導(dǎo)語：3D打印技術(shù)醫(yī)學(xué)教育實踐應(yīng)用研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

醫(yī)學(xué)理論知識學(xué)習(xí)與實踐技能培訓(xùn)是高等醫(yī)學(xué)教育培養(yǎng)合格畢業(yè)生的重要途徑。2014年6月《關(guān)于醫(yī)教協(xié)同深化臨床醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)改革的意見》當(dāng)中已經(jīng)提出要“全面建立以‘5+3’為主體的具有中國特色的醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)體系”[1]。因此，如何提高我國高等醫(yī)學(xué)教育水平，培養(yǎng)創(chuàng)新型、技能型、應(yīng)用型等復(fù)合人才，是亟待解決的關(guān)鍵問題。作為研究人類健康與疾病的學(xué)科，醫(yī)學(xué)教育教學(xué)過程中教學(xué)標(biāo)本或模型是必不可少的。然而隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，尤其是倫理與成本等因素的限制，可供醫(yī)學(xué)教學(xué)使用的大體標(biāo)本越來越少，經(jīng)學(xué)生解剖練習(xí)過后的大體標(biāo)本也無法重復(fù)使用。另外，傳統(tǒng)的教學(xué)模型也同樣存在種類不全、制作死板、結(jié)構(gòu)暴露不清的問題，致使教學(xué)效果大打折扣，嚴重影響教學(xué)水平的提高[2]。

13d打印概述

3D打印是近年來新興的制造技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，采用金屬、高分子塑料、光敏聚合物甚至生物細胞等可粘合材料，通過逐層堆積的方式快速構(gòu)建3D立體模型。從1986年CharlesW.Hull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D打印機以來[3]，人們可以通過3D打印機方便地生產(chǎn)各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)難度大并且沒有大規(guī)模生產(chǎn)需要的產(chǎn)品，這種特性使得3D打印技術(shù)在包括醫(yī)學(xué)教育等諸多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

23D打印教學(xué)模型

利用CT、MRI獲得的真實人體掃描數(shù)據(jù)，通過3D打印技術(shù)可制作出人體任意部位高精度3D模型，無論是正常人體結(jié)構(gòu)還是病理解剖模型都可以通過影像資料輕松獲取，并將這種高精度的3D模型應(yīng)用在醫(yī)學(xué)教學(xué)當(dāng)中。這不僅能使學(xué)生更加直觀地了解到人體各部位的細微結(jié)構(gòu)和位置關(guān)系，還能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進學(xué)生從被動記憶型向思考型和創(chuàng)新型改變，并且避免了標(biāo)本中甲醛液對師生健康造成的損害[4]。3D打印模型可以應(yīng)用于臨床課程的教學(xué)并帶來良好的效果。KahHeng等[5]對比了分別使用心血管尸體標(biāo)本材料、3D打印模型和尸體標(biāo)本和3D打印模型結(jié)合使用進行心血管部位解剖自我指導(dǎo)學(xué)習(xí)的效果，測試結(jié)果顯示使用3D打印模型的小組測試得分顯著高于尸體標(biāo)本組和兩種結(jié)合使用的小組，表明3D打印模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)標(biāo)本會給解剖學(xué)學(xué)習(xí)帶來一定的益處。而在實踐技能操作中，學(xué)生借助3D打印的操作模型，不僅可以了解到操作部位的解剖結(jié)構(gòu)與位置關(guān)系，還可以進行實際操作練習(xí)，有效提高學(xué)習(xí)效率。Jelliffe等[6]收集了正常和后凸脊柱患者的胸部CT掃描數(shù)據(jù)，并從中分割出胸椎，生成并打印脊柱的3D模型，然后把它放在裝滿了不同類型的硅膠的特制盒子內(nèi)，以模仿人體組織，制成人體脊椎仿真操作模型。14名受試醫(yī)生在使用此模型進行胸部硬膜外穿刺培訓(xùn)后，對模型在觸診棘突、針頭穿過硅膠時的真實感和超聲波逼真度給予高度的評價。Goudie等[7]使用3D打印制作的心血管模型，對受試學(xué)生進行了插入導(dǎo)絲和支架操作的現(xiàn)場培訓(xùn)，通過對30名參與學(xué)生反饋結(jié)果的評估，認可了將3D打印心血管模型作為模擬操作模型的培訓(xùn)效果。從以上研究可以看出，將3D打印模型應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)過程中的實用性和效果都是毋庸置疑的。同時，目前3D打印機的價格已經(jīng)大幅下降，而且國內(nèi)也有大批3D打印機的生產(chǎn)商，可以方便地購買到經(jīng)濟實惠且能滿足教學(xué)需求的3D打印機。另外，隨著技術(shù)的發(fā)展，3D打印所消耗的時間也大幅縮短[8]。因此，將3D打印技術(shù)制作的高精度、高仿真的教學(xué)模型廣泛應(yīng)用在日常教學(xué)中的也是可行的。

33D打印結(jié)合新型教學(xué)法

目前的醫(yī)學(xué)教學(xué)已經(jīng)開始嘗試各種不同的教學(xué)模式，通過3D打印制作的教學(xué)模型不僅應(yīng)用在傳統(tǒng)的教學(xué)方式，其高度的仿真性和個性化的特性也使3D打印模型可以與其他各種教學(xué)模式相結(jié)合，從而獲得更好的教學(xué)效果。目前已經(jīng)有研究開始嘗試將3D打印技術(shù)與PBL、CBL等教學(xué)模式甚至多種方法聯(lián)合應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)當(dāng)中。

3.13D打印技術(shù)聯(lián)合PBL模式

基于問題的學(xué)習(xí)（problem-basedlearning，PBL）教學(xué)模式是以問題為基礎(chǔ)，學(xué)生為主體，老師為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式?；趩栴}的學(xué)習(xí)教學(xué)模式中，老師圍繞相關(guān)疾病的診斷、治療等要點提出相應(yīng)問題，由學(xué)生帶著問題自主收集相關(guān)資料。另外，學(xué)生也可由老師的指導(dǎo)下成立小組進行討論，基于問題進行學(xué)習(xí)、討論相關(guān)知識點。PBL教學(xué)模式可顯著提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，并且引導(dǎo)、幫助學(xué)生更加牢靠的掌握專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力[9]。然而這種教學(xué)模式仍存在不足，一旦學(xué)生對所講疾病認知不足，就會使得其缺乏討論興趣[10]。而人體與疾病的復(fù)雜性使得學(xué)生很難通過二維的平面資料完全掌握疾病的特點。鄭[11]等研究顯示，將3D打印模型聯(lián)合PBL的教學(xué)方法應(yīng)用于腫瘤外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的臨床教學(xué)中，經(jīng)過3個月的學(xué)習(xí)，3D打印結(jié)合PBL法可實現(xiàn)包括執(zhí)業(yè)真題成績、出科理論和前沿知識等理論成績的明顯提高，并且學(xué)生滿意度也明顯高于對照。另外一項研究顯示，使用3D打印模型結(jié)合PBL教學(xué)組學(xué)生教學(xué)吸引力、知識掌握程度、知識理解深度、思考啟發(fā)力、總體滿意度5項評分均高于傳統(tǒng)教學(xué)組[12]。

3.23D打印技術(shù)聯(lián)合CBL模式

基于案例的學(xué)習(xí)（case-basedlearning，CBL）教學(xué)模式是以臨床案例為基礎(chǔ)，通過設(shè)計相關(guān)問題來引導(dǎo)學(xué)生以案例問題為中心展開討論的一種小組討論式教學(xué)法。美國神經(jīng)學(xué)教授Barrow在1986年首次嘗試將案例教學(xué)法引入醫(yī)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域[13]。它通過病例引導(dǎo)學(xué)生進行分析和思考，避免了傳統(tǒng)灌輸式、填鴨式教學(xué)，實現(xiàn)學(xué)生臨床分析能力與解決問題能力的提高。丁等[14]嘗試將3D打印技術(shù)與CBL教學(xué)模式聯(lián)合應(yīng)用在先天性脊柱側(cè)彎的教學(xué)當(dāng)中，直觀的將畸形的脊柱結(jié)構(gòu)特點呈現(xiàn)在學(xué)生面前，“化難為易”，通過與傳統(tǒng)影像資料的對比，不僅增進了學(xué)生們疾病本身的了解，并且加深了學(xué)生對脊柱解剖結(jié)構(gòu)的認知，提高了臨床閱片的能力。另一項研究顯示，3D打印技術(shù)+骨盆移位計算軟件聯(lián)合應(yīng)用于骨盆復(fù)位教學(xué)中可使教學(xué)吸引力、認識深度、手術(shù)方案制定能力、操作熟練度、總體滿意度與實訓(xùn)考核等方面教學(xué)效果獲得顯著提高，并且極大減少年輕醫(yī)生學(xué)習(xí)周期，增強了受訓(xùn)者對病情分析和術(shù)前計劃制定能力，提高了整個學(xué)習(xí)過程的學(xué)習(xí)興趣，增強自主力與自信心[15]。

3.33D打印技術(shù)聯(lián)合Sandwich教學(xué)法

Sandwich教學(xué)法是一種“學(xué)習(xí)—實踐—學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式。將這種教學(xué)方法應(yīng)用在臨床實踐教學(xué)中，能讓學(xué)生更好地參與課堂，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，提高課堂效率。但是，由于人體疾病解剖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，帶教老師無法將疾病的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)直觀展示，顯著影響學(xué)生對疾病的深入理解。杜團隊將Sandwich教學(xué)法聯(lián)合3D打印技術(shù)應(yīng)用于介入科見習(xí)醫(yī)生的臨床教學(xué)中，觀察組學(xué)生的臨床實踐成績明顯高于對照組學(xué)生，3D打印模型正好彌補了Sandwich教學(xué)模式的不足，有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強其學(xué)習(xí)欲望，提高學(xué)習(xí)效率。3.43D打印技術(shù)聯(lián)合TBL模式基于團隊的學(xué)習(xí)（team-basedlearning，TBL）模式是以教師講授與學(xué)生團隊協(xié)作、小組討論相結(jié)合的新型教學(xué)模式。這種模式有助于促進學(xué)習(xí)者的團隊協(xié)作精神、注重人的創(chuàng)造性、靈活性。張宇團隊發(fā)現(xiàn)在將TBL教學(xué)法應(yīng)用在馬蹄形畸形的臨床教學(xué)中時，由于學(xué)生對踝部解剖了解不透徹而仍感到教學(xué)內(nèi)容理解困難、缺乏感性體驗，于是團隊將3D打印模型引用TBL教學(xué)過程中，顯著提高了住院醫(yī)生馬蹄足畸形診療的臨床教學(xué)效果。3.53D打印技術(shù)聯(lián)合多種教學(xué)模式基于循證醫(yī)學(xué)的教學(xué)法（evidence-basedlearn-ing，EBL）教學(xué)法是1992年由GordonGuyatt教授于1992年提出，這種教學(xué)方法強調(diào)在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)問題，依據(jù)循證醫(yī)學(xué)思路解決問題。李等將PBL與EBL教學(xué)聯(lián)合3D打印技術(shù)應(yīng)用在骨外科的臨床教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)積極性、文獻檢索及分析能力、臨床診治思維、分析解決問題能力方面的能力均有所提高。而另一項將PBL+CBL教學(xué)模式結(jié)合3D打印技術(shù)應(yīng)用在呼吸系統(tǒng)疾病的教學(xué)中的研究顯示，3D打印技術(shù)聯(lián)合PBL+CBL教學(xué)模式，加強了學(xué)生對于理論知識的掌握程度，提高了學(xué)習(xí)的積極性，拓展了學(xué)生臨床思維，加強學(xué)生團隊合作的能力。

43D打印結(jié)合其他現(xiàn)代技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（virtualreality，VR）是一項囊括計算機、電子信息與仿真技術(shù)為一體的全新實用技術(shù)，其基本方式是通過計算機技術(shù)模擬虛擬環(huán)境，從而實現(xiàn)環(huán)境沉浸感。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也已經(jīng)成為促進教育發(fā)展的一種新型教育手段。楊等分析了應(yīng)用基于VR及3D打印技術(shù)的解剖病理仿真實驗室進行教學(xué)的優(yōu)勢，將利用CT、MRI等掃描獲得的影像學(xué)數(shù)字資料整合到VR互動實驗平臺或3D打印成具體的實物，構(gòu)建解剖病理仿真實驗室，不但能夠節(jié)省購置、維護尸體的費用，讓學(xué)生不限場地和時間地在虛擬尸體標(biāo)本上反復(fù)操作，使學(xué)生獲得良好的沉浸式體驗，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。高等嘗試將3D打印技術(shù)及VR技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用在重度下肢畸形矯正的臨床教學(xué)中，結(jié)果顯示，采用3D打印與VR虛擬模型等手段輔助教學(xué)的試驗組在主觀問卷調(diào)查自我評價得分和臨床考核得分方面，均顯著優(yōu)于采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的對照組，說明在傳統(tǒng)教學(xué)模式基礎(chǔ)上結(jié)合3D打印技術(shù)及VR虛擬演示，可以提高學(xué)生對復(fù)雜畸形特點的理解和對多段截骨技術(shù)的掌握，彌補了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，具備更好的教學(xué)效果。

53D打印醫(yī)學(xué)教育局限性

目前，3D打印應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)仍存在一些問題，如3D打印技術(shù)材料學(xué)領(lǐng)域，包括材料過于單一、人體器官模型使用的鈦合金金屬粉末成本高，以及3D打印技術(shù)普及速度相對緩慢等問題，并且若使用3D打印模型進行教學(xué)，師生均需要一定的時間適應(yīng)這種新興的教學(xué)方式。還需要注意的是，通過3D打印技術(shù)打印組織器官可能存在倫理問題。

6展望

3D打印技術(shù)并且憑借其個性化、精準(zhǔn)化的優(yōu)點，擁有著良好的展現(xiàn)人體形態(tài)學(xué)的能力，在醫(yī)學(xué)教學(xué)中能夠著提升教學(xué)效果，激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，還能鍛煉學(xué)生的動手能力，促使學(xué)生將書本知識和實踐相結(jié)合。雖然目前3D打印仍然存在一些問題，但隨著應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化，3D打印一定會引起行業(yè)重視，從而在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

作者：白智剛 魯海文