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耳鼻咽喉头颈外科学是一门跟随现代医学的不断进展同步与时俱进的学科。特别是近20年来,随着各亚专业疾病的特殊性和各自诊治技术的发展,耳、鼻、咽喉、头颈外科在各自的快车道上迅速发展[1]。在鼻科学方面,由于鼻鼻窦外伤可导致面部骨折移位和明显的面部畸形,并伴有眼部症状和牙齿咬合关系错位,因此术前诊断和手术方案设计的难度较大,术中在减少手术再次损伤的前提下,快速准确暴露骨折部位,精准的赝复体修复缺损,是鼻鼻窦外伤手术的重点[2,3]。鼻鼻窦的良、恶性肿瘤临床很常见,由于多数接受手术治疗的患者就诊时肿瘤已经侵犯周围组织结构,手术切除后会造成较大的组织缺损,进而导致患者部分器官的功能障碍和面部畸形,从而影响其心身健康和生存质量[4],因此,术前细致的检查和手术设计,精确的赝复体制作,术中对肿瘤和周围邻近组织精准的定位,以及术后康复训练,都是患者能否全面康复的关键[5]。在耳科手术学方面,颞骨手术因其在解剖学方面具有很大的复杂性,因此手术的风险性较高,也很具有挑战性。颞骨手术强调完美的解剖理解和技术磨炼,因此耳科手术医生的成长是一个漫长的过程,不仅需要经验丰富的外科医生指导,还需要有大量颞骨解剖训练,而且尸体颞骨的获取也是非常有限的[6],如何缩短耳科手术学习曲线曲线,增加医生对颞骨解剖的理解和认识,一个颞骨模拟解剖和手术训练平台就显得非常必要了[7]。在头颈外科方面,颈动脉体瘤虽然发病率较低,但是因其危险性大手术难度高的原因,一直是头颈外科医生需要攻克的难题[8]。颈动脉体瘤起源于颈动脉体,发生于人体最大的副神经节,是一种较少见的化学感受器肿瘤,治疗以手术切除为主,但是由于瘤体血供非常丰富,病变部位紧邻大动脉,手术风险大、出血多[9],如何有效的进行术前评估和手术设计,减低手术风险,模拟手术是一项非常实用的技术[10,11]。
3D打印技术经过30多年的发展,已经取得了突飞猛进的发展,其具有数字化设计、逐层制造、快速成型、精细程度高等优点,突破了传统制造业的限制,达到了材料的多样性、功能的复杂性和产品的精准性等更高的产业要求[12]。由于该技术还可以实现个性化定制,因此在倡导精准治疗和转化医学的今天,3D打印技术为临床医疗的发展提供了一种全新的发展方向[13]。早期由于材料的限制,3D打印主要是应用在口腔颌面外科和骨科,后来随着材料和技术的发展,该技术被越来越多的应用在了其它临床领域,如神经外科、肝胆外科、耳鼻咽喉头颈外科、血管外科、整形外科等等[14]。
VR(Virtual reality)即虚拟现实技术,是以计算机技术为核心,结合数码图像处理和三维仿真视频等相关技术手段,在特定场景内生成与真实环境在视觉、听觉、触觉等方面高度仿真的模拟化数字化环境[15]。近20年随着VR技术的不断发展与改进,VR已经被运用到各行各业,因为其特有的场景还原和互动参与的特点,其在医学领域的应用具有十分重要的意义[16]。VR技术已经被应用在虚拟手术系统、临床医学教育、远程医疗会诊、虚拟军事医学和远程灾害救治等方面,并展示出了十分重要的作用,为未来的医学发展提供了全新的技术支持[15-17]。
因为耳鼻咽喉头颈外科解剖基础的复杂性和手术的高风险性,如何利用最新的前沿科学技术为不同的患者制定最优的个性化手术方案设计,同时为手术医生提供最便捷和真实性最高的手术训练平台,为临床教学提高一种创新性的方法,是本文研究的目的。
第一部分3D打印联合VR技术在鼻鼻窦创伤、肿瘤外科中的应用
目的:
研究3D打印联合VR技术在鼻鼻窦创伤修复和肿瘤术后重建中的作用。
方法:
收集2016年11月-2019年8月在我科收治的鼻眶筛区外伤骨折并接受手术治疗的患者50例,其中接受3D打印联合VR技术进行手术的患者有25例,设为实验组,未接受3D打印联合VR技术而采用传统手术方式的患者有25例,设为对照组。分别测量两组患者手术前后眼球突出度和眼眶容积来评估手术修复眼眶的效果,测量眶下孔、颧突、额颧缝的距离来了解面前区、面部立体观和眼眶外侧壁的恢复情况,比较两组患者手术治疗前后咬合关系、开口情况、视力受累等情况,以此了解两组手术方法效果的差异,比较两组患者术后并发症发生率的情况,如伤口感染、移植物移位、鼻塞等情况,以此了解两组手术方式恢复情况的不同之处。
收集2013年4月-2019年6月在我科收治确诊上颌窦肿瘤并接受手术治疗的患者共30例。计算传统手术方法和3D打印联合VR手术方法对手术时间和术中出血量的影响来评估两种手术效果。
结果:
实验组患者术后眼球突出度和眼眶容积均较对照组明显好转,实验组术后眶下孔、颧突和额颧缝与中线距离差值更小,提示面部结构恢复更理想,3D打印联合VR技术能够使术后复视和植入物移位的发生率明显降低,还可以明显缩短上颌窦肿瘤手术时间和明显减少术中出血量。
结论:
采用3D打印联合VR技术在鼻鼻窦创伤和肿瘤外科中比传统手术方法,具有精准度高、损伤小、耗时短、恢复效果好、并发症少等优点,值得在鼻科领域推广。
第二部分3D打印联合VR技术在头颈外科手术中的应用
目的:
研究3D打印联合VR技术在头颈外科肿瘤手术治疗中的作用。
方法:
收集2011年1月-2019年9月在我科收治的确诊颈动脉体瘤并接受手术治疗的患者共13例。按照手术方法分为传统手术方式组,3D打印联合VR技术辅助手术方式组。通过测量两种手术方法对手术时间和术中出血量的影响来评估两种手术方法的效果。
结果:
3D打印联合VR技术可以明显缩短颈动脉体瘤患者的手术时间,并且术中出血量有明显的减少。
结论:
采用3D打印联合VR技术在头颈外科中对颈动脉体瘤行手术治疗,比传统手术方法,具有个体化设计手术方案、手术进行更加顺利、术中损伤小、出血少等优点,值得在头颈外科推广。
第三部分3D打印联合VR技术在耳鼻咽喉头颈外科临床教学和耳科手术训练中的应用
目的:
探讨3D打印联合VR技术教学法在耳鼻咽喉头颈外科临床教学和耳科手术训练中的应用。
方法:
将我校2015级临床医学专业本科实习学生共68人分为实验组(34人)和对照组(34人)。实验组采用3D打印联合VR技术教学法,对照组采用传统教学法。通过标准化OSCE考核和问卷调查评价教学效果,两组学生随机选取10人进行VR模拟耳科基本手术训练,采用学习曲线对两组学生的学习情况进行比较,采用SPSS20.0对组间数据进行成组t检验,问卷调查采用卡方检验,以P<0.05作为有显著差异标准。
结果:
实验组标准化临床OSCE考核成绩高于对照组,差异有统计学意义。通过对两组学生的问卷调查结果分析发现,实验组学生普遍认为3D打印结合VR技术教学法创新性高,可以激发学习兴趣和效率,增强动手能力和临床技能,且并没有增加学习负担(P<0.05),与传统教学方法相比,实习氛围活跃性和师生互动性无明显差异(P>0.05)。学习曲线对比可以得出实验组学生能够较早的学会并熟练掌握模拟耳科基本手术操作技能。
结论:
在耳鼻咽喉头颈外科临床实习教学中采用3D打印联合VR技术教学法,能够提高学生的学习兴趣和成绩,并进一步提高其临床技能,而VR模拟耳科手术训练能够明显优化耳科医师的学习曲线,提高学习效率,值得推广。
3D打印技术经过30多年的发展,已经取得了突飞猛进的发展,其具有数字化设计、逐层制造、快速成型、精细程度高等优点,突破了传统制造业的限制,达到了材料的多样性、功能的复杂性和产品的精准性等更高的产业要求[12]。由于该技术还可以实现个性化定制,因此在倡导精准治疗和转化医学的今天,3D打印技术为临床医疗的发展提供了一种全新的发展方向[13]。早期由于材料的限制,3D打印主要是应用在口腔颌面外科和骨科,后来随着材料和技术的发展,该技术被越来越多的应用在了其它临床领域,如神经外科、肝胆外科、耳鼻咽喉头颈外科、血管外科、整形外科等等[14]。
VR(Virtual reality)即虚拟现实技术,是以计算机技术为核心,结合数码图像处理和三维仿真视频等相关技术手段,在特定场景内生成与真实环境在视觉、听觉、触觉等方面高度仿真的模拟化数字化环境[15]。近20年随着VR技术的不断发展与改进,VR已经被运用到各行各业,因为其特有的场景还原和互动参与的特点,其在医学领域的应用具有十分重要的意义[16]。VR技术已经被应用在虚拟手术系统、临床医学教育、远程医疗会诊、虚拟军事医学和远程灾害救治等方面,并展示出了十分重要的作用,为未来的医学发展提供了全新的技术支持[15-17]。
因为耳鼻咽喉头颈外科解剖基础的复杂性和手术的高风险性,如何利用最新的前沿科学技术为不同的患者制定最优的个性化手术方案设计,同时为手术医生提供最便捷和真实性最高的手术训练平台,为临床教学提高一种创新性的方法,是本文研究的目的。
第一部分3D打印联合VR技术在鼻鼻窦创伤、肿瘤外科中的应用
目的:
研究3D打印联合VR技术在鼻鼻窦创伤修复和肿瘤术后重建中的作用。
方法:
收集2016年11月-2019年8月在我科收治的鼻眶筛区外伤骨折并接受手术治疗的患者50例,其中接受3D打印联合VR技术进行手术的患者有25例,设为实验组,未接受3D打印联合VR技术而采用传统手术方式的患者有25例,设为对照组。分别测量两组患者手术前后眼球突出度和眼眶容积来评估手术修复眼眶的效果,测量眶下孔、颧突、额颧缝的距离来了解面前区、面部立体观和眼眶外侧壁的恢复情况,比较两组患者手术治疗前后咬合关系、开口情况、视力受累等情况,以此了解两组手术方法效果的差异,比较两组患者术后并发症发生率的情况,如伤口感染、移植物移位、鼻塞等情况,以此了解两组手术方式恢复情况的不同之处。
收集2013年4月-2019年6月在我科收治确诊上颌窦肿瘤并接受手术治疗的患者共30例。计算传统手术方法和3D打印联合VR手术方法对手术时间和术中出血量的影响来评估两种手术效果。
结果:
实验组患者术后眼球突出度和眼眶容积均较对照组明显好转,实验组术后眶下孔、颧突和额颧缝与中线距离差值更小,提示面部结构恢复更理想,3D打印联合VR技术能够使术后复视和植入物移位的发生率明显降低,还可以明显缩短上颌窦肿瘤手术时间和明显减少术中出血量。
结论:
采用3D打印联合VR技术在鼻鼻窦创伤和肿瘤外科中比传统手术方法,具有精准度高、损伤小、耗时短、恢复效果好、并发症少等优点,值得在鼻科领域推广。
第二部分3D打印联合VR技术在头颈外科手术中的应用
目的:
研究3D打印联合VR技术在头颈外科肿瘤手术治疗中的作用。
方法:
收集2011年1月-2019年9月在我科收治的确诊颈动脉体瘤并接受手术治疗的患者共13例。按照手术方法分为传统手术方式组,3D打印联合VR技术辅助手术方式组。通过测量两种手术方法对手术时间和术中出血量的影响来评估两种手术方法的效果。
结果:
3D打印联合VR技术可以明显缩短颈动脉体瘤患者的手术时间,并且术中出血量有明显的减少。
结论:
采用3D打印联合VR技术在头颈外科中对颈动脉体瘤行手术治疗,比传统手术方法,具有个体化设计手术方案、手术进行更加顺利、术中损伤小、出血少等优点,值得在头颈外科推广。
第三部分3D打印联合VR技术在耳鼻咽喉头颈外科临床教学和耳科手术训练中的应用
目的:
探讨3D打印联合VR技术教学法在耳鼻咽喉头颈外科临床教学和耳科手术训练中的应用。
方法:
将我校2015级临床医学专业本科实习学生共68人分为实验组(34人)和对照组(34人)。实验组采用3D打印联合VR技术教学法,对照组采用传统教学法。通过标准化OSCE考核和问卷调查评价教学效果,两组学生随机选取10人进行VR模拟耳科基本手术训练,采用学习曲线对两组学生的学习情况进行比较,采用SPSS20.0对组间数据进行成组t检验,问卷调查采用卡方检验,以P<0.05作为有显著差异标准。
结果:
实验组标准化临床OSCE考核成绩高于对照组,差异有统计学意义。通过对两组学生的问卷调查结果分析发现,实验组学生普遍认为3D打印结合VR技术教学法创新性高,可以激发学习兴趣和效率,增强动手能力和临床技能,且并没有增加学习负担(P<0.05),与传统教学方法相比,实习氛围活跃性和师生互动性无明显差异(P>0.05)。学习曲线对比可以得出实验组学生能够较早的学会并熟练掌握模拟耳科基本手术操作技能。
结论:
在耳鼻咽喉头颈外科临床实习教学中采用3D打印联合VR技术教学法,能够提高学生的学习兴趣和成绩,并进一步提高其临床技能,而VR模拟耳科手术训练能够明显优化耳科医师的学习曲线,提高学习效率,值得推广。