3D打印模型结合课堂教学的综合教学模式在外周血管专业住院医师规范化培训中的应用研究—以主动脉瘤及主动脉夹层为例

王慰敏，马 强，田红燕，庞宏刚，孟 燕，张军波，秦 皓，刘亚民

西安交通大学第一附属医院周围血管科， 西安 710061

住院医师规范化培训是毕业后医学教育的重要组成部分，目的是培养具有良好职业道德、扎实医学理论基础和临床技能，能独立、规范承担该专业常见病、多发病诊疗工作的临床医师[1]。在“以病人为中心”的诊疗理念指引下，既要减少患者的痛苦，还要完成住院医师的规范化培训要求，为此如何给住院医师创造尽量多的实践机会，成为目前住院医师规范化培训需要解决的一个重要课题。尤其是外周血管专业中血管穿刺、血管腔内操作等技术的难度和精确度要求极高，不允许有误，这使得住院医师临床实践的机会相对较少。3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，通过影像资料和3D成型技术使得医学器官可以实物体现。随着医学科学水平的长足发展以及临床CT、MRI等三维影像技术的进步和成熟,3D打印技术越来越多地应用于骨科、口腔科等领域。国外研究报道了使用自制下肢3D打印模型用于住院医师解剖教学以及股动(静)脉穿刺模拟培训，取得了比以尸体解剖为基础的传统教学更好的效果[2]。在国内，3D打印模型在医学教育领域的应用尚处于起步阶段，将3D打印技术应用于外周血管教学领域的报道较少。因此，我们通过3D打印模型进行典型病例(如主动脉夹层及主动脉瘤)的教学辅助，期望可以探索典型疾病的全新教学模式。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象为在西安交通大学第一附属医院周围血管科进行规范化培训的住院医师，分为3D打印组和传统教学组。3D打印组选取2016 年1月—12月进行规范化培训的住院医师共10人，传统教学组选取同期在该院周围血管科接受规范化培训的医师共10人。两组医师在年龄、性别、课程学习等方面无统计学差异。授课教师均为参加过该院住院医师规范化相关培训的院级规培教师。

1.2 方法

1.2.1 3D模型教具的制作选择外周血管专业常见危重症主动脉夹层和主动脉瘤患者作为3D模型教具制作对象。选取典型病例，利用西安交通大学第一附属医院的PACS系统，从系统刻盘直接保存CT血管造影(CTA)影像学资料为DICOM格式。在影像工作站将包含原始DICOM数据的光盘导出并进行三维重建。按照材料累加概念和叠层制造方法，将数据资料导入计算机，根据目标物体的CAD模型数据，通过数字化成型技术可将材料精确堆积制造出目标物体原形，计算机系统可自动化迅速地将目标物体转化为物理试验模型，进而可直接制造出外形与结构等同于原形的、具有复杂空间结构的目标模型。利用这一技术并通过CT三维重建和快速成型技术的结合，在术前用硅胶等材料制造出1∶1等大的、高度仿真患者病情的主动脉夹层或动脉瘤模型(图1为主动脉夹层的3D打印模型，图2为腹主动脉瘤的3D打印实物模型)。

图1 主动脉夹层3D打印模型 图2 腹主动脉瘤3D打印模型

1.2.2教学方法主动脉疾病包括主动脉夹层及主动脉瘤，为血管科急危重症疾病，死亡率较高。治疗方案的选择影响患者生存率，而普通医师需要10年左右时间才能真正主刀实施操作，基层医院此类病例较少。对于规培医师来说，如何尽快掌握这种复杂重症的疾病诊治是个难题，而通过3D打印主动脉血管实物技术可以使学生有直观认识。

3D打印规培组采用普通教学结合3D打印模型的教学方式[3]。授课教师课前利用视频录像给规培医师观看两位主动脉夹层及主动脉瘤患者图文资料及影像资料，结束后提出思考问题，包括患者的诊断、鉴别诊断，治疗方案的制定。规培医师根据思考题进行课前相关文献的查找阅读、网络课程预习。课堂上由两名规培医师分为两组对两个病例进行介绍，结合该患者情况复习相关文献及诊疗指南，提出诊疗计划。其余规培医师在主管医师汇报结束后逐一发言讨论。规培教师在教学过程中进行适时引导、纠正及点评，利用3D模型教具，结合CT三维重建影像学资料进行临床教学，引导住院医师制定合理的治疗方案。最后，规培教师结合视频给出完整的手术录像，引导住院医师观摩，并使用3D模型教具及主动脉疾病模拟器进行模拟手术操作。

传统规培组采用传统教学方式，组织规培医师进行授课。首先由规培教师向规培医师提供两位分别为主动脉夹层及主动脉瘤患者的主诉和现病史，要求规培医师针对病史给出诊断及诊疗计划。规培医师在诊断和提出诊疗计划前，需要了解患者的查体结果、专科查体阳性体征、检验检查项目及影像检查阳性发现等，在规培医师分组讨论过程中提出两位患者的诊断、鉴别诊断和诊疗方案。诊疗计划包括进一步的专科查体、化验和检查，给出治疗方案。在住院医师分组完成基于病史的讨论分析、给出两位患者的诊断和诊疗计划后，由规培教师揭晓诊断和诊疗计划，对病例进行详细解读，带领住院医师进行手术录像观摩。

1.2.3教学效果评价根据住院医师规范化培训大纲要求对住院医师进行阶段性考核，考核内容包括理论基础、实践操作、临床思辨三个方面。理论基础考核主要进行外周血管专业相关基础知识考核，实践操作考核为外周血管专业基本操作技术考核，临床思辨考核为临床诊疗思维能力的考核。

理论考试从该院临床技能中心题库中随机抽取试题，由单项选择20题(1分/题)、多项选择20题(1分/题)、名词解释5题(2分/题)、论述题2题(10分/题)、病案分析2题(15分/题)组成试卷，满分100分。

实践操作考核内容为主动脉疾病的诊治内容，包括病史采集、体格检查、影像学评估及手术方案制定等。规培医师考前随机抽取一项作为考试项目，并在主动脉影像学模拟器上进行手术操作。按照规培医师临床技能考核项目评分细则，由规培考核小组成员进行监考和打分，满分100分。

临床思辨考核内容为主动脉疾病的鉴别诊断及具体方案的制定。规培医师考前随机抽取规培考核小组安排的1名患者，进行询问病史、查体、制定诊疗计划、病历书写等。按照规培医师临床思辨考核项目评分细则，由规培考核小组成员进行监考和打分，满分100分。收集数据，对两组规培医师的三项考试成绩进行统计学分析。

每一阶段考核结束，分别对3D打印规培组和传统规培组住院医师进行教学满意度问卷调查。调查内容包括对课程的设计、规培教师授课、知识点掌握情况三大方面的满意度以及意见征求。其中，课程设计和内容的调查项目包括课程内容符合你的需求，课程内容可以应用到你的工作中，授课形式新颖有效，知识点安排合理等；规培教员授课的调查项目包括生动并能吸引你的注意力，互动良好，教具使用充分、合理，对内容理解深刻透彻，示教效果好，准备充分等；知识点掌握情况调查项目包括你对授课内容已完全理解，你可以进行授课内容相关的临床操作，通过课程学习你对相关知识的认知得到了提升等；调查问卷最后为意见征求，包括你喜欢该课程的哪部分内容？你认为该课程需要进行什么改进？你认为授课形式有什么需要改进？每一项为5分制，好为4～5分，一般为2～3分，差为0～1分。其中，课程设计满分20分，教师授课满分30分，知识点掌握情况满分15分。分别对两组学员的调查结果进行打分并对成绩进行统计学分析。

1.3 统计分析方法

2 结果

2.1 成绩考核

理论基础方面，3D组和传统组成绩分别为(85.8±4.3)分和(73.7±8.4)分；实践操作方面，3D组和传统组成绩分别为(88.0±5.2)分与(68.4±6.2)分；临床思辨考核3D组和传统组成绩分别为(83.3±2.0)分与(69.2±7.3)分。实验组成绩高于对照组，差异具有统计学意义(P均<0.05)，如表1所示。

表1 两组理论成绩比较结果

2.2 问卷调查结果

课程设计和内容方面：3D打印组为(18.9±1.1)分，传统规培组为(14.0±2.1)分；规培教师授课方面：3D打印组为(26.6±2.2)分，传统规培组为(21.2±2.4)分；知识点掌握方面：3D打印组为(12.3±2.2)分，传统规培组为(10.6±1.2)分。总分：3D打印组为(57.8±3.2)分，传统规培组为(45.9±3.4)分。经比较差异具有统计学意义(P均<0.05)，如表2所示。

表2 问卷调查结果

3 讨论

3.1 外周血管专业危重症患者临床示教的重要性及面临的问题

近年来，随着生活节奏的加快、工作和生活压力的增加，随之而来的是外周血管病患者的不断增加，包括主动脉夹层、主动脉瘤、肺栓塞等急症、危重症不断出现。而且，外周血管疾病起病隐匿，多数症状不典型，容易被误诊为其他疾病而延误治疗。因此，加强外周血管专业住院医师的规范化培训，提高住院医师的临床实践能力以应对日益增加的患者数量和诊疗压力非常重要[4-6]。

然而，外周血管专业疾病相应的治疗操作技术十分精细，操作难度大、要求高，住院医师获得直接操作的机会较少。这既影响了住院医师的学习热情，也不利于住院医师诊疗水平的提高。所以，探索切实可行的外周血管专业住院医师规范化培训模式是重要及迫切的要求。

3.2 多种教学方法应用于外周血管专业住院医师规范化培训

为了提高住院医师在培训学习中的积极性和参与感，我们在临床带教过程中引入3D打印模型结合传统教学的新模式[7]。3D打印模型辅助教学的引进，可以帮助住院医师更直观地认识疾病，并且进行模拟操作，提高实践操作能力，与其他教学方式相结合更有利于住院医师临床技能的提高。这一点，通过我们的研究结果得到了充分的证实。3D打印规培组住院医师的临床理论实践，临床思辨后成绩均在85分以上，优于传统规培组住院医师的70分，差异具有统计学意义。

通过教学满意度调查发现，3D模型组能明显提升教学质量及学生的学习兴趣，课程设计和内容、规培教师授课、知识点掌握情况三大方面的满意度以及意见征求的结果，发现3D模型组均优于传统教学组。提示通过3D打印模型的应用可以为复杂疾病的教学提供帮助。

3.3 3D打印模型教学在外周血管专业教学中的重要性及前景

在外周血管专业住院医师规范化培训过程中，由于住院医师接触临床资料有限、接诊患者数量较少，很难对平面影像资料有直观印象，难以将平面影像资料与患者具体病情联系起来，从而导致临床教学效果欠佳。引入3D打印模型教学可以帮助住院医师将平面影像资料立体化，对疾病的发生、发展有更直观地认识，从而加深对疾病的印象，提高学习效率。3D打印模型具有一定的强度，可供住院医师进行实际操作，在操作过程中认识操作技巧，为实际的临床操作打下基础[8-10]。

以上观点从该研究两组住院医师考核指标的对比中也得到了证实：3D打印规培组住院医师的临床操作能力分数在88分左右，优于传统规培组住院医师的68分。通过调查对课程设计和内容、规培教师授课、知识点掌握三大方面的满意度，发现3D打印组明显高于传统规培组，两组差异具有统计学意义。

因此，在外周血管专业住院医师规范化培训中引入3D打印模型教学具有多方面的积极意义。我们将探索更多外周血管专业相关疾病的3D打印模型的制作和应用，并与材料专业人员合作，将模型的制作更加精细化、真实化，以不断提升教学效果及住院医师的临床水平。