一种应用于兽医外科教学的仿真教具

王郅杰 , 袁思琦 , 唐 燕 , 计 红 , 李士泽 , 沈冰蕾 , 郭景茹，甄 莉

(黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江 大庆 163319)

动物医学专业的最大特点是实践性较强，因此在该专业的课程设置上，实验实践课的比例也在逐年增加。实验动物在动物医学专业实验实践课程中起到至关重要的作用，因此实验动物的使用量也呈现不断增加趋势。随着人们动物保护意识的不断增强，实验动物的使用及动物福利问题也逐渐成为了关注的热点。

1 教具设计制作背景

《陆生动物卫生法典》中的动物福利是指动物如何应对其生存条件。若动物福利状况符合下列条件即可视为良好:健康、舒适、安全、喂养良好、能够表现本能行为，且无疼痛、恐惧和焦虑等[1]。在实验课程讲授中，动物医学专业教师尽量引入动物福利理念，力求使学生自觉善待实验动物。然而，在教学过程中由于仍然存在实验动物管理失范、实践教学经费紧张、不能进行重复操作练习、保定不便、学生有恐惧或拒绝心理等情况，影响了采用活体动物开展实践操作学习的效果。

1959年，Russell和Burch共同提出“3R”原则，即减少(Reduction)原则、替代(Replacement)原则和优化(Refinement)原则[2]。本校动物医学专业遵循这一原则，力求使试验项目组合并进行优化以减少动物的使用量。近几年，黑龙江八一农垦大学动物医学专业逐步对实验课程进行了优化，将原本的课程试验重新整合分为动物形态学试验、动物机能学试验、预防兽医学试验和临床综合试验4个模块，以期实验课程的设置更加符合该专业人才培养的目标。同时，本校也积极寻求适当替代实验动物的方法以减少实验动物的使用数量。

教具的使用无疑是一个良好的途径，是对常规教学方法的补充和充实[3]。尽管黑板、多媒体、虚拟实验系统、标本类等教具执行了良好的功能，但是由于其呈现立体效果差一些，不能完全达到理想的教学效果。本校动物医学专业师生针对这一情况，积极寻求新的解决方法。本教研组将目标定位在兽医仿真教具，并对其制作方法进行了探索。本文基于动物医学外科中的经典手术—犬卵巢、子宫摘除术训练手术问题，阐述犬卵巢、子宫摘除术训练仿真教具的制作及应用情况。

2 自制兽医仿真教具的设计制作

目前，国内专门从事制作和研究兽医仿真教具的企业和院校少见，且从国外购买价格昂贵。因此，本教研组首先进行了犬卵巢、子宫摘除术训练仿真教具的设计制作，具体方法如下。

2.1 犬的卵巢和子宫结构特点 与常见哺乳动物不同，犬的卵巢和子宫结构具有自己的特点：卵巢细长而表面光滑，长约2 cm。卵巢位于同侧肾脏后方1～2 cm处。右侧卵巢在降结肠和外侧腹壁之间，卵巢终端与子宫角相连。卵巢通过固有韧带附着于子宫角，通过卵巢悬吊韧带附着于最后肋骨内侧的筋膜上。犬的子宫较小，形状细而长，由颈、体和2个长的角构成。子宫角背面与降结肠、腰肌和腹横筋膜、输尿管相接触，腹面与膀胱、网膜和小肠接触。雌犬的解剖结构与生殖器官模式图见图1、图2。

图1 雌性犬的解剖结构(右侧观)

图2 雌犬生殖器官模式图

2.2 犬卵巢、子宫摘除术训练仿真教具设计及制作方法 根据犬生殖系统结构特点，将该仿真教具的内部结构设计为以下几部分：卵巢和子宫；大肠和小肠；肾、输尿管和膀胱。设计简图见图3，实物图见图4。具体结构如下：(1)腹部模型基座：基座主要由立体光固化成型技术(Stereo lithography appearance,SLA)树脂构成，形状模拟犬腹部，底部设有吸盘可固定。采用先进的3D打印技术打印而成，使之形成坚硬的外壳，尺寸23.5 cm×13 cm×7 cm，再在外壳覆盖一层硅胶，使得外壳有仿真皮肤的质感。(2)腹部模型顶盖：顶端为上开口设计，模型内部有两组灯柱，分别设置在上盖左侧顶部的前端和后端，在外部左侧设有灯柱开关。上盖模拟腹部位置，在“腹中线”处设置有手术开口，内侧连接有仿真皮肤，仿真皮肤为改性硅胶制作。(3)模型内部：基座上面包含2个肾脏，肾脏后方依次设有卵巢、子宫和膀胱，肾脏有2条输尿管与膀胱相连。靠近腹部顶盖的组织包括含有肠系膜的大肠和小肠，所述大肠和小肠缠绕放置。对于子宫、卵巢、膀胱、肾脏器官，首先采用黏土制作出模型，而后用油泥包裹住黏土模型，待油泥坚硬之后，用刀具切开，得到脏器的油泥模具，然后向其内灌注配制好的有色硅胶，将两边模具合拢，待硅胶成型后取出，便得到由硅胶制成的脏器。肠道采用了与肠道直径相仿的软管，在软管表面用硅胶涂抹厚厚的一层，待其凝固，剥离成型。(4)操作台的制作：根据初步制作出来的教具模型大小订制木板，按照预期的模式图，进行了组装，成果达到预期目标。(5)可替换部分：多层缝合垫、连接着的卵巢和子宫。

图3 犬卵巢、子宫摘除术的兽医仿真教具简图

图4 犬卵巢、子宫摘除术的兽医仿真教具实物图

3 兽医仿真教具的应用分析

为了验证兽医仿真教具对动物医学专业实验课程教学效果的影响，我们对犬卵巢、子宫摘除术的兽医仿真教具的应用效果进行观察、分析和整理，具体如下。

3.1 试验对象及方法 试验对象是本校2018级和2016级动物医学专业本科生。2018级学生实验是犬生殖系统解剖结构学习(动物形态学实验)；2016级学生实验是犬卵巢、子宫摘除术外科手术实验(临床兽医综合实验)。

随机选取2018级学生90人，平均分为3个组，分别为教具制作组、教具使用组和正常授课组。在开学之初给教具制作组学生布置任务，并讲解制作方法，提供制作教具的材料和场地，让学生自己制作仿真教具；教具使用组学生只在学习该部分内容时使用该教具进行学习；正常授课组采用常规教学方法进行学习。学习完成后通过笔试(绘制雌犬生殖系统解剖结构)和现场考试(采用抽签的方式，根据题签要求，分别回答雌犬各生殖器官的特征)的方式对掌握情况进行考核，并对结果进行分析。

随机选取2016级学生60人，平均分为2个组，分别为教具练习组和正常授课组。每组30人平均分为6个小组进行试验。教具练习组学生在活体动物手术之前采用该教具练习，熟练后进行手术；正常教学组采用常规教学方法，学习后进行活体动物手术。

各组最终测试成绩利用SPSS软件进行显著性分析。

3.2 试验结果分析 对2018级学生的笔试成绩进行分析，发现教具制作组成绩极显著高于其他两组(P<0.01)，教具使用组与正常授课组没有显著差异，但是教具使用组成绩有提高趋势(P>0.05)，结果见图5A。对学生的现场考试成绩进行分析，发现各组成绩整体趋势与笔试成绩相近，结果见图5B。

图5 2018级本科生仿真教具应用试验结果

对2016级学生的成绩进行分析，发现教具练习组学生的手术熟练程度和相互默契度较正常授课组学生均明显提高(表1)。

表1 2016级本科生仿真教具应用效果分析

3.3 试验效果讨论 动物医学由于其具有实践性强的特点，因此本专业实验的完成质量就显得至关重要。在实验课程的实施过程中，活体动物无疑是最好的选择，然而在多种综合因素的影响下，替代原则越来越多地被考虑并实施。目前国内仿真教具替代活体动物实验在人体医学有一定应用，如山东医学高等专科学校王子娴等设计制作一种替换局部骨块的全新的口腔种植模拟操作模型，降低了实验成本，缩短了学生的岗位熟悉时间[4]。但是多数的仿真教具都不是自主设计制作，成本昂贵。

本试验分为两部分，2018级本科生用于形态学实验的学习，试验结果表明，该种仿真教具的制作和应用尤其是制作可以显著提高学生对相关解剖学知识的学习效果；2016级本科生用于外科手术部分实验的学习，试验结果显示，动物手术之前在该教具上进行练习，可以明显提高学生的手术熟练程度和相互默契度。

综上所述，兽医仿真教具的制作和应用对于活体实验动物的替代具有较好的效果，

然而与国外同行相比，兽医仿真教具在我国高校仅在课堂教学过程中少量使用[5]。以后我校将继续不同类型兽医仿真教具的制作，并大范围应用到本科教学，期待以后向全国同类院校同类专业推广，为提高动物医学、动物科学及相关专业人才培养质量提供基础。