3D打印联合虚拟现实技术在耳鼻咽喉头颈外科临床教学中的应用

石照辉　梁昆　韩晓东　李一圣　曾宪海

[摘           要]  目的：探讨3D打印联合虚拟现实技术（Virtual Reality，VR技术）在耳鼻咽喉头颈外科临床教学中的应用和效果分析。方法：将临床医学专业本科实习学生和专科培训医师共34人分为实验组和对照组，每组各17人，本科生和专科培训医师等比例分配。使用3D打印联合VR技术教学实验组学员，对照组使用传统教学法。教学效果的评价方法：标准化OSCE考核和问卷调查评价，两组学生等比例选取10人分别进行VR技术模拟完成耳科基本手术训练，通过学习曲线比较组间学员学习情况，采用SPSS 20.0对组间数据进行成组t检验，问卷调查采用卡方检验，以P<0.05作为有显著差异标准。结果：实验组标准化临床OSCE考核成绩高于对照组，差异有统计学意义。实验组学生普遍认为3D打印结合VR技术教学法创新性高，可以激发学习兴趣和提升效率，提高动手能力和临床技能，且并没有增加学习负担（P<0.05）。与传统教学方法相比，实习氛围活跃性和师生互动性无明显差异（P>0.05）。结论：在耳鼻咽喉头颈外科临床教学中采用3D打印联合VR技术教学法，能够更好地帮助学员理解局部解剖，提高学习兴趣和学习效率，并进一步提高其临床技能，值得推广。

[关    键   词]  3D打印技术;虚拟现实技术;虚拟手术训练系统;耳鼻咽喉头颈外科

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                 [文章编号]  2096-0603（2021）39-0160-02

耳鼻咽喉由于位置特殊，解剖结构精细，影像学重建困难，在临床教学中学生理解和接受非常困难，一直是临床教学中的难点。虽然尸体解剖训练是最直观、有效的学习方法，但是由于客观原因的限制，尸体头的标本越来越难以获得，可重复性差，成本高，这使这一教学方法很难在实际中普及应用。而3D打印是一种全新的材料制作技术，利用图像数据精确地创建复杂的个性化模型，VR模拟培训越来越多地用于培训课程，本研究评价3D打印技术和虚拟现实技术在耳鼻咽喉头颈外科临床教学中应用的效果，以判断其实用价值，为进一步提高和改善教学效果提供依据和参考方法。

一、研究对象和方法

（一）研究对象

选取2018—2020年深圳市龙岗区耳鼻咽喉医院和西京医院学习的临床医学专业本科实习学生和参加专科培訓医生34名为研究对象，34名学员中实习医师20名，专科培训医师14名，按照临床教学计划，采用随机数余数分组法，将34名学员等比例随机分为两组，每组17人。第一组为实验组，其中实习生10人，专科培训医师7人，采用3D打印联合VR教学法;第二组为对照组，实习生10人，专科培训医师7人，采用传统临床实践教学法。所有学生均能熟练掌握计算机技术等技能，两组性别、年龄、前期学习成绩差异无统计学意义（P>0.05）。

为避免和减少由于两组学生间学习信息交流而出现的偏倚，3D打印模型和VR设备均在上课前发放，下课后收回。已经完成本课程学习的学生，根据协议约束，禁止对其他学生透露相关学习内容和方法。

（二）研究方法

1.实验组教学

首先提取健康人头颈部CT的DICOM数据，然后使用MIMICS软件分析处理数据，以VOXEL方式建立头颈部3D模型。课前教师提前将制作好的3D模型分发给学员，要求实验组学生在讲授耳鼻咽喉头颈外科知识的同时结合3D模型学习，然后再通过VR设备熟练掌握解剖知识，最后利用医学模拟人进行临床技能训练和考核。

2.对照组教学

对照组按照传统教学方法由教师在课堂上讲授知识，传统教具示教耳鼻咽喉头颈外科基本解剖知识，利用医学模拟人进行临床技能训练和考核。

3.教学效果评价

客观评价方面，采用客观结构化临床考试（Objective

Structured Clinical Examination，OSCE）对两组实习学生的临床学习成绩进行评价。内容包括问诊标准化患者（一般项目）评分，共13分，在医学模拟人上考核耳鼻喉科重要的临床技能操作，比如鼻出血前鼻孔填塞法等，共27分，一般项目和临床操作成绩合并为技能考核分数，共40分;基础理论知识（各科解剖知识，鼻出血的病因和治疗原则，急性喉炎、喉梗阻、气管异物、食道异物、变应性鼻炎和慢性中耳炎的相关知识）共60分。

主观评价方面，向两组学生发放问卷调查对耳鼻咽喉头颈外科带教的满意度进行评价，从教学创新性、临床实习氛围、激发学习兴趣、提高学习效率、临床技能提高、师生互动性、增加学习负担、临床动手能力八个方面进行评估，以期从学生的角度了解3D打印联合VR技术教学法的优势与不足。为避免和减少偏倚，每组学生均完成所有临床科室实习轮转后统一进行问卷调查，要求与其他科室临床实习进行比较，两组间本科室临床实习方法不进行比较。

4.统计方法

利用SPSS 20.0统计软件对数据进行分析。两组学生考核成绩为计量资料以均值±标准差表示，采用两样本均数成组设计t检验，检验水准α=0.05;问卷调查满意度调查采用卡方检验，检验水准α=0.05。

二、结果

（一）两组学生OSCE考核成绩

通过对两组学生OSCE成绩进行统计学分析发现，实验组理论成绩（49.23±2.58）分、技能考核（35.29±2.17）分和OSCE总分（84.52±2.34）分，均明显高于对照组的（44.67±4.57）分、（30.10±3.12）分和（74.77±3.79）分。经统计学分析后发现，P<0.05，认为两组学生成绩有差异，实验组学生的成绩优于对照组。（表1）