發(fā)布時(shí)間：2020-10-21 08:45

　　 目的:本研究擬將3D打印模型用于椎間孔鏡手術(shù)教學(xué),探討一種既具備立體化、直觀全面化以及反復(fù)可操作性,又能有效提高該手術(shù)教學(xué)質(zhì)量、縮短椎間孔鏡手術(shù)學(xué)習(xí)周期的方法;方法:選取2015年9月至2016年12月在貴港市人民醫(yī)院進(jìn)行外科專業(yè)規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員50名,隨機(jī)分為3D打印實(shí)驗(yàn)組和傳統(tǒng)方法組,每組各25名。3D打印實(shí)驗(yàn)組通過采集患者腰椎MRI、CT及腰段血管CTA數(shù)據(jù),再將數(shù)據(jù)以“Dicom”格式導(dǎo)入 Mimics 19.0、3-maticl 1.0 及 Geomagic studio 12.0等醫(yī)學(xué)三維重建軟件,經(jīng)后處理精確形成所需腰椎骨性結(jié)構(gòu)、軟組織(肌肉、腰段血管、腰叢神經(jīng)及腰段皮膚、脂肪)等目標(biāo)蒙罩(mask),經(jīng)計(jì)算后得到所需組織的數(shù)字化模型,再將該模型以“STL”格式導(dǎo)入3-matic 11.0、Geomagic studio 12.0等軟件中進(jìn)行修飾、配準(zhǔn)及融合,從而獲得一個(gè)包含腰椎椎體與腰段神經(jīng)血管、肌肉、皮膚脂肪等軟組織在內(nèi)近乎完整的、精確的數(shù)字化模型,最后導(dǎo)入高精度全彩色打印機(jī)StratasysJ750,打印得到3D打印模型用于椎間孔鏡手術(shù)教學(xué),而傳統(tǒng)組采用正常結(jié)構(gòu)教學(xué)模型等傳統(tǒng)方法進(jìn)行教學(xué),分析、對比兩組學(xué)員的教學(xué)課時(shí)、理論知曉率、操作正確率、考核成績及教學(xué)滿意度等指標(biāo),并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果:1、通過將患者Dicom格式的MRI、CT及CTA數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics 19.0、3-matic 11.0及Geomagic studio 12.0等醫(yī)學(xué)三維重建軟件,配準(zhǔn)、融合后,成功建立了本研究所需的高仿真、精確的數(shù)字化腰椎模型;2、利用3D打印技術(shù),順利完成了高精度、色彩分明且質(zhì)感貼近人體的3D打印實(shí)物腰椎模型的制作,并輔助完成了既定的椎間孔鏡手術(shù)教學(xué)內(nèi)容;3、實(shí)驗(yàn)組與傳統(tǒng)組的各項(xiàng)目的理論知識(shí)知曉率實(shí)驗(yàn)組高于傳統(tǒng)組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05);各項(xiàng)步驟實(shí)驗(yàn)組的正確率優(yōu)于傳統(tǒng)組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.03890.05);實(shí)驗(yàn)組的考核成績明顯優(yōu)于傳統(tǒng)組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.0120.05);調(diào)查表50份中收回49份,有效回收率98%,實(shí)驗(yàn)組的滿意度得分高于傳統(tǒng)組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.01),實(shí)驗(yàn)組的各個(gè)項(xiàng)目教學(xué)耗時(shí)比傳統(tǒng)組少,實(shí)驗(yàn)組的總體教學(xué)耗時(shí)為1.12±9.31min,少于傳統(tǒng)組的88.80±9.152min,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.01);結(jié)論:1、將患者M(jìn)RI與CT數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)、融合及三維重建,可得到一個(gè)包含骨性結(jié)構(gòu)及周圍目標(biāo)軟組織的精確的數(shù)字化腰椎間盤突病理模型,通過結(jié)合高精度、多色彩及多材質(zhì)打印的快速成型機(jī),可制作出高仿真、精確的、色彩分明及質(zhì)感貼近人體的3D打印實(shí)物腰椎模型;2、相比傳統(tǒng)的教學(xué)模式,3D打印模型應(yīng)用于淮間孔鏡手術(shù)的教學(xué)模式更直觀、全面立體化,具有明顯的反復(fù)可操作性與優(yōu)越性,顯著改善了該手術(shù)技巧的教學(xué)效果,有效縮短椎間孔鏡手術(shù)教學(xué)的學(xué)習(xí)周期。
【學(xué)位單位】：廣西醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：G434;R-4
【部分圖文】：

ｃ?ｄ??圖１－１利用ＣＴ、ＭＲＩ掃描儀進(jìn)行患者數(shù)據(jù)采集??ａ?．ＣＴ掃描儀ｂ?．ＭＲＩ掃描儀ｃ．真空墊ｄ．抽風(fēng)機(jī)??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｃｏｌｌｅｃｔ?ｔｈｅ?ｐａｔｉｅｎｔ／ｓ?ｉｍａｇｅ?ｄａｔａ?ｂｙ?ＭＲ?Ｓｃａｎｎｅｒ?ａｎｄ?ＣＴ?Ｓｃａｎｎｅｒ??ａ．?ＣＴ?ｓｃａｎｎｅｒ?ｂ．?ＭＲＩ?ｓｃａｎｎｅｒ?ｃ．?Ｖａｃｕｕｍ?ｐａｄ?ｄ．?Ｓｕｃｔｉｏｎ?ｆａｎ??ｌｉ??

通過區(qū)域增長、Ｅｄｉｔ?Ｍａｓｋ、Ｃａｃｕｌａｔｅ?ｉｎ?３Ｄ等工具進(jìn)行骨性結(jié)構(gòu)、皮膚及脂??肪等目標(biāo)組織的三維重建，最后進(jìn)行該模型的光滑、去噪處理，得到腰椎??骨性結(jié)構(gòu)、皮膚、脂肪等組織的三維數(shù)字化模型（圖１－２?ａ－ｃ），以“ＳＴＬ”格??式導(dǎo)出保存。??觀’?Ｖ?＾??ａ?ｂ?ｃ??圖１－２?Ｍｉｍｉｃｓ?１９．?０中對骨性結(jié)構(gòu)、皮膚、脂肪組織進(jìn)行三維建模??ａ．骨性結(jié)構(gòu)ｂ．皮膚ｃ．脂肪??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ?ｔｈｅ?ｍｏｄｅｌｓ?ｏｆ?ｂｏｎｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，?ｓｋｉｎ，??ａｎｄ?ａｄｉｐｏｓｅ?ｔｉｓｓｕｅ?ｉｎ?Ｍｉｍｉｃｓ?１９．?０．??ａ．?Ｔｈｅ?ｂｏｎｙ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｂ．?Ｔｈｅ?ｓｋｉｎ?ｃ．?ｔｈｅ?ｆａｔ??２．３．２軟組織建模同理，ＭＲＩ圖像中，通過ｃｏｎｔｒａｓｔ菜單，設(shè)置圖像的明亮??度與對比度，再根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行肌肉、椎間盤、神經(jīng)根、韌帶、血管等??軟組織的一一辨認(rèn)。點(diǎn)擊（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ），閾值統(tǒng)一調(diào)整至合適，得出所有??組織的蒙罩（ｍａｓｋ），該蒙罩包含目標(biāo)組織和其他一些相近的組織，通過辨認(rèn)??解剖結(jié)構(gòu)，使用（ｅｒａｓｅ）、繪畫（ｄｒａｗ）工具修正各蒙罩組織的邊界，消除無關(guān)??邊緣噪音及冗余數(shù)據(jù)，最終分割得出目標(biāo)軟組織的準(zhǔn)確邊界，再進(jìn)行區(qū)域??１２??

模型在Ｍｉｍｉｃｓ?１９．０、３－ｍａｔｉｃ及Ｇｅｏｍａｇｉｃ?ｓｔｕｄｉｏ?１２．０中通過坐標(biāo)系相對關(guān)系??及手動(dòng)微調(diào)等方式，進(jìn)行配準(zhǔn)、融合［７］，從而形成一個(gè)近乎完整的、個(gè)性??化精確的腰椎數(shù)字化三維模型（圖１－５?ａ，ｂ）。該模型形態(tài)基本與真實(shí)的腰椎??結(jié)構(gòu)一致，邊緣清晰，各組織層次分明，不僅可以進(jìn)行任意角度的旋轉(zhuǎn)、??觀察及測量，還能夠以“ＢＭＰ”、“ＡＶＩ”、“”及ＳＴＬ等格式保存輸出，為教??學(xué)動(dòng)畫制作、快速成型及進(jìn)行有限元分析或功能學(xué)處理提供精確的數(shù)據(jù)來??源。??１４??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2849907