3D打印技術(shù)在泌尿外科臨床教學(xué)中的應(yīng)用探索

劉遠運，趙潤璞，李林波，聶芳潔，趙娜

（1.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，河南 鄭州；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，河南 鄭州）

0 引言

三維打印技術(shù)（three dimensional printing,3D printing）是一種以數(shù)字模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印方式制造物體模型的技術(shù)[1-2]。在1984年，Hull等首次利用計算機建模并打印出三維實體，標志著3D打印技術(shù)的誕生[3]。該技術(shù)在假肢外科、外科手術(shù)規(guī)劃、整形、放射治療規(guī)劃、診斷醫(yī)學(xué)及解剖教學(xué)等方面都有重要的應(yīng)用[4]。為探索3D打印技術(shù)在泌尿外科臨床教學(xué)中的作用，本次研究對比臨床規(guī)培生在泌尿外科轉(zhuǎn)科學(xué)習(xí)時傳統(tǒng)教學(xué)基礎(chǔ)上使用3D打印腎臟模型與不用3D打印腎臟模型的學(xué)習(xí)差異；以理論知識考核和實踐能力考核為客觀指標，自我能力評估和對教學(xué)滿意度評價為主觀指標。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取2019年1月至2019年10月期間，在我院泌尿外科轉(zhuǎn)科學(xué)習(xí)的規(guī)培生，每月1次入科6名學(xué)生為1隊，共10隊，將10隊按隨機數(shù)字法分為觀察組5隊30人和對照組5隊30人。兩組在年齡、性別、學(xué)習(xí)成績等方面進行比較，差異沒有統(tǒng)計意義（P＞0.05）。

1.2 研究方法

對照組學(xué)生，使用普通教學(xué)模式，每位學(xué)生分配一名帶教老師，1周1次集中的理論知識講課、1周1次教學(xué)查房、1周1次病例討論，實踐操作隨帶教老師進行等；觀察組在對照組的基礎(chǔ)上，使用根據(jù)泌尿系CT 影像學(xué)資料建立的腎臟3D模型進行理論知識講課。

1.3 評價指標

兩組學(xué)生1個月轉(zhuǎn)科結(jié)束后分別進行理論知識考核，實踐能力考核，對兩組學(xué)生的泌尿系統(tǒng)解剖的掌握、泌尿外科疾病的掌握、泌尿外科影像資料解讀、立體思維能力、學(xué)習(xí)興趣等自我能力進行自我評估，對教學(xué)滿意度進行評價?？己思霸u價方式均采用自制試卷和表格。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

研究結(jié)果數(shù)據(jù)使用SPSS 22.0軟件統(tǒng)計分析，計量資料先進行正態(tài)性檢驗，符從正態(tài)分布的進行方差齊性檢驗，兩者都滿足的兩樣本差值比較用兩獨立樣本t檢驗，使用均數(shù)±標準差()進行描述；對于不服從正態(tài)分布的計量資料用秩和檢驗，以中位數(shù)±四分位數(shù)間距(M±Q)描述數(shù)據(jù)的分布；以α=0.05為檢驗性水準，P＜0.05認為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩組學(xué)生均無缺考，最終兩組各30人完成試驗。

2.1 兩組理論知識考核成績比較

對照組數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，應(yīng)用秩和檢驗，兩組理論成績差異比較Z=-0.454，P=0.650＞0.05，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（如表 1）。

表1 兩組理論知識分數(shù)比較(M±Q)

2.2 兩組實踐能力考核成績比較

兩組實踐能力成績數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布，且兩組數(shù)據(jù)總體方差齊；進行兩獨立樣本t檢驗，t=6.495，P=0.000＜0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（如表2）。

表2 兩組實踐能力考核分數(shù)比較()

表2 兩組實踐能力考核分數(shù)比較()

組別 實踐能力 t P對照組 76.430±4.191 6.495 0.000觀察組 83.000±3.620

2.3 兩組自我能力評估分數(shù)比較

兩組自我能力評估分數(shù)數(shù)據(jù)均不服從正態(tài)分布；應(yīng)用秩和檢驗，兩組自我能力評估分數(shù)差異比較Z=-5.207，P=0.000＜0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（如表 3）。

表3 兩組自我能力評估分數(shù)比較(M±Q)

2.4 兩組對教學(xué)滿意度評價分數(shù)比較

兩組數(shù)據(jù)均不服從正態(tài)分布；應(yīng)用秩和檢驗，兩組教學(xué)評價分數(shù)差異比較Z=-3.757，P=0.000＜0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（如表 4）。

表4 兩組對教學(xué)滿意度評價的分數(shù)比較(M±Q)

3 討論

3D打印技術(shù)作為一種新興技術(shù)在各領(lǐng)域都有探索應(yīng)用，醫(yī)學(xué)教育方面的應(yīng)用也有很多報道。韓冠生等[5]將3D打印骨科模型應(yīng)用于骨科實習(xí)生教學(xué)，結(jié)果表明3D打印模型能便于同學(xué)的理解和記憶。趙珍珍等[6]將3D打印技術(shù)應(yīng)用于腫瘤外科教學(xué)，提示3D打印技術(shù)可幫助學(xué)生更直觀地觀察目標，為疾病分析提供可視化工具，提高疾病的診療，提高教學(xué)的準確性和科學(xué)性。3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育上目前多應(yīng)用于骨科、腫瘤外科等科室的教學(xué)，且有較好的應(yīng)用效果。

傳統(tǒng)的泌尿外科教學(xué)方式，主要以理論講解和實踐操作為主，理論講解中雖然也有很多解剖圖片，但是每張圖片只能從一個層面去觀察，換個層面有些同學(xué)就不能準確辨別解剖部位了。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，使抽象的斷層解剖變得立體直觀了。結(jié)合人體的CT檢查影像資料，進行CT三維重建，然后轉(zhuǎn)換成OBJ格式，將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，再用合適的3D打印機逐層打印。這樣理論知識的講解或臨床實踐前的演練都可以結(jié)合3D打印的實體模型，讓學(xué)生更直觀的了解每一個解剖部位，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

本次研究的兩組學(xué)生在實踐能力考核、自我能力評估、對教學(xué)滿意度評價方面，觀察組分數(shù)都高于對照組，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)；說明3D打印技術(shù)能提高規(guī)培生的臨床實踐能力，增加對泌尿系統(tǒng)解剖和泌尿外科疾病的掌握，提高對泌尿外科影像資料解讀和立體思維能力，增加學(xué)習(xí)興趣，對教學(xué)更滿意。兩組學(xué)生理論知識考核成績的差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；說明3D打印技術(shù)不能影響學(xué)生對理論知識的掌握程度。考慮可能的原因是：①理論知識是需要長期的努力學(xué)習(xí)逐漸積累起來的東西，本次研究的時間較短，如果更早的運用3D技術(shù)打印的人體器官模型進行教學(xué)，可能會提高理論知識的水平；②本次研究的樣本量較小，差異不能很好的體現(xiàn)。

本次研究存在很多不足之處。①研究的樣本量較小，結(jié)果可能存在偏差；②目前的3D打印技術(shù)有限，制作的模具比較粗糙；③3D打印模型價格昂貴，本次研究經(jīng)費有限，能打印的模型比較單一。3D打印技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，期望隨著科技的發(fā)展，能讓3D打印技術(shù)更加成熟、更加精細、更加便宜，以便在醫(yī)學(xué)教育上3D打印模具能替代傳統(tǒng)的教學(xué)模具，讓醫(yī)學(xué)生能使用上更加實用的教學(xué)模具。

綜上述，3D打印模具在泌尿外科臨床教學(xué)中應(yīng)用，能提高學(xué)生的實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的立體思維，增加學(xué)習(xí)興趣，但對學(xué)生的理論知識掌握沒有明顯影響。3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中有良好的應(yīng)用前景。