3D打印技術在泌尿外科臨床教學中的應用探索

劉遠運，趙潤璞，李林波，聶芳潔，趙娜

（1.河南中醫藥大學第一臨床醫學院，河南 鄭州；2.河南中醫藥大學第一附屬醫院，河南 鄭州）

0 引言

三維打印技術（three dimensional printing,3D printing）是一種以數字模型數據為基礎，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[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打印技術的誕生[3]。該技術在假肢外科、外科手術規劃、整形、放射治療規劃、診斷醫學及解剖教學等方面都有重要的應用[4]。為探索3D打印技術在泌尿外科臨床教學中的作用，本次研究對比臨床規培生在泌尿外科轉科學習時傳統教學基礎上使用3D打印腎臟模型與不用3D打印腎臟模型的學習差異；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，在我院泌尿外科轉科學習的規培生，每月1次入科6名學生為1隊，共10隊，將10隊按隨機數字法分為觀察組5隊30人和對照組5隊30人。兩組在年齡、性別、學習成績等方面進行比較，差異沒有統計意義（P＞0.05）。

1.2 研究方法

對照組學生，使用普通教學模式，每位學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上，使用根據泌尿系CT 影像學資料建立的腎臟3D模型進行理論知識講課。

1.3 評價指標

兩組學生1個月轉科結束后分別進行理論知識考核，實踐能力考核，對兩組學生的泌尿系統解剖的掌握、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、學習興趣等自我能力進行自我評估，對教學滿意度進行評價。考核及評價方式均采用自制試卷和表格。

1.4 統計學方法

研究結果數據使用SPSS 22.0軟件統計分析，計量資料先進行正態性檢驗，符從正態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±標準差()進行描述；對于不服從正態分布的計量資料用秩和檢驗，以中位數±四分位數間距(M±Q)描述數據的分布；以α=0.05為檢驗性水準，P＜0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

兩組學生均無缺考，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

對照組數據不符合正態分布，應用秩和檢驗，兩組理論成績差異比較Z=-0.454，P=0.650＞0.05，差異無統計學意義（如表 1）。

表1 兩組理論知識分數比較(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據均服從正態分布，且兩組數據總體方差齊；進行兩獨立樣本t檢驗，t=6.495，P=0.000＜0.05，差異有統計學意義（如表2）。

表2 兩組實踐能力考核分數比較()

表2 兩組實踐能力考核分數比較()

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比較

兩組自我能力評估分數數據均不服從正態分布；應用秩和檢驗，兩組自我能力評估分數差異比較Z=-5.207，P=0.000＜0.05，差異有統計學意義（如表 3）。

表3 兩組自我能力評估分數比較(M±Q)

2.4 兩組對教學滿意度評價分數比較

兩組數據均不服從正態分布；應用秩和檢驗，兩組教學評價分數差異比較Z=-3.757，P=0.000＜0.05，差異有統計學意義（如表 4）。

表4 兩組對教學滿意度評價的分數比較(M±Q)

3 討論

3D打印技術作為一種新興技術在各領域都有探索應用，醫學教育方面的應用也有很多報道。韓冠生等[5]將3D打印骨科模型應用于骨科實習生教學，結果表明3D打印模型能便于同學的理解和記憶。趙珍珍等[6]將3D打印技術應用于腫瘤外科教學，提示3D打印技術可幫助學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，提高教學的準確性和科學性。3D打印技術在醫學教育上目前多應用于骨科、腫瘤外科等科室的教學，且有較好的應用效果。

傳統的泌尿外科教學方式，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，換個層面有些同學就不能準確辨別解剖部位了。3D打印技術的出現，使抽象的斷層解剖變得立體直觀了。結合人體的CT檢查影像資料，進行CT三維重建，然后轉換成OBJ格式，將建成的三維模型“分區”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合3D打印的實體模型，讓學生更直觀的了解每一個解剖部位，充分調動學生的學習興趣和熱情。

本次研究的兩組學生在實踐能力考核、自我能力評估、對教學滿意度評價方面，觀察組分數都高于對照組，且差異有統計學意義(P＜0.05)；說明3D打印技術能提高規培生的臨床實踐能力，增加對泌尿系統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，增加學習興趣，對教學更滿意。兩組學生理論知識考核成績的差異沒有統計學意義（P＞0.05）；說明3D打印技術不能影響學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習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技術打印的人體器官模型進行教學，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。

本次研究存在很多不足之處。①研究的樣本量較小，結果可能存在偏差；②目前的3D打印技術有限，制作的模具比較粗糙；③3D打印模型價格昂貴，本次研究經費有限，能打印的模型比較單一。3D打印技術應用前景廣闊，期望隨著科技的發展，能讓3D打印技術更加成熟、更加精細、更加便宜，以便在醫學教育上3D打印模具能替代傳統的教學模具，讓醫學生能使用上更加實用的教學模具。

綜上述，3D打印模具在泌尿外科臨床教學中應用，能提高學生的實踐能力，培養學生的立體思維，增加學習興趣，但對學生的理論知識掌握沒有明顯影響。3D打印技術在醫學教育中有良好的應用前景。