3D打印模型在小兒腫瘤外科情景教學(xué)中的應(yīng)用

趙珍珍，王 珊，孔祥如，鄧曉斌，楊 超

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院，重慶 400014）

3D打印是近年來發(fā)展迅速的制造技術(shù)，它在數(shù)字模型文件的基礎(chǔ)上，運(yùn)用金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)已在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有所應(yīng)用，由于其有較強(qiáng)的三維直觀性，越來越多的學(xué)者開始對其在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行探索[1-3]。在教學(xué)過程中，可以通過選取所需典型疾病影像學(xué)資料，經(jīng)過專業(yè)軟件處理后，通過3D打印技術(shù)將其制成實(shí)體模型，能給學(xué)生更強(qiáng)的感官刺激，幫助學(xué)生更好地理解疾病的分型、分類及治療。

小兒腫瘤外科在教學(xué)時(shí)間的安排上往往偏少，而教學(xué)內(nèi)容繁多，教學(xué)難度很大。筆者前期對如何在有限的時(shí)間內(nèi)開展適應(yīng)現(xiàn)代小兒腫瘤外科發(fā)展的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行了改革探索[4]，取得了一定效果。但是由于兒童腹膜后腫瘤手術(shù)解剖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及傳統(tǒng)臨床教學(xué)中視野顯露的困難，使醫(yī)學(xué)生很難迅速對該類手術(shù)產(chǎn)生較為直觀的感性認(rèn)識(shí)。腫瘤的邊界、與周圍臟器組織的關(guān)系以及手術(shù)切除范圍的選擇，對于剛進(jìn)入臨床實(shí)習(xí)的學(xué)生來說掌握困難，較難產(chǎn)生興趣。如何能在有限的臨床實(shí)踐階段充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效果是外科臨床教學(xué)值得思考的問題。因此，我們將3D打印的腹膜后腫瘤模型應(yīng)用于臨床實(shí)習(xí)期間的情景教學(xué)中，以期提高教學(xué)效果，現(xiàn)介紹如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取2015年3月至2017年3月在我院小兒腫瘤外科實(shí)習(xí)的學(xué)生共68名作為研究對象，其中女生38名，男生30名，所有學(xué)生均為第一次進(jìn)入小兒腫瘤外科病房實(shí)習(xí)。將68名學(xué)生隨機(jī)分成兩組，每組34人。實(shí)驗(yàn)組采用3D打印模型結(jié)合CT及MRI介紹腫瘤相關(guān)信息；對照組僅采用傳統(tǒng)教學(xué)方法介紹相關(guān)信息。兩組均為同一教師授課。兩組學(xué)生年齡、學(xué)制、以往所修課程成績等比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

1.2 研究方法

實(shí)驗(yàn)組授課采用3D打印模型對患兒的腫瘤大小、腫瘤與血管的關(guān)系、腫瘤毗鄰臟器、腫瘤邊界等進(jìn)行介紹。對照組采用傳統(tǒng)教學(xué)法對患兒的臨床資料進(jìn)行介紹。教學(xué)結(jié)束后對兩組學(xué)生采用自制試卷進(jìn)行閉卷考核。

1.3 效果評價(jià)

1.3.1 評價(jià)方法 根據(jù)教學(xué)重難點(diǎn)，我們自行設(shè)計(jì)了試卷，檢測學(xué)生對腫瘤大小、腫瘤與血管的關(guān)系、腫瘤毗鄰臟器、腫瘤邊界4個(gè)方面知識(shí)的掌握情況。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：分為完全掌握、掌握良好以及掌握一般3個(gè)等級，計(jì)算每組掌握良好率：（完全掌握人數(shù)+掌握良好人數(shù)）/總?cè)藬?shù)×100%，并進(jìn)行組間比較。同時(shí)，我們還自制了教學(xué)效果滿意度評分量表（評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：不滿意1分、不太滿意2分、一般3分、較滿意4分、非常滿意5分），閉卷考核后立即向兩組學(xué)生發(fā)放，采用不記名方式填寫，填寫后當(dāng)場收回。

1.3.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量數(shù)據(jù)采用（x±s）表示，采用χ2檢驗(yàn)，比較兩組理論知識(shí)掌握情況，利用t檢驗(yàn)比較兩組教學(xué)效果評價(jià)得分，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)生考試成績掌握良好率比較（見表1）

實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在采用3D打印模型的情景教學(xué)后，對教學(xué)內(nèi)容的掌握良好率明顯優(yōu)于對照組（P<0.05）。

表1 兩組學(xué)生考試成績掌握良好率比較[n（%）]

2.2 兩組學(xué)生教學(xué)效果滿意度比較（見表2）

實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在學(xué)習(xí)積極性、學(xué)習(xí)效率、理論知識(shí)掌握情況、臨床思維能力、語言溝通能力、綜合能力和團(tuán)隊(duì)合作能力方面的評分均優(yōu)于對照組（P<0.05）。

表2 兩組學(xué)生教學(xué)效果滿意度比較（±s，分）

表2 兩組學(xué)生教學(xué)效果滿意度比較（±s，分）

項(xiàng)目學(xué)習(xí)積極性學(xué)習(xí)效率理論知識(shí)掌握情況臨床思維能力語言溝通能力綜合能力團(tuán)隊(duì)合作能力實(shí)驗(yàn)組4.54±0.56 4.15±0.50 4.15±0.61 3.97±0.67 4.06±0.69 4.09±0.67 3.91±0.67對照組3.52±0.61 3.27±0.71 3.21±0.69 3.30±0.52 3.67±0.53 3.58±0.49 3.45±0.61 P<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05

3 討論

3.1 小兒腫瘤外科臨床教學(xué)現(xiàn)狀及思考

小兒腫瘤外科屬于小兒外科學(xué)的分支學(xué)科，所涉及的單純腫瘤外科教學(xué)內(nèi)容少，不少學(xué)校僅講授較多見的兒童腹膜后三大腫瘤（神經(jīng)母細(xì)胞瘤、腎母細(xì)胞瘤、畸胎瘤）及血管瘤/淋巴管瘤。從我科近兩年的實(shí)習(xí)生抽樣調(diào)查資料來看，醫(yī)學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)對腫瘤手術(shù)的無瘤原則、腫瘤的綜合治療原則、手術(shù)要點(diǎn)等仍掌握不佳。既往采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，教師需要花費(fèi)大量時(shí)間解釋腫瘤邊界、CT和MRI片上腫瘤的位置以及與周圍的關(guān)系等，但由于這種教學(xué)模式對解剖學(xué)基礎(chǔ)和空間想象能力要求較高，因此教學(xué)效果不滿意。如何采用新穎的教學(xué)方式提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及掌握知識(shí)的能力是目前小兒腫瘤外科教學(xué)面臨的重要問題。

3.2 3D打印在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

在形態(tài)學(xué)方面，3D打印技術(shù)有著顯著優(yōu)勢，正因如此，它被普遍應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)教育中。通過人體解剖結(jié)構(gòu)的虛擬及3D打印成個(gè)體化模型，不但能夠克服傳統(tǒng)教學(xué)的缺陷，如實(shí)物結(jié)構(gòu)異常、不清晰，易造成環(huán)境污染等問題，而且可應(yīng)用于學(xué)生臨床實(shí)習(xí)前的復(fù)習(xí)與預(yù)習(xí)，進(jìn)而加強(qiáng)醫(yī)學(xué)生模擬練習(xí)的真實(shí)性。在外科領(lǐng)域，術(shù)前3D打印能從不同視角對術(shù)中解剖做出預(yù)測，確定手術(shù)方式，進(jìn)行手術(shù)演示，從而極大地降低術(shù)中并發(fā)癥的發(fā)生概率。國外已有專家建議將3D打印模型納入住院醫(yī)師手術(shù)訓(xùn)練指南[5]。3D打印技術(shù)還可以用于醫(yī)學(xué)操作訓(xùn)練[6]，進(jìn)行個(gè)體化醫(yī)學(xué)模擬操作[7]，建立個(gè)體化教學(xué)病例庫平臺(tái)[8]，這些均顯示出其在醫(yī)學(xué)教育方面廣闊的應(yīng)用前景。

3.3 3D打印模型應(yīng)用于小兒腫瘤外科教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

腹膜后腫瘤是小兒腫瘤外科教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。由于腫瘤常累及腹膜后血管、神經(jīng)及臟器，解剖關(guān)系復(fù)雜，需要學(xué)生具備良好的解剖基礎(chǔ)和空間想象能力。相比傳統(tǒng)的影像學(xué)閱片教學(xué)模式，3D打印技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)建模技術(shù)制作出的透明模型能讓帶教教師清楚地看到腫瘤內(nèi)部穿行的血管及周圍的臟器，能簡單直觀地將病變局部的解剖特點(diǎn)展示給學(xué)生，極大地簡化了教學(xué)過程，有利于降低學(xué)習(xí)難度、提高教學(xué)質(zhì)量。且?guī)Ы探處熆梢栽?D打印模型上進(jìn)行模擬手術(shù)，醫(yī)學(xué)生能最大限度掌握手術(shù)相關(guān)信息，這也是醫(yī)學(xué)生在傳統(tǒng)教學(xué)中無法實(shí)現(xiàn)的[9]。同時(shí)，3D打印技術(shù)的應(yīng)用有利于培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維，通過3D打印建模，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在感性認(rèn)知的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討腫瘤的臨床分期、治療方法、手術(shù)方案及并發(fā)癥預(yù)防等，通過軟件或模擬手術(shù)對比不同手術(shù)方案的利弊，使學(xué)生從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與，極大地加強(qiáng)了理論知識(shí)和臨床實(shí)踐的結(jié)合，對培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維大有幫助。此外，3D模型的使用使術(shù)前與患兒家屬的溝通變得容易，患兒家屬對病情、手術(shù)方案的理解會(huì)更透徹，有利于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的語言溝通能力[10]。

3.4 3D打印的局限性及應(yīng)用前景

目前3D打印費(fèi)用仍然較高，且需要特殊打印設(shè)備，而設(shè)備的優(yōu)劣決定了打印模型的質(zhì)量。另外，計(jì)算機(jī)重建模擬軟件價(jià)格不菲，熟練掌握軟件也需要一定的培訓(xùn)及操作時(shí)間，因此尚不能廣泛應(yīng)用于臨床教學(xué)。但是作為一種新的授課方式，帶教教師可以仔細(xì)篩選典型病例，建立教學(xué)資源庫，通過提高單個(gè)模型的使用率以降低教學(xué)成本。隨著3D打印技術(shù)的日趨成熟、打印材料的豐富及相關(guān)專業(yè)人員的培訓(xùn)，3D打印技術(shù)必將在小兒腫瘤外科教學(xué)中顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢，通過與其他教學(xué)方法的有機(jī)結(jié)合，將有助于學(xué)生臨床技能的培養(yǎng)和勝任力的提升，具有廣闊的應(yīng)用前景。