導語：3D打印技術醫(yī)學教育實踐應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)學理論知識學習與實踐技能培訓是高等醫(yī)學教育培養(yǎng)合格畢業(yè)生的重要途徑。2014年6月《關于醫(yī)教協(xié)同深化臨床醫(yī)學人才培養(yǎng)改革的意見》當中已經(jīng)提出要“全面建立以‘5+3’為主體的具有中國特色的醫(yī)學人才培養(yǎng)體系”[1]。因此，如何提高我國高等醫(yī)學教育水平，培養(yǎng)創(chuàng)新型、技能型、應用型等復合人才，是亟待解決的關鍵問題。作為研究人類健康與疾病的學科，醫(yī)學教育教學過程中教學標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)學教學使用的大體標本越來越少，經(jīng)學生解剖練習過后的大體標本也無法重復使用。另外，傳統(tǒng)的教學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，致使教學效果大打折扣，嚴重影響教學水平的提高[2]。

13d打印概述

3D打印是近年來新興的制造技術，它以數(shù)字模型文件為基礎，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打印技術在包括醫(yī)學教育等諸多領域中得到廣泛應用。

23D打印教學模型

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模型應用在醫(yī)學教學當中。這不僅能使學生更加直觀地了解到人體各部位的細微結(jié)構(gòu)和位置關系，還能夠調(diào)動學生學習的積極性，促進學生從被動記憶型向思考型和創(chuàng)新型改變，并且避免了標本中甲醛液對師生健康造成的損害[4]。3D打印模型可以應用于臨床課程的教學并帶來良好的效果。KahHeng等[5]對比了分別使用心血管尸體標本材料、3D打印模型和尸體標本和3D打印模型結(jié)合使用進行心血管部位解剖自我指導學習的效果，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)標本會給解剖學學習帶來一定的益處。而在實踐技能操作中，學生借助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)與位置關系，還可以進行實際操作練習，有效提高學習效率。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，對受試學生進行了插入導絲和支架操作的現(xiàn)場培訓，通過對30名參與學生反饋結(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效果。從以上研究可以看出，將3D打印模型應用于醫(yī)學教學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需求的3D打印機。另外，隨著技術的發(fā)展，3D打印所消耗的時間也大幅縮短[8]。因此，將3D打印技術制作的高精度、高仿真的教學模型廣泛應用在日常教學中的也是可行的。

33D打印結(jié)合新型教學法

目前的醫(yī)學教學已經(jīng)開始嘗試各種不同的教學模式，通過3D打印制作的教學模型不僅應用在傳統(tǒng)的教學方式，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模式相結(jié)合，從而獲得更好的教學效果。目前已經(jīng)有研究開始嘗試將3D打印技術與PBL、CBL等教學模式甚至多種方法聯(lián)合應用于醫(yī)學教學當中。

3.13D打印技術聯(lián)合PBL模式

基于問題的學習（problem-basedlearning，PBL）教學模式是以問題為基礎，學生為主體，老師為導向的學習方式?；趩栴}的學習教學模式中，老師圍繞相關疾病的診斷、治療等要點提出相應問題，由學生帶著問題自主收集相關資料。另外，學生也可由老師的指導下成立小組進行討論，基于問題進行學習、討論相關知識點。PBL教學模式可顯著提升學生自主學習的熱情，并且引導、幫助學生更加牢靠的掌握專業(yè)知識，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力[9]。然而這種教學模式仍存在不足，一旦學生對所講疾病認知不足，就會使得其缺乏討論興趣[10]。而人體與疾病的復雜性使得學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的教學方法應用于腫瘤外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓的臨床教學中，經(jīng)過3個月的學習，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教學組學生教學吸引力、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)教學組[12]。

3.23D打印技術聯(lián)合CBL模式

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

3.33D打印技術聯(lián)合Sandwich教學法

Sandwich教學法是一種“學習—實踐—學習”的教學模式。將這種教學方法應用在臨床實踐教學中，能讓學生更好地參與課堂，發(fā)揮學生的主觀能動性，提高課堂效率。但是，由于人體疾病解剖結(jié)構(gòu)的復雜性，帶教老師無法將疾病的形態(tài)學表現(xiàn)直觀展示，顯著影響學生對疾病的深入理解。杜團隊將Sandwich教學法聯(lián)合3D打印技術應用于介入科見習醫(yī)生的臨床教學中，觀察組學生的臨床實踐成績明顯高于對照組學生，3D打印模型正好彌補了Sandwich教學模式的不足，有效提高了學生學習興趣，增強其學習欲望，提高學習效率。3.43D打印技術聯(lián)合TBL模式基于團隊的學習（team-basedlearning，TBL）模式是以教師講授與學生團隊協(xié)作、小組討論相結(jié)合的新型教學模式。這種模式有助于促進學習者的團隊協(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教學法應用在馬蹄形畸形的臨床教學中時，由于學生對踝部解剖了解不透徹而仍感到教學內(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效果。3.53D打印技術聯(lián)合多種教學模式基于循證醫(yī)學的教學法（evidence-basedlearn-ing，EBL）教學法是1992年由GordonGuyatt教授于1992年提出，這種教學方法強調(diào)在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)問題，依據(jù)循證醫(yī)學思路解決問題。李等將PBL與EBL教學聯(lián)合3D打印技術應用在骨外科的臨床教學中，發(fā)現(xiàn)學生在學習積極性、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教學模式結(jié)合3D打印技術應用在呼吸系統(tǒng)疾病的教學中的研究顯示，3D打印技術聯(lián)合PBL+CBL教學模式，加強了學生對于理論知識的掌握程度，提高了學習的積極性，拓展了學生臨床思維，加強學生團隊合作的能力。

43D打印結(jié)合其他現(xiàn)代技術

虛擬現(xiàn)實技術（virtualreality，VR）是一項囊括計算機、電子信息與仿真技術為一體的全新實用技術，其基本方式是通過計算機技術模擬虛擬環(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。楊等分析了應用基于VR及3D打印技術的解剖病理仿真實驗室進行教學的優(yōu)勢，將利用CT、MRI等掃描獲得的影像學數(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，讓學生不限場地和時間地在虛擬尸體標本上反復操作，使學生獲得良好的沉浸式體驗，提高教學質(zhì)量和效率。高等嘗試將3D打印技術及VR技術聯(lián)合應用在重度下肢畸形矯正的臨床教學中，結(jié)果顯示，采用3D打印與VR虛擬模型等手段輔助教學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)教學方法的對照組，說明在傳統(tǒng)教學模式基礎上結(jié)合3D打印技術及VR虛擬演示，可以提高學生對復雜畸形特點的理解和對多段截骨技術的掌握，彌補了傳統(tǒng)教學的不足，具備更好的教學效果。

53D打印醫(yī)學教育局限性

目前，3D打印應用于醫(yī)學教學仍存在一些問題，如3D打印技術材料學領域，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，師生均需要一定的時間適應這種新興的教學方式。還需要注意的是，通過3D打印技術打印組織器官可能存在倫理問題。

6展望

3D打印技術并且憑借其個性化、精準化的優(yōu)點，擁有著良好的展現(xiàn)人體形態(tài)學的能力，在醫(yī)學教學中能夠著提升教學效果，激發(fā)出學生學習的積極性和自主性，還能鍛煉學生的動手能力，促使學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，但隨著應用技術的創(chuàng)新優(yōu)化，3D打印一定會引起行業(yè)重視，從而在醫(yī)學教育領域得到廣泛應用。

作者：白智剛 魯海文