 昂貴

- 無法攜帶

- 解剖體過于粗糙

- 不真實(shí)的觸覺反饋

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)（體內(nèi)培訓(xùn)）

? 可用性受限，原因如下：

- 物流

- 患者風(fēng)險(xiǎn)（并發(fā)癥）

- 工作時(shí)間限制

- 效率壓力（最大限度縮短手術(shù)時(shí)間）

? 罕見手術(shù)稀缺

? 分步培訓(xùn)（每節(jié)課掌握一個(gè)步驟）

? 所需的課程數(shù)量（針對復(fù)雜手術(shù)）

如何才能改變這種情況？

需要替代性醫(yī)療培訓(xùn)工具，作為目前使用的這些工具的輔助。開發(fā)新培訓(xùn)資源的主要推動因素包括傳統(tǒng)培訓(xùn)方法的局限性、手術(shù)的復(fù)雜性、新手術(shù)的出現(xiàn)、由于年齡和病理而造成的人體解剖體的變化。工作環(huán)境的變化進(jìn)一步加劇了這些挑戰(zhàn)，而醫(yī)學(xué)知識的擴(kuò)充導(dǎo)致工作環(huán)境更加復(fù)雜，迫使受訓(xùn)者要在更短時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)更多知識。由于工作時(shí)間減少、經(jīng)濟(jì)壓力和患者風(fēng)險(xiǎn)最小化等各種因素，在安全環(huán)境中培養(yǎng)和評估學(xué)生與住院醫(yī)生技能的機(jī)會變得稀少。另一個(gè)值得注意的挑戰(zhàn)是適用于罕見手術(shù)、疾病和病理的教育工具或樣本稀缺。雖然論文的重點(diǎn)在于醫(yī)科學(xué)生和住院醫(yī)生，但經(jīng)驗(yàn)豐富的執(zhí)業(yè)醫(yī)生通常也需要替代的培訓(xùn)工具。練習(xí)全新或高級手術(shù)時(shí)，可以使用這些工具 — 而非依賴于過往經(jīng)驗(yàn)，第一次在真實(shí)患者身上應(yīng)用 — 以鞏固操作罕見手術(shù)的技能，或在患者特定的解剖體上練習(xí)。

所有已查閱的論文評估了使用 3D 打印解剖模型作為臨床教育和模擬替代培訓(xùn)工具的可行性?；谀M幾乎任何幾何形狀的能力，以及在某些情況下，基于不同的組織和解剖體特性，研究人員假設(shè)這些解剖模型將帶來新的臨床培訓(xùn)形態(tài)。

3D 打印研究和試驗(yàn)Stratasys 與獨(dú)立第三方合作，對引用 3D 打印使用的近期醫(yī)療文獻(xiàn)進(jìn)行研究。然后篩選找到的科學(xué)論文，挑選出與教育和培訓(xùn)相關(guān)的論文。這些論文提到，通過 3D 打印技術(shù)，可生產(chǎn)適用于兩種用途的解剖復(fù)制品。第一種是研究和可視化用途（靜態(tài)生物模型），另一種是模擬醫(yī)療手術(shù)用途（實(shí)物模擬體）。

該研究查閱了 31 份科學(xué)論文，這些論文提到，通過 3D 打印制作的解剖模型被用作傳統(tǒng)醫(yī)療教育工具的輔助或替代選擇。27 份論文提出了有關(guān)使用 3D 打印制作靜態(tài)生物模型和實(shí)物模擬體的發(fā)現(xiàn)。其他論文（Rehder 等人1、Drake 等人2、Chandrasekhara3 和 Balestrini 等人4）提供了對其他 3D 打印研究的闡釋，或提出了自己對當(dāng)前和未來教育工具的看法。論文呈現(xiàn)了豐富的經(jīng)驗(yàn)，包括小規(guī)模研究（未來或試點(diǎn)）以及第三方對采用 3D 打印的實(shí)物模型的評估。其中 7 份論文研究了 3D 打印靜態(tài)生物模型的效能，20 份論文針對使用 3D 打印模擬裝置的實(shí)物模擬體進(jìn)行了相同的研究（表 1）。幾乎所有研究結(jié)果均為定性結(jié)果。對于靜態(tài)生物模型，3D 打印的培訓(xùn)工具與 2D 射線成像（計(jì)算機(jī)斷層掃描 [CT]）、3D 數(shù)字模型、生物塑化模型和尸體樣本進(jìn)行了比較。對于實(shí)物模擬體，則是與尸體解剖結(jié)構(gòu)、虛擬現(xiàn)實(shí)模擬體和手術(shù)操作過程中的體內(nèi)培訓(xùn)進(jìn)行比較。

從實(shí)際情況來看，有效的使用3D打印設(shè)備對于醫(yī)療研究等行業(yè)有著十分突出的效用，在腫瘤學(xué)、體內(nèi)植入物、泌尿、耳鼻喉、胃腸、心臟等數(shù)十個(gè)學(xué)科中，3D打印技術(shù)已然積累了多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和案例，針對這些案例和后續(xù)的研究資料，筆者在后期也會一一整理起來，包括對于那20篇醫(yī)學(xué)論文的研究，我們也會挑出幾個(gè)比較有代表性的東西給大家闡述清楚，希望這篇文章可以幫助相關(guān)從業(yè)人員更好的了解3D打印這門新技術(shù)。