李 甲，徐衛(wèi)東，張 新，劉 佳，袁良喜，周維正，水锨崎，趙志青

（第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院，上海 200433）

3D打印教具結(jié)合微視頻技術(shù)在犬盲腸切除術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用探討

李 甲，徐衛(wèi)東*，張 新，劉 佳，袁良喜，周維正，水锨崎，趙志青

（第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院，上海 200433）

犬盲腸切除術(shù)是動(dòng)物外科的一節(jié)操作課，用以模擬人體闌尾切除術(shù)。通過(guò)對(duì)該節(jié)課教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出采用3D打印教具結(jié)合微視頻技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，以提高動(dòng)物外科教學(xué)效果。

動(dòng)物外科；3D打印；微視頻；犬盲腸切除術(shù)

動(dòng)物外科是引導(dǎo)醫(yī)學(xué)院校本科學(xué)員從學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論過(guò)渡到臨床操作的重要橋梁課程，在本科生教學(xué)工作中占有重要的地位。動(dòng)物外科注重臨床操作能力培養(yǎng)，同時(shí)對(duì)學(xué)員的解剖基礎(chǔ)知識(shí)有一定要求。隨著教學(xué)理念和教學(xué)手段的不斷發(fā)展，3D打印與微視頻廣泛應(yīng)用于教學(xué)活動(dòng)中，但在動(dòng)物外科領(lǐng)域應(yīng)用較少。犬盲腸切除術(shù)是動(dòng)物外科操作的重要內(nèi)容，其教學(xué)目的是模擬人體闌尾切除術(shù)。現(xiàn)對(duì)犬盲腸切除術(shù)教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)新教學(xué)手段的應(yīng)用提出建議。

1 動(dòng)物外科犬盲腸切除術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀

動(dòng)物外科是臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)員在入臨床見(jiàn)習(xí)前重要的技能操作課，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)員學(xué)習(xí)熱情，提高外科動(dòng)手能力，具有重要的作用和意義。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)員應(yīng)熟悉外科基本知識(shí)，掌握基本外科技能。該課程采用實(shí)驗(yàn)犬模擬人體進(jìn)行手術(shù)，包括打結(jié)縫合、無(wú)菌術(shù)、術(shù)前準(zhǔn)備、靜脈切開(kāi)術(shù)、清創(chuàng)術(shù)、腹壁切開(kāi)術(shù)、盲腸切除術(shù)和小腸部分切除吻合術(shù)等內(nèi)容。

由于授課對(duì)象為本科三年級(jí)學(xué)員，沒(méi)有相關(guān)臨床知識(shí)，而傳統(tǒng)的授課方式為幻燈片+書本理論+手術(shù)錄像，對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的手術(shù)，如盲腸切除術(shù)，學(xué)員在掌握局部解剖關(guān)系和手術(shù)原理時(shí)存在一定的困難。由于犬沒(méi)有闌尾，采用犬盲腸切除術(shù)模擬人體闌尾切除術(shù)，但幻燈片內(nèi)容是人類闌尾的解剖結(jié)構(gòu)，因此，盲腸和闌尾在解剖結(jié)構(gòu)上的差異，是目前該章節(jié)教學(xué)中存在的問(wèn)題。我校供學(xué)員課后練習(xí)盲腸切除術(shù)的教具為小紗布包，內(nèi)置少量棉花，學(xué)員用止血鉗夾持紗布包口，模擬盲腸殘端，在荷包縫合之后，進(jìn)行殘端包埋。紗布包在一定程度上解決了動(dòng)物外科教具缺乏的問(wèn)題，使學(xué)員能在課下進(jìn)行基本外科技能訓(xùn)練，但同時(shí)也存在過(guò)于抽象的問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)員無(wú)法掌握局部解剖層次。手術(shù)錄像在一定程度上解決了教具和真實(shí)結(jié)構(gòu)脫節(jié)的問(wèn)題，但實(shí)際手術(shù)操作因局部出血、解剖遮擋等因素，達(dá)不到為初學(xué)者清晰呈現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)的效果。

筆者在帶教中發(fā)現(xiàn)幾個(gè)問(wèn)題：（1）學(xué)員對(duì)于犬盲腸局部三維解剖結(jié)構(gòu)沒(méi)有空間認(rèn)識(shí)，在尋找盲腸方面缺乏信心；（2）由于課下訓(xùn)練時(shí)使用的是紗布包，部分學(xué)員在理解漿肌層包埋深度和荷包半徑大小上存在誤區(qū)，表現(xiàn)為實(shí)際操作時(shí)無(wú)法對(duì)漿肌層縫合的深度做出正確判斷，過(guò)深過(guò)淺的情況均有發(fā)生，對(duì)于荷包則經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)半徑過(guò)小無(wú)法包埋殘端的情況。

2 3D打印教具的制作

2.1 3D打印教具在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展

隨著教學(xué)手段和教學(xué)理念的發(fā)展，3D打印技術(shù)日益受到重視。3D打印技術(shù)又稱快速成型技術(shù)，是基于富比尼定理，應(yīng)用粉末狀或液態(tài)塑料或金屬等可黏合材料，通過(guò)逐層打印方式來(lái)構(gòu)造實(shí)物的技術(shù)[1]。其發(fā)明的最初目的是應(yīng)用于工業(yè)增材制造。近年來(lái)，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的發(fā)展加速了3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，包括骨科[2]、神經(jīng)外科[3]、心臟外科[4]、血管外科[5]等。

3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，只是打印材料有所不同。3D打印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，打印機(jī)與電腦連接后，通過(guò)電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來(lái)，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，3D打印主要是以C T、M R I掃描獲得的數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助設(shè)計(jì)的數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種可黏合材料，通過(guò)逐層打印方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)[6]。M c M enamin等[7]在解剖學(xué)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)高精度C T掃描進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用3D打印機(jī)復(fù)制出人類手掌模型，其血管、神經(jīng)清晰可見(jiàn)，能夠精確、快速地再現(xiàn)標(biāo)本原型，其必將在解剖學(xué)、胚胎學(xué)及病理學(xué)等課程教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。

2.2 犬盲腸局部解剖教具的制作

基于3D打印技術(shù)在解剖學(xué)中的應(yīng)用，我們采用3D打印技術(shù)制作犬盲腸切除術(shù)的教具，探索其在動(dòng)物外科教學(xué)中的應(yīng)用。對(duì)實(shí)驗(yàn)犬采用3%戊巴比妥腹腔注射麻醉后，獲取其腹部薄層C T和磁共振掃描數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)區(qū)域剪切與濾波兩種方法進(jìn)行圖像的二維預(yù)處理后，采用切片插值、圖像分割和切片重組等方法進(jìn)行圖像三維預(yù)處理，然后采用移動(dòng)立方體法建立三維模型。三維模型制作成功后，3D打印制作實(shí)體模型，基于材料累加概念和疊層制造方法，在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)物體的CAD模型或C T、M R I等數(shù)據(jù)，制造出1∶1大小的高度仿真犬盲腸局部解剖模型。

3 微視頻技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

采用3D打印技術(shù)制作的犬盲腸切除術(shù)教具，解決了解剖標(biāo)本不足的問(wèn)題，為學(xué)員直觀展現(xiàn)了犬盲腸局部解剖結(jié)構(gòu)，但由于3D打印教具成本高，且打印出的教具無(wú)法承受反復(fù)縫合，僅能滿足教員在課上講解和學(xué)員觀摩。微視頻技術(shù)是另一種新的教學(xué)手段，對(duì)豐富現(xiàn)有教學(xué)模式，促進(jìn)教學(xué)改革，推動(dòng)學(xué)生靈活地自主學(xué)習(xí)，奠定了良好基礎(chǔ)。微視頻課程是以教學(xué)視頻為主要授課模式，圍繞具體知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行的教學(xué)過(guò)程及相關(guān)資源的有機(jī)整合[8]，是一種將傳統(tǒng)課堂教學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的教學(xué)模式，其短小精悍，學(xué)員可以隨時(shí)隨地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或各種移動(dòng)設(shè)備選擇性地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

楊雅驪等[9]利用微視頻技術(shù)開(kāi)發(fā)出皮膚性病學(xué)微視頻資源庫(kù)，為皮膚性病學(xué)微課程建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。王巧玲等[10]在斷層解剖實(shí)驗(yàn)課上使用微視頻技術(shù)，將原本枯燥且瑣碎的知識(shí)形象化、立體化，使教學(xué)事半功倍，發(fā)揮了現(xiàn)代教學(xué)方法以及手段的作用，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)能力。微視頻中合理的知識(shí)布局有利于放大學(xué)習(xí)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

4 3D打印結(jié)合微視頻技術(shù)在動(dòng)物外科教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

可通過(guò)采用微視頻技術(shù)解決3D打印教具成本較高的問(wèn)題。教員在犬盲腸局部3D打印教具上模擬進(jìn)行盲腸切除手術(shù)，采用微視頻技術(shù)錄制手術(shù)過(guò)程。由于該教具能夠清晰地顯示解剖結(jié)構(gòu)和層次，沒(méi)有血液與軟組織的遮擋，因此對(duì)于手術(shù)的呈現(xiàn)更為直觀。尤其對(duì)腸壁漿肌層的顯示更為直觀，學(xué)員可通過(guò)觀摩腸壁斷層，對(duì)漿肌層包埋深度有更為直觀的認(rèn)識(shí)。在后期處理視頻時(shí)，對(duì)關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行注釋和講解，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

另外，通過(guò)觀看3D打印教具的手術(shù)視頻，學(xué)員課后用紗布包進(jìn)行模擬練習(xí)時(shí)，可在頭腦中建立犬盲腸局部解剖概念，加深對(duì)該手術(shù)的理解，使后期在活體犬身上進(jìn)行手術(shù)有了技術(shù)保證，減少對(duì)活體犬不必要的傷害，提高實(shí)驗(yàn)犬術(shù)后成活率。

5 展望

3D打印結(jié)合微視頻技術(shù)可以直觀顯示手術(shù)操作要點(diǎn)和局部解剖層次，培養(yǎng)學(xué)員外科手術(shù)理念，提高學(xué)習(xí)興趣。微視頻技術(shù)的應(yīng)用，解決了3D打印教具成本高和一次性使用的問(wèn)題。學(xué)員課后的模擬訓(xùn)練仍在紗布包上進(jìn)行，這對(duì)培養(yǎng)手感仍不利。隨著3D打印技術(shù)的成熟和3D打印教具成本的降低，將這類教學(xué)模具直接應(yīng)用于動(dòng)物外科操作，已成為動(dòng)物外科教學(xué)發(fā)展方向。

[1]Lipson H．New world of 3-D printing offers“completely new ways of thinking”：Q&A with author，engineer，and 3-D printing expert Hod Lipson[J]．IEEE Pulse，2013，4（6）：12-14．

[2]谷守欣，李克．3D打印技術(shù)在骨骼病變的應(yīng)用進(jìn)展[J]．中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志，2015（21）：387-393．

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[9]楊雅驪，冷峰，朱元杰，等．微視頻在皮膚性病微課程教學(xué)中的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J]．中國(guó)中醫(yī)藥現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，2015，13（15）：154-155．

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（?通訊作者：徐衛(wèi)東）

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