3D打印技術(shù)在臨床教學(xué)中的應(yīng)用和效果

鄧青松 吳傳新 龔建平

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院肝膽外科，重慶 400010）

2013年12月31日，國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委等七部門(mén)聯(lián)合出臺(tái)了《關(guān)于建立住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)制度的指導(dǎo)意見(jiàn)》。2014年6月《關(guān)于醫(yī)教協(xié)同深化臨床醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)改革的意見(jiàn)》中提出全面建立以“5+3”為主體的具有中國(guó)特色的醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)體系。2016年10月開(kāi)始實(shí)施“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要，提出加快建成院校教育、畢業(yè)后教育、繼續(xù)教育三階段有機(jī)銜接的醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)培訓(xùn)體系[1]。住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)是畢業(yè)后教育和繼續(xù)教育的重要戰(zhàn)略舉措。其目的是培養(yǎng)具有良好職業(yè)道德、扎實(shí)醫(yī)學(xué)理論知識(shí)和臨床技能，能獨(dú)立承擔(dān)該專業(yè)常見(jiàn)病、多發(fā)病診療工作的臨床醫(yī)師[2]。在住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)臨床帶教過(guò)程中，如何高效、圓滿地使培訓(xùn)醫(yī)師完成大綱要求的學(xué)習(xí)任務(wù)，使其在各科輪轉(zhuǎn)期間學(xué)有所用、學(xué)有所長(zhǎng)，科室臨床教學(xué)顯得尤為重要。

住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師普遍反映對(duì)小講課、教學(xué)查房、病例討論三大學(xué)習(xí)方法的學(xué)習(xí)興趣不高，認(rèn)為與本科實(shí)習(xí)所面臨的教學(xué)方法大同小異，感到枯燥乏味，甚至認(rèn)為自己定位為住院醫(yī)師，但是教學(xué)方法又是之前實(shí)習(xí)的方法。其次，僅靠語(yǔ)言式傳遞知識(shí)，自己死記硬背書(shū)本知識(shí)，又與本科理論課學(xué)習(xí)區(qū)別不大，往往難以掌握授課內(nèi)容并充分理解和應(yīng)用于臨床；或者授課內(nèi)容貼近臨床，但是沒(méi)有直觀感覺(jué)，印象不深。由于每個(gè)科室有實(shí)習(xí)生、研究生、進(jìn)修生等參與臨床工作，因此，住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師親身參加各種操作、手術(shù)的機(jī)會(huì)相對(duì)較少。如何讓住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師在培訓(xùn)時(shí)間短、參加手術(shù)機(jī)會(huì)少的情況下，相對(duì)比較有立體感、體驗(yàn)感、空間感地去學(xué)習(xí)并掌握肝膽外科常見(jiàn)疾病，是我們帶教老師思考的重要問(wèn)題。其實(shí)對(duì)于外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師來(lái)講，了解外科疾病，特別是手術(shù)治療的基礎(chǔ)就是要熟悉掌握組織器官的解剖知識(shí)。而對(duì)于還局限于解剖理論知識(shí)印象的住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師來(lái)講，如何直觀地展現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)，是他們充滿好奇以及積極性的源泉。所以，如何找到合適的教學(xué)方法，并將其應(yīng)用于肝膽外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)中，吸引學(xué)生的關(guān)注，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)熱情，對(duì)于提高最終的教學(xué)效果有著至關(guān)重要的意義。

3D 打印技術(shù)主要原理是以數(shù)字模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用可粘合材料（粉末、陶瓷、金屬、塑料），逐層打印疊加制作實(shí)體三維立體模型[3]，在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。傳統(tǒng)3D 打印技術(shù)采用樹(shù)脂類物質(zhì)制造肝臟結(jié)構(gòu)模型，用于教學(xué)或手術(shù)方案制定。我們通過(guò)CT 薄層掃描等方式獲取肝臟及病變部位影像學(xué)數(shù)據(jù)，然后下載導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，經(jīng)過(guò)專業(yè)軟件處理后，由3D 打印機(jī)打印出與病損部位一致的實(shí)體模型。而通過(guò)3D 打印的實(shí)體模型可以在視覺(jué)、觸覺(jué)和空間感覺(jué)等方面幫助住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師理解解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜的肝臟。此外，打印的模型對(duì)閱讀腹部CT，特別是肝臟CT 片有很大幫助。因此，3D 打印的肝臟模型或者肝臟腫瘤模型能讓住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師比較直觀地了解該類疾病，終身難忘。本文以肝臟為例，介紹3D 打印技術(shù)聯(lián)合PBL（problem-based learning）模式帶教住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年1月-2019年1月在重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院肝膽外科進(jìn)行住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的56 名醫(yī)師作為研究對(duì)象。其中，本科學(xué)歷30 名，碩士學(xué)歷20 名，博士學(xué)歷6 名。男性46 名，女性10 名，年齡為23 ～30 歲，平均年齡為（25.2±2.3）歲；采用數(shù)表法將住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師隨機(jī)分為PBL 教學(xué)法組和3D 打印結(jié)合PBL 教學(xué)法組，即對(duì)照組和觀察組。每組各28 名學(xué)生，且男女比例相同，兩組學(xué)生的一般資料對(duì)比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 研究方法

1.2.1 PBL 教學(xué)法組

帶教老師在課前選擇典型肝癌病例，根據(jù)疾病特點(diǎn)提前設(shè)置好相關(guān)問(wèn)題。在設(shè)置問(wèn)題時(shí)，要注意保證問(wèn)題的代表性，能夠?qū)ψ≡横t(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師起到啟發(fā)性的作用，能夠幫助住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師較好的掌握該病的疾病特點(diǎn)及診治方法。然后在教學(xué)前期，將選取的疾病名稱及設(shè)置的相關(guān)問(wèn)題，發(fā)給住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師，鼓勵(lì)他們自己主動(dòng)搜集疾病的相關(guān)資料，并嘗試對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解答。采用常規(guī)的多媒體教學(xué)法，主要通過(guò)病史采集、體格檢查、影像學(xué)資料（包括 X 線、CT、MRI 等）和 PPT等多媒體手段講解肝癌影像學(xué)資料、討論手術(shù)方案、解剖結(jié)構(gòu)等相關(guān)知識(shí)。判定腫瘤所處肝段位置，與門(mén)靜脈、肝動(dòng)脈、肝靜脈、下腔靜脈、膽管的關(guān)系。

1.2.2 3D 打印結(jié)合PBL 教學(xué)組

我們?cè)赑BL 方式教學(xué)過(guò)程采用制作的1:1比例復(fù)制肝癌3D 打印模型。老師引導(dǎo)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師結(jié)合實(shí)際病例對(duì)3D 打印實(shí)體和CT/MRI 片子進(jìn)行對(duì)比觀察。住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師通過(guò)模型直觀而詳細(xì)地了解第一肝門(mén)、第二肝門(mén)、第三肝門(mén)等目標(biāo)區(qū)域的解剖結(jié)構(gòu)，通過(guò)模型明確與腫瘤相關(guān)的血管、膽管以及相鄰臟器的關(guān)系，討論手術(shù)方案及手術(shù)技巧及可能遇到的問(wèn)題。術(shù)后利用3D 模型再次進(jìn)行教學(xué)總結(jié)和評(píng)估，告知學(xué)生學(xué)習(xí)的要點(diǎn)及手術(shù)的難度點(diǎn)。

1.3 評(píng)價(jià)方法

規(guī)范化培訓(xùn)結(jié)束后，對(duì)兩組住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師進(jìn)行出科考核?？己藘?nèi)容分為兩個(gè)部分，第一部分為臨床專業(yè)理論考核（筆試），滿分100 分，第二部分為CT/MRI 圖像閱讀能力考核。最后我們通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的形式評(píng)價(jià)教學(xué)效果（不記名形式填寫(xiě)），主要包括理論知識(shí)的理解和掌握、學(xué)習(xí)興趣、肝臟解剖的理解3 個(gè)方面，分為非常滿意、滿意、不滿意。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)數(shù)資料采用頻數(shù)和百分比表示，計(jì)量資料采用（±s）表示。采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析各組年齡、出科理論考核、CT、MRI 圖像閱讀考核成績(jī)等方面的差異。采用卡方檢驗(yàn)分析各組性別、調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果等方面的差異。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組醫(yī)師考核成績(jī)對(duì)比

通過(guò)t檢驗(yàn)及卡方檢驗(yàn)，觀察組和對(duì)照組學(xué)生在年齡和性別上無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。觀察組醫(yī)師出科理論考核成績(jī)和CT、MRI 圖像閱讀考核成績(jī)明顯優(yōu)于對(duì)照組，其差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具體考核成績(jī)統(tǒng)計(jì)如表1 所示。

表1 兩組住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師考核成績(jī)比較（分）

2.2 兩組醫(yī)師對(duì)教學(xué)滿意度對(duì)比

共發(fā)放問(wèn)卷56 份，回收率100%。問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2 和表3。表明大多數(shù)醫(yī)師對(duì)3D 打印結(jié)合PBL 教學(xué)方式滿意。

表23D 打印結(jié)合PBL 教學(xué)法組醫(yī)師滿意度調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果 （n=28）

兩組對(duì)比觀察組學(xué)生對(duì)教學(xué)滿意度明顯優(yōu)于對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=4.909，P＜0.05）（表4）。

3 討 論

以問(wèn)題為基礎(chǔ)的（problem-based learning,PBL）教學(xué)法最早由加拿大McMaster 大學(xué)醫(yī)學(xué)院提出并應(yīng)用，其核心模式是由教師提出問(wèn)題，不斷激發(fā)學(xué)生去思考、探索，讓學(xué)生自己去分析問(wèn)題、學(xué)習(xí)解決該問(wèn)題所需的知識(shí)，最終一步步解決問(wèn)題[4]。新近研究指出PBL 聯(lián)合CBL教學(xué)模式在肝膽胰外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)工作中具有實(shí)用價(jià)值[5]。目前，我科將PBL 教學(xué)模式貫穿于整個(gè)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師帶教過(guò)程中，包括小講課、教學(xué)查房、病例討論，以及帶教老師平素查房、講解知識(shí)等。在每次講課或者查房前拋出問(wèn)題，講授知識(shí)時(shí)以PBL方法進(jìn)行講課，課后再次提出問(wèn)題，隨時(shí)激發(fā)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師學(xué)習(xí)興趣和解決問(wèn)題的能力。但是，在應(yīng)用過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，單純的采用PBL 教學(xué)模式，固然在一定的程度上提高了住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師的學(xué)習(xí)熱情，但并不能從根本上解決住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師對(duì)于肝膽專業(yè)，特別是肝臟疾病治療方案的理解，尤其是對(duì)復(fù)雜手術(shù)的理解。大多住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師更加希望在教學(xué)中引入形態(tài)學(xué)的東西，從而更加直觀、明了地理解手術(shù)方案，使能夠達(dá)到甚至超過(guò)比參加手術(shù)所獲得直觀感覺(jué)，進(jìn)而提高培訓(xùn)效果。

表4 兩組醫(yī)師對(duì)教學(xué)的滿意度結(jié)果

研究指出骨科研究生教學(xué)過(guò)程中3D 打印技術(shù)是一種有效的教學(xué)方式[6]，而且3D 打印技術(shù)在耳鼻喉科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)中具有良好的應(yīng)用前景[7]，3D 打印模型對(duì)于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)肝膽外科解剖是非常有利的[8]。3D 打印模型形象逼真，立體感強(qiáng)，能清楚顯示腫瘤大小、位置及其與肝內(nèi)各管道的空間解剖關(guān)系。因此，3D 打印技術(shù)在住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師臨床教學(xué)中具有重要作用。對(duì)于初學(xué)者而言，腹腔動(dòng)脈系統(tǒng)、門(mén)靜脈系統(tǒng)變異種類多，個(gè)體化差異大[9]。教科書(shū)上的彩圖和二維影像資料上的信息常常難以理解，學(xué)習(xí)效率低。3D 模型可以清楚直觀地顯示肝門(mén)部及肝內(nèi)解剖、肝內(nèi)管道有無(wú)變異、血管的起源、走形。

3D 打印聯(lián)合PBL 教學(xué)模式在骨科[10,11]、腫瘤外科[12]等專業(yè)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)臨床帶教過(guò)程中取得很好效果。但3D 打印聯(lián)合PBL教學(xué)模式在肝膽外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)教學(xué)的應(yīng)用尚未見(jiàn)報(bào)道。我們科室?guī)Ы汤蠋熞龑?dǎo)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師對(duì)肝臟實(shí)體模型進(jìn)行立體觀察學(xué)習(xí)，再以PBL 方式結(jié)合實(shí)際病例對(duì)模型進(jìn)行講解，進(jìn)行術(shù)前虛擬手術(shù)，住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師實(shí)際參加手術(shù)或觀摩手術(shù)，再次思考術(shù)前3D 打印及虛擬手術(shù)與術(shù)中真實(shí)情況是否一致。采用此方法進(jìn)行臨床帶教，取得了一些成果。研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用該方法改變了以前住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師“當(dāng)一天和尚撞一天鐘”的消極思想，住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師普遍反映這種教學(xué)方法提高了學(xué)習(xí)積極性。其次，采用PBL 模式引導(dǎo)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師主動(dòng)學(xué)習(xí)，并理論聯(lián)系臨床3D 打印模型，使得學(xué)習(xí)的知識(shí)不容易忘記，且縮短了學(xué)習(xí)曲線。

由于住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)與傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)、研究生培養(yǎng)教學(xué)有所不同，住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師輪轉(zhuǎn)的年限不同，因此在同一個(gè)科室工作學(xué)習(xí)的時(shí)間也不同，短則一月、長(zhǎng)則半年，甚至1年或更長(zhǎng)。因此要建立教學(xué)機(jī)制——新入科的住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師與之前在科的培訓(xùn)醫(yī)師的教學(xué)內(nèi)容要個(gè)性化定制，即能保證所有輪轉(zhuǎn)的住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師了解、掌握每個(gè)科的常見(jiàn)病、多發(fā)病的診治原則。使短期學(xué)習(xí)的住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師也能完成大綱內(nèi)容。我科采用流水線作業(yè)方式進(jìn)行，每月可能會(huì)有新入科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師，每個(gè)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師按自身的培養(yǎng)大綱從頭開(kāi)始進(jìn)行，保證每個(gè)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師學(xué)習(xí)的知識(shí)基本相同。3D 打印技術(shù)能促進(jìn)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)醫(yī)師醫(yī)學(xué)知識(shí)、醫(yī)患溝通能力得到專業(yè)、系統(tǒng)的培訓(xùn)和實(shí)踐。3D 打印技術(shù)本身在肝膽外科臨床工作中應(yīng)用廣泛，包括手術(shù)方案制定（手術(shù)規(guī)劃），操作演練，指導(dǎo)精準(zhǔn)肝切除（術(shù)中引導(dǎo)）等[13]。

我科后續(xù)會(huì)豐富數(shù)字化可視三維教材，可以打印膽囊及膽囊三角模型、膽道模型等切實(shí)符合培訓(xùn)大綱的實(shí)體模型來(lái)進(jìn)行臨床帶教。將3D 打印與住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)帶教工作有機(jī)結(jié)合，不僅提高了教學(xué)效率，而且教學(xué)效果更加突出，具有很好的意義。所以3D 打印必將成為未來(lái)臨床各級(jí)各類培訓(xùn)的重要組成部分。在醫(yī)療方面，我們提倡精準(zhǔn)醫(yī)療，在教學(xué)方面，我們同樣提倡精準(zhǔn)教學(xué)，個(gè)性化教學(xué)。我們將不斷深化教學(xué)改革，探索與新時(shí)代國(guó)家醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展主旨相適應(yīng)的高效教學(xué)措施。