3D打印技术在临床教学中的应用和效果

邓青松 吴传新 龚建平

（重庆医科大学附属第二医院肝胆外科，重庆 400010）

2013年12月31日，国家卫生计生委等七部门联合出台了《关于建立住院医师规范化培训制度的指导意见》。2014年6月《关于医教协同深化临床医学人才培养改革的意见》中提出全面建立以“5+3”为主体的具有中国特色的医学人才培养体系。2016年10月开始实施“健康中国2030”规划纲要，提出加快建成院校教育、毕业后教育、继续教育三阶段有机衔接的医学人才培养培训体系[1]。住院医师规范化培训是毕业后教育和继续教育的重要战略举措。其目的是培养具有良好职业道德、扎实医学理论知识和临床技能，能独立承担该专业常见病、多发病诊疗工作的临床医师[2]。在住院医师规范化培训临床带教过程中，如何高效、圆满地使培训医师完成大纲要求的学习任务，使其在各科轮转期间学有所用、学有所长，科室临床教学显得尤为重要。

住院医师规范化培训医师普遍反映对小讲课、教学查房、病例讨论三大学习方法的学习兴趣不高，认为与本科实习所面临的教学方法大同小异，感到枯燥乏味，甚至认为自己定位为住院医师，但是教学方法又是之前实习的方法。其次，仅靠语言式传递知识，自己死记硬背书本知识，又与本科理论课学习区别不大，往往难以掌握授课内容并充分理解和应用于临床；或者授课内容贴近临床，但是没有直观感觉，印象不深。由于每个科室有实习生、研究生、进修生等参与临床工作，因此，住院医师规范化培训医师亲身参加各种操作、手术的机会相对较少。如何让住院医师规范化培训医师在培训时间短、参加手术机会少的情况下，相对比较有立体感、体验感、空间感地去学习并掌握肝胆外科常见疾病，是我们带教老师思考的重要问题。其实对于外科住院医师规范化培训医师来讲，了解外科疾病，特别是手术治疗的基础就是要熟悉掌握组织器官的解剖知识。而对于还局限于解剖理论知识印象的住院医师规范化培训医师来讲，如何直观地展现解剖结构，是他们充满好奇以及积极性的源泉。所以，如何找到合适的教学方法，并将其应用于肝胆外科住院医师规范化培训中，吸引学生的关注，调动学习热情，对于提高最终的教学效果有着至关重要的意义。

3D 打印技术主要原理是以数字模型数据为基础，运用可粘合材料（粉末、陶瓷、金属、塑料），逐层打印叠加制作实体三维立体模型[3]，在医学方面的应用越来越广泛。传统3D 打印技术采用树脂类物质制造肝脏结构模型，用于教学或手术方案制定。我们通过CT 薄层扫描等方式获取肝脏及病变部位影像学数据，然后下载导出数据进行三维重建，经过专业软件处理后，由3D 打印机打印出与病损部位一致的实体模型。而通过3D 打印的实体模型可以在视觉、触觉和空间感觉等方面帮助住院医师规范化培训医师理解解剖结构复杂的肝脏。此外，打印的模型对阅读腹部CT，特别是肝脏CT 片有很大帮助。因此，3D 打印的肝脏模型或者肝脏肿瘤模型能让住院医师规范化培训医师比较直观地了解该类疾病，终身难忘。本文以肝脏为例，介绍3D 打印技术联合PBL（problem-based learning）模式带教住院医师规范化培训医师的临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年1月-2019年1月在重庆医科大学附属第二医院肝胆外科进行住院医师规范化培训的56 名医师作为研究对象。其中，本科学历30 名，硕士学历20 名，博士学历6 名。男性46 名，女性10 名，年龄为23 ～30 岁，平均年龄为（25.2±2.3）岁；采用数表法将住院医师规范化培训医师随机分为PBL 教学法组和3D 打印结合PBL 教学法组，即对照组和观察组。每组各28 名学生，且男女比例相同，两组学生的一般资料对比，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 研究方法

1.2.1 PBL 教学法组

带教老师在课前选择典型肝癌病例，根据疾病特点提前设置好相关问题。在设置问题时，要注意保证问题的代表性，能够对住院医师规范化培训医师起到启发性的作用，能够帮助住院医师规范化培训医师较好的掌握该病的疾病特点及诊治方法。然后在教学前期，将选取的疾病名称及设置的相关问题，发给住院医师规范化培训医师，鼓励他们自己主动搜集疾病的相关资料，并尝试对问题进行解答。采用常规的多媒体教学法，主要通过病史采集、体格检查、影像学资料（包括 X 线、CT、MRI 等）和 PPT等多媒体手段讲解肝癌影像学资料、讨论手术方案、解剖结构等相关知识。判定肿瘤所处肝段位置，与门静脉、肝动脉、肝静脉、下腔静脉、胆管的关系。

1.2.2 3D 打印结合PBL 教学组

我们在PBL 方式教学过程采用制作的1:1比例复制肝癌3D 打印模型。老师引导住院医师规范化培训医师结合实际病例对3D 打印实体和CT/MRI 片子进行对比观察。住院医师规范化培训医师通过模型直观而详细地了解第一肝门、第二肝门、第三肝门等目标区域的解剖结构，通过模型明确与肿瘤相关的血管、胆管以及相邻脏器的关系，讨论手术方案及手术技巧及可能遇到的问题。术后利用3D 模型再次进行教学总结和评估，告知学生学习的要点及手术的难度点。

1.3 评价方法

规范化培训结束后，对两组住院医师规范化培训医师进行出科考核。考核内容分为两个部分，第一部分为临床专业理论考核（笔试），满分100 分，第二部分为CT/MRI 图像阅读能力考核。最后我们通过调查问卷的形式评价教学效果（不记名形式填写），主要包括理论知识的理解和掌握、学习兴趣、肝脏解剖的理解3 个方面，分为非常满意、满意、不满意。

1.4 统计学方法

采用SPSS 19.0 统计软件进行分析，计数资料采用频数和百分比表示，计量资料采用（±s）表示。采用两独立样本t检验分析各组年龄、出科理论考核、CT、MRI 图像阅读考核成绩等方面的差异。采用卡方检验分析各组性别、调查问卷结果等方面的差异。以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组医师考核成绩对比

通过t检验及卡方检验，观察组和对照组学生在年龄和性别上无统计学差异(P＞0.05)。观察组医师出科理论考核成绩和CT、MRI 图像阅读考核成绩明显优于对照组，其差异具有统计学意义，具体考核成绩统计如表1 所示。

表1 两组住院医师规范化培训医师考核成绩比较（分）

2.2 两组医师对教学满意度对比

共发放问卷56 份，回收率100%。问卷调查结果见表2 和表3。表明大多数医师对3D 打印结合PBL 教学方式满意。

表23D 打印结合PBL 教学法组医师满意度调查问卷结果 （n=28）

两组对比观察组学生对教学满意度明显优于对照组，差异具有统计学意义（χ2=4.909，P＜0.05）（表4）。

3 讨 论

以问题为基础的（problem-based learning,PBL）教学法最早由加拿大McMaster 大学医学院提出并应用，其核心模式是由教师提出问题，不断激发学生去思考、探索，让学生自己去分析问题、学习解决该问题所需的知识，最终一步步解决问题[4]。新近研究指出PBL 联合CBL教学模式在肝胆胰外科住院医师规范化培训工作中具有实用价值[5]。目前，我科将PBL 教学模式贯穿于整个住院医师规范化培训医师带教过程中，包括小讲课、教学查房、病例讨论，以及带教老师平素查房、讲解知识等。在每次讲课或者查房前抛出问题，讲授知识时以PBL方法进行讲课，课后再次提出问题，随时激发住院医师规范化培训医师学习兴趣和解决问题的能力。但是，在应用过程中我们发现，单纯的采用PBL 教学模式，固然在一定的程度上提高了住院医师规范化培训医师的学习热情，但并不能从根本上解决住院医师规范化培训医师对于肝胆专业，特别是肝脏疾病治疗方案的理解，尤其是对复杂手术的理解。大多住院医师规范化培训医师更加希望在教学中引入形态学的东西，从而更加直观、明了地理解手术方案，使能够达到甚至超过比参加手术所获得直观感觉，进而提高培训效果。

表4 两组医师对教学的满意度结果

研究指出骨科研究生教学过程中3D 打印技术是一种有效的教学方式[6]，而且3D 打印技术在耳鼻喉科住院医师规范化培训中具有良好的应用前景[7]，3D 打印模型对于学生更好地学习肝胆外科解剖是非常有利的[8]。3D 打印模型形象逼真，立体感强，能清楚显示肿瘤大小、位置及其与肝内各管道的空间解剖关系。因此，3D 打印技术在住院医师规范化培训医师临床教学中具有重要作用。对于初学者而言，腹腔动脉系统、门静脉系统变异种类多，个体化差异大[9]。教科书上的彩图和二维影像资料上的信息常常难以理解，学习效率低。3D 模型可以清楚直观地显示肝门部及肝内解剖、肝内管道有无变异、血管的起源、走形。

3D 打印联合PBL 教学模式在骨科[10,11]、肿瘤外科[12]等专业住院医师规范化培训临床带教过程中取得很好效果。但3D 打印联合PBL教学模式在肝胆外科住院医师规范化培训教学的应用尚未见报道。我们科室带教老师引导住院医师规范化培训医师对肝脏实体模型进行立体观察学习，再以PBL 方式结合实际病例对模型进行讲解，进行术前虚拟手术，住院医师规范化培训医师实际参加手术或观摩手术，再次思考术前3D 打印及虚拟手术与术中真实情况是否一致。采用此方法进行临床带教，取得了一些成果。研究发现应用该方法改变了以前住院医师规范化培训医师“当一天和尚撞一天钟”的消极思想，住院医师规范化培训医师普遍反映这种教学方法提高了学习积极性。其次，采用PBL 模式引导住院医师规范化培训医师主动学习，并理论联系临床3D 打印模型，使得学习的知识不容易忘记，且缩短了学习曲线。

由于住院医师规范化培训与传统的实习、研究生培养教学有所不同，住院医师规范化培训医师轮转的年限不同，因此在同一个科室工作学习的时间也不同，短则一月、长则半年，甚至1年或更长。因此要建立教学机制——新入科的住院医师规范化培训医师与之前在科的培训医师的教学内容要个性化定制，即能保证所有轮转的住院医师规范化培训医师了解、掌握每个科的常见病、多发病的诊治原则。使短期学习的住院医师规范化培训医师也能完成大纲内容。我科采用流水线作业方式进行，每月可能会有新入科住院医师规范化培训医师，每个住院医师规范化培训医师按自身的培养大纲从头开始进行，保证每个住院医师规范化培训医师学习的知识基本相同。3D 打印技术能促进住院医师规范化培训医师医学知识、医患沟通能力得到专业、系统的培训和实践。3D 打印技术本身在肝胆外科临床工作中应用广泛，包括手术方案制定（手术规划），操作演练，指导精准肝切除（术中引导）等[13]。

我科后续会丰富数字化可视三维教材，可以打印胆囊及胆囊三角模型、胆道模型等切实符合培训大纲的实体模型来进行临床带教。将3D 打印与住院医师规范化培训带教工作有机结合，不仅提高了教学效率，而且教学效果更加突出，具有很好的意义。所以3D 打印必将成为未来临床各级各类培训的重要组成部分。在医疗方面，我们提倡精准医疗，在教学方面，我们同样提倡精准教学，个性化教学。我们将不断深化教学改革，探索与新时代国家医疗卫生事业发展主旨相适应的高效教学措施。