分析三维重建及3D打印技术在腹部外科临床教学中的应用

何翼彪 王智鹏 姚刚 白磊

腹部外科涉及到的专业知识相对较多，其原因在于该科目涉及到众多人体器官、解剖结构等，腹部外科患者通常由病情危重、病情复杂、多变等特点，学生想要准确掌握腹部外科的专业知识相对来说较为困难，临床实习生的学习周期也相对较长，教学难度较大[1-2]。在传统的临床教学当中，多数教师会选择应用影像学、视频、课本等工具进行教学，虽然有影像学、视频等工具，可将抽象的知识具象化，但对于学生来说，仍然比较缺乏直观、立体的感受，因此临床教学效果并不显著[3]。另外，腹部外科的解剖结构复杂，教师难以将其准确描述，学生则无法理解疾病机制，因此传统的腹部外科临床教学相对困难，多数需要依靠学生自主学习、钻研[4]。随着影像学的不断发展，临床可用到的技术越来越多，如3D 打印技术与三维重建技术等，三维重建技术可将抽象的二维图像转化为三维图像，而后利用3D 打印技术打印实体模型，有助于帮助学生快速吸收所学知识，缩短学生的学习周期，获得良好的教学效果[5]。本文主要分析三维重建技术与3D 打印技术应用于腹部外科实习生临床教学中的效果，报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2016 年1 月—2017 年12 月我院接收的腹部外科实习生作为研究对象，2016 年度抽取30 例设置为对照组，2017 年度抽取30 例设置为观察组。其中观察组男18 例，女12 例，实习生的年龄范围均在20～34岁之间，平均年龄（25.75±1.46）岁；常规组男17 例，女13 例，实习生的年龄范围均在18～33 岁之间，平均年龄（25.28±1.81）岁。将两组的一般资料输入统计学软件，得到P＞0.05，差异无统计学意义，可进行对比。纳入标准：所有实习生均为我院接收的本科实习生；学生的专业课程成绩均不低于70 分；学生在我院的实习时间均为3 个月。排除标准：学生由于个人原因中途退出本次研究；在参与本次研究过程中由于身体原因影响发挥。

1.2 方法

常规组学生均采取传统临床教学方法，具体内容如下：临床带教教师在临床带教过程中应用图片、PPT课件、音频、视频等作为辅助教学工具；对学生的教学内容为包括腹部外科专业知识、解剖结构、操作技能等。

观察组学生均采取三维重建与3D 打印技术的临床教学方法，具体内容如下：（1）制定学习计划：临床带教教师在带教之前需要熟悉学生的学习情况，针对学生的学习情况制定有针对性的学习任务与学习目标，保证学习任务与目标均符合学生现阶段的学习，并要求学生通过课余时间完成相应的学习任务，巩固学生的理论知识。（2）案例讲解：教师可通过典型案例为学生讲解腹部外科的理论知识，结合典型案例的术前检查化验结果，让学生自主讨论病变的相关特点，并根据患者的实际情况拟定手术方案，在这一阶段，教师可让学生自行组织为小组，通过小组讨论的方法制定相应的手术方案，并能够将制定手术方案的原因、经过以及预期结果讲解出来，提升学生的自主思考能力；在教学过程中，教师可适当指导学生思考典型案例在手术过程中可能遇到的突发事件以及术中、术后可能出现的并发症，充分利用3D 打印技术与三维影像技术打印出模型，结合教师的指导，写出一篇完整的典型案例手术心得，在提升学生理论知识的基础上丰富学生的实践能力。（3）教师指正：针对学生的手术心得，教师可抽取两份作为典型，讲解这一典型病例的解剖结构、病理知识、专业知识以及操作技能等，在解说过程中可结合三维影像技术将二维图像转化为三维图像，将疾病的病理知识直观的呈现在学生面前；同时利用3D 打印技术打印出相关模型，让学生能够快速掌握腹部外科疾病的相关特点；教师在适当讲解之后可由学生再次进行讨论，让学生针对腹部外科疾病有更深层次的思考，同时教师可鼓励学生在学习过程中可充分利用三维重建技术与3D 打印技术，增强学生对知识的理解能力与记忆效果。

1.3 研究指标

经带教后，对比分析两组学生的培训反馈结果以及理论知识考核、实践操作考核成绩。其中培训反馈结果包括学生的学习兴趣、理论理解、知识点掌握、记忆效果以及操作技能，各项分数的总分为10 分，分数越高则说明学生的反馈越好。理论知识与实践操作成绩经由考核完成，考核时间为培训3 个月后，所有学生均需接受统一考核，临床理论知识的考核包括腹部外科疾病的影像学检查、临床表现以及手术方式等；实践操作的考核包括腹部外科疾病的影像阅片、病例分析以及初步手术方案等；两种考核均为百分制，理论知识为学生的卷面分数，取其平均值作为参考标准；实践操作则由3 名教师根据学生的现场实践给出成绩，取其均值作为最终成绩，参考标准为所有学生的均值成绩。

1.4 统计学处理

本次研究所应用到的统计学软件为SPSS 22.0，学生的培训反馈结果与理论知识、实践操作考核成绩以（）表示，行t检验，两组对比结果显示P＜0.05 则差异有统计学意义。

2 结果

2.1 对比两组学生的培训反馈结果

经培训，观察组学生的学习兴趣、理论理解、知识点掌握、记忆效果以及操作技能均明显高于常规组，组间差异有统计学意义（P＜0.05），数据见表1。

表1 对比两组学生的培训反馈结果（分，）

表1 对比两组学生的培训反馈结果（分，）

2.2 对比两组学生的理论知识、实践操作考核成绩

经考核，结果显示观察组学生的理论知识、实践操作考核成绩均明显高于常规组，组间差异有统计学意义（P＜0.05），详细数据见表2。

表2 对比两组学生的理论知识、实践操作考核成绩（分，）

表2 对比两组学生的理论知识、实践操作考核成绩（分，）

3 讨论

腹部外科涉及到人体多种重要器官，因此腹部外科的临床教学相对困难，学生学习的知识点较多，需要掌握的专业知识、解剖结构、病理知识以及操作技能等也较为复杂[6]。腹部外科主要涉及到肝、胆、脾、胰等脏器的手术干预，包括人体血液循环系统、免疫系统、消化系统以及淋巴系统等多个系统，包含脏器或（及）系统的肿瘤、外伤、炎症等病变结构，具有病情危重、功能复杂、脏器数量多等特点，对专科医师的专业水平与技能操作要求均较高，医师的培养周期也相对较长[7]。在临床实习生的临床教学当中，如果采用传统的教学方法，可获得的临床效果不太理想，学生的理论知识水平与实践操作水平均无法得到快速的提升，培养周期相对较长[8]。在腹部外科学生的临床教学当中，不但要结合典型案例深入分析，还要利用好教学辅助工具，将抽象化的知识具象化，提升学生对疾病知识的理解能力、学习兴趣、记忆效果以及操作技能等[9]。

在本次研究当中，对腹部外科学生的临床教学中应用到的辅助学习工具是三维重建技术与3D 打印技术，其中三维重建技术可将二维图像具象化，转化为三维图像，3D 打印技术则能在三维重建技术的基础上将三维图像打印出来，打印出来的模型不但能够为手术准备提供有力的帮助，还能加深学生对疾病知识的理解，便于学生掌握相关知识[10]。目前对腹部外科的解剖学知识与数据均是在解剖人体基础上通过观察与测量得到的，通过常规的教学方法存在一定的局限性，而在临床教学中充分利用三维重建技术与3D 打印技术则能够促使学生在各个领域充分发挥自身的思考能力，通过尝试运用新技术，不但能够推动外科技术的发展，还能创新外科医师的培养方法[11]。

相比于传统的教学方法来说，三维重建技术与3D打印技术均具有较为明显的精准化、个性化以及远程化的优势，目前这两种技术在临床上已经广泛应用于整形外科、骨外科以及神经外科领域当中，通过三维重建技术与3D 打印技术的应用，便于临床医师对患者手术方案的制定、术前演练等，同时也有助于打印个性化医疗器械，对医学教育与医学的基础研究均具有重要作用[12]。在本次研究当中，三维重建技术与3D 打印技术在临床教学中的应用主要是对典型案例患者的手术方案制定，在手术方案制定过程中，三维重建技术与3D 打印技术可应用于器官模型的制造，便于学生突破二维空间的限制，放飞学生思维，预见手术过程中的情形，从而了解术中可能发生的突发事件与并发症，便于学生制定手术路径与程序[13]。

目前在临床教学当中，三维重建技术与3D 打印技术受到的关注越来越多，其作用也越来越大。从本次研究结果上看：观察组学生的学习兴趣、理论理解、知识点掌握、记忆效果以及操作技能均明显高于常规组，组间差异有统计学意义（P＜0.05）；这一临床结论与黄帅等人[14]的研究结果一致：研究组学生的学习兴趣为（8.26±1.02）分，对照组为（7.02±2.41）分，差异有统计学意义（t=4.261 7；P=0.004 8）；研究组学生的理论理解为（8.47±1.04）分，对照组为（7.41±2.23）分，差异有统计学意义（t=3.514 8；P=0.015 9）；研究组学生的知识点掌握为（8.78±0.73）分，对照组为（7.71±1.84）分，差异有统计学意义（t=5.413 6；P=0.000 1）；研究组学生的记忆效果为（8.15±1.15）分，对照组为（6.32±2.45）分，差异有统计学意义（t=7.152 3；P=0.000 0）；研究组学生的操作技能为（8.52±1.18）分，对照组为（7.11±2.15）分，差异有统计学意义（t=5.424 8；P=0.000 4）。观察组学生的理论知识、实践操作考核成绩均明显高于常规组，组间差异有统计学意义（P＜0.05）；这一临床结论与郝万静等人[15-16]的研究结果一致：实验组学生临床理论考核为（96.23±3.35）分，对照组为（82.73±3.62）分，差异有统计学意义（t=59.883 6；P=0.000 0）；实验组学生临床实践考核为（94.86±1.22）分，对照组为（84.55±3.74）分，差异有统计学意义（t=21.411 3；P=0.000 0）。

综上所述，对腹部外科学生应用三维重建技术与3D打印技术进行临床教学，可显著提升学生的学习兴趣、记忆效果、理论理解以及操作技能，便于学生掌握相关知识点，同时可提升学生的理论知识与实践技能，临床应用效果显著，值得推广。