3D打印聯(lián)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在耳鼻咽喉頭頸外科臨床教學(xué)中的應(yīng)用

石照輝　梁昆　韓曉東　李一圣　曾憲海

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?目的：探討3D打印聯(lián)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR技術(shù)）在耳鼻咽喉頭頸外科臨床教學(xué)中的應(yīng)用和效果分析。方法：將臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科實(shí)習(xí)學(xué)生和專科培訓(xùn)醫(yī)師共34人分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組各17人，本科生和?？婆嘤?xùn)醫(yī)師等比例分配。使用3D打印聯(lián)合VR技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)組學(xué)員，對(duì)照組使用傳統(tǒng)教學(xué)法。教學(xué)效果的評(píng)價(jià)方法：標(biāo)準(zhǔn)化OSCE考核和問(wèn)卷調(diào)查評(píng)價(jià)，兩組學(xué)生等比例選取10人分別進(jìn)行VR技術(shù)模擬完成耳科基本手術(shù)訓(xùn)練，通過(guò)學(xué)習(xí)曲線比較組間學(xué)員學(xué)習(xí)情況，采用SPSS 20.0對(duì)組間數(shù)據(jù)進(jìn)行成組t檢驗(yàn)，問(wèn)卷調(diào)查采用卡方檢驗(yàn)，以P<0.05作為有顯著差異標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果：實(shí)驗(yàn)組標(biāo)準(zhǔn)化臨床OSCE考核成績(jī)高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。實(shí)驗(yàn)組學(xué)生普遍認(rèn)為3D打印結(jié)合VR技術(shù)教學(xué)法創(chuàng)新性高，可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和提升效率，提高動(dòng)手能力和臨床技能，且并沒(méi)有增加學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)（P<0.05）。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，實(shí)習(xí)氛圍活躍性和師生互動(dòng)性無(wú)明顯差異（P>0.05）。結(jié)論：在耳鼻咽喉頭頸外科臨床教學(xué)中采用3D打印聯(lián)合VR技術(shù)教學(xué)法，能夠更好地幫助學(xué)員理解局部解剖，提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，并進(jìn)一步提高其臨床技能，值得推廣。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?3D打印技術(shù);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);虛擬手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng);耳鼻咽喉頭頸外科

[中圖分類號(hào)] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)] ?2096-0603（2021）39-0160-02

耳鼻咽喉由于位置特殊，解剖結(jié)構(gòu)精細(xì)，影像學(xué)重建困難，在臨床教學(xué)中學(xué)生理解和接受非常困難，一直是臨床教學(xué)中的難點(diǎn)。雖然尸體解剖訓(xùn)練是最直觀、有效的學(xué)習(xí)方法，但是由于客觀原因的限制，尸體頭的標(biāo)本越來(lái)越難以獲得，可重復(fù)性差，成本高，這使這一教學(xué)方法很難在實(shí)際中普及應(yīng)用。而3D打印是一種全新的材料制作技術(shù)，利用圖像數(shù)據(jù)精確地創(chuàng)建復(fù)雜的個(gè)性化模型，VR模擬培訓(xùn)越來(lái)越多地用于培訓(xùn)課程，本研究評(píng)價(jià)3D打印技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在耳鼻咽喉頭頸外科臨床教學(xué)中應(yīng)用的效果，以判斷其實(shí)用價(jià)值，為進(jìn)一步提高和改善教學(xué)效果提供依據(jù)和參考方法。

一、研究對(duì)象和方法

（一）研究對(duì)象

選取2018—2020年深圳市龍崗區(qū)耳鼻咽喉醫(yī)院和西京醫(yī)院學(xué)習(xí)的臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科實(shí)習(xí)學(xué)生和參加專科培訓(xùn)醫(yī)生34名為研究對(duì)象，34名學(xué)員中實(shí)習(xí)醫(yī)師20名，?？婆嘤?xùn)醫(yī)師14名，按照臨床教學(xué)計(jì)劃，采用隨機(jī)數(shù)余數(shù)分組法，將34名學(xué)員等比例隨機(jī)分為兩組，每組17人。第一組為實(shí)驗(yàn)組，其中實(shí)習(xí)生10人，?？婆嘤?xùn)醫(yī)師7人，采用3D打印聯(lián)合VR教學(xué)法;第二組為對(duì)照組，實(shí)習(xí)生10人，?？婆嘤?xùn)醫(yī)師7人，采用傳統(tǒng)臨床實(shí)踐教學(xué)法。所有學(xué)生均能熟練掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)等技能，兩組性別、年齡、前期學(xué)習(xí)成績(jī)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

為避免和減少由于兩組學(xué)生間學(xué)習(xí)信息交流而出現(xiàn)的偏倚，3D打印模型和VR設(shè)備均在上課前發(fā)放，下課后收回。已經(jīng)完成本課程學(xué)習(xí)的學(xué)生，根據(jù)協(xié)議約束，禁止對(duì)其他學(xué)生透露相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法。

（二）研究方法

1.實(shí)驗(yàn)組教學(xué)

首先提取健康人頭頸部CT的DICOM數(shù)據(jù)，然后使用MIMICS軟件分析處理數(shù)據(jù)，以VOXEL方式建立頭頸部3D模型。課前教師提前將制作好的3D模型分發(fā)給學(xué)員，要求實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在講授耳鼻咽喉頭頸外科知識(shí)的同時(shí)結(jié)合3D模型學(xué)習(xí)，然后再通過(guò)VR設(shè)備熟練掌握解剖知識(shí)，最后利用醫(yī)學(xué)模擬人進(jìn)行臨床技能訓(xùn)練和考核。

2.對(duì)照組教學(xué)

對(duì)照組按照傳統(tǒng)教學(xué)方法由教師在課堂上講授知識(shí)，傳統(tǒng)教具示教耳鼻咽喉頭頸外科基本解剖知識(shí)，利用醫(yī)學(xué)模擬人進(jìn)行臨床技能訓(xùn)練和考核。

3.教學(xué)效果評(píng)價(jià)

客觀評(píng)價(jià)方面，采用客觀結(jié)構(gòu)化臨床考試（Objective

Structured Clinical Examination，OSCE）對(duì)兩組實(shí)習(xí)學(xué)生的臨床學(xué)習(xí)成績(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)。內(nèi)容包括問(wèn)診標(biāo)準(zhǔn)化患者（一般項(xiàng)目）評(píng)分，共13分，在醫(yī)學(xué)模擬人上考核耳鼻喉科重要的臨床技能操作，比如鼻出血前鼻孔填塞法等，共27分，一般項(xiàng)目和臨床操作成績(jī)合并為技能考核分?jǐn)?shù)，共40分;基礎(chǔ)理論知識(shí)（各科解剖知識(shí)，鼻出血的病因和治療原則，急性喉炎、喉梗阻、氣管異物、食道異物、變應(yīng)性鼻炎和慢性中耳炎的相關(guān)知識(shí)）共60分。

主觀評(píng)價(jià)方面，向兩組學(xué)生發(fā)放問(wèn)卷調(diào)查對(duì)耳鼻咽喉頭頸外科帶教的滿意度進(jìn)行評(píng)價(jià)，從教學(xué)創(chuàng)新性、臨床實(shí)習(xí)氛圍、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效率、臨床技能提高、師生互動(dòng)性、增加學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)、臨床動(dòng)手能力八個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估，以期從學(xué)生的角度了解3D打印聯(lián)合VR技術(shù)教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)與不足。為避免和減少偏倚，每組學(xué)生均完成所有臨床科室實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)后統(tǒng)一進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，要求與其他科室臨床實(shí)習(xí)進(jìn)行比較，兩組間本科室臨床實(shí)習(xí)方法不進(jìn)行比較。

4.統(tǒng)計(jì)方法

利用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。兩組學(xué)生考核成績(jī)?yōu)橛?jì)量資料以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用兩樣本均數(shù)成組設(shè)計(jì)t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05;問(wèn)卷調(diào)查滿意度調(diào)查采用卡方檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

二、結(jié)果

（一）兩組學(xué)生OSCE考核成績(jī)

通過(guò)對(duì)兩組學(xué)生OSCE成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組理論成績(jī)（49.23±2.58）分、技能考核（35.29±2.17）分和OSCE總分（84.52±2.34）分，均明顯高于對(duì)照組的（44.67±4.57）分、（30.10±3.12）分和（74.77±3.79）分。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析后發(fā)現(xiàn)，P<0.05，認(rèn)為兩組學(xué)生成績(jī)有差異，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的成績(jī)優(yōu)于對(duì)照組。（表1）