趙 峰，王 晶，方 芳，陳力迅

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院(南京市第一醫(yī)院)眼科教研室， 南京 210006

硬性透氧性角膜接觸鏡(rigid gas permeable con- tact lens，RGP CL)是一種重要的屈光不正矯正手段，也是眼視光專業(yè)學(xué)生在臨床實(shí)習(xí)階段必須學(xué)習(xí)和掌握的一項(xiàng)技能[1]。盡管對(duì)于單純性近視和規(guī)則性散光來說，理解相關(guān)的RGP驗(yàn)配理論知識(shí)并不困難，但對(duì)于多數(shù)學(xué)生來說，即便已經(jīng)很好地理解了相關(guān)理論知識(shí)，熟練掌握RGP鏡片驗(yàn)配技術(shù)仍需要較長(zhǎng)的實(shí)踐時(shí)間。由于早期操作的不熟練，實(shí)習(xí)學(xué)生在實(shí)際驗(yàn)配過程中可能會(huì)造成患者眼部不適，甚至產(chǎn)生一定的糾紛。尋找一種能良好模擬RGP鏡片驗(yàn)配過程的方法，顯然具有實(shí)際的教學(xué)價(jià)值及臨床價(jià)值。

為了解決上述問題，我們嘗試在接觸鏡驗(yàn)配教學(xué)過程中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及3D打印技術(shù)，并對(duì)其可行性和實(shí)用性做了初步研究。

1 方法

1.1 通過3D打印進(jìn)行接觸鏡模擬驗(yàn)配教學(xué)的流程

利用免費(fèi)的3D Builder(Microsoft公司)或Tin- kercad(Autodesk公司)軟件構(gòu)建半球體或拋物面3D模型，調(diào)整其水平及垂直方向的直徑、半球體或橢球體的高度等參數(shù)來模擬不同的角膜前表面形態(tài)(如圖1、圖2所示)。

圖1 在Tinkercad軟件中通過調(diào)整兩條相垂直軸線的直徑來模擬角膜散光 圖2 高度及散光的角度也可以通過Tinkercad軟件來設(shè)定

根據(jù)需要添加用于手持或安裝在裂隙燈上的部件，并將其與角膜模型進(jìn)行組合(如圖3所示)，并將設(shè)計(jì)好的3D模型保存為所使用的3D打印機(jī)支持的格式。

圖3 在3D Builder中設(shè)計(jì)好的角膜模型及手柄

通過3D打印機(jī)打印設(shè)計(jì)的模型，或通過Unity軟件制作虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)畫，并用于RGP的模擬驗(yàn)配(如圖4、圖5所示)。

圖4 3D打印的用于模擬驗(yàn)配的角膜模型 圖5 用于虛擬現(xiàn)實(shí)課件制作的三維模型

1.2 通過3D打印技術(shù)制作接觸鏡模擬驗(yàn)配模型的技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

2 結(jié)果

受制于所使用的入門級(jí)別3D打印機(jī)自身精度的影響，打印出來的角膜模型較為粗糙，但經(jīng)測(cè)試，這些模型已經(jīng)可以用于模擬無角膜散光、不同軸向角膜散光、圓錐角膜等常見的角膜形態(tài)，并用于RGP驗(yàn)配的教學(xué)工作(如圖6、圖7所示)。

圖6 利用3D打印的角膜模型來模擬RGP鏡片的熒光染色評(píng)估過程 圖7 3D打印的散光角膜模型熒光染色圖

通過Unity等軟件制作的虛擬現(xiàn)實(shí)課件，可以實(shí)現(xiàn)用鼠標(biāo)來點(diǎn)選不同型號(hào)的鏡片放置于角膜模型上進(jìn)行模擬試戴，并觀察鏡片與角膜的貼合情況(如圖8所示)。

圖8 利用動(dòng)畫制作軟件來生成模擬接觸鏡驗(yàn)配的虛擬場(chǎng)景

3 討論

從初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，相較于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，這種利用3D打印或虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來構(gòu)建三維模型并應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)過程有明顯的優(yōu)勢(shì)，它可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2]，并直觀地、多角度地觀察鏡片的定位情況、與角膜的貼合情況、熒光染色情況等，可有效促進(jìn)學(xué)生理解和掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)[3]，其在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用效果表現(xiàn)在兩方面：一是教學(xué)手段的擴(kuò)展使得教師能更好地將教學(xué)內(nèi)容以合適的、易于理解的形式傳遞給學(xué)生；二是有更多學(xué)生積極主動(dòng)地參與相關(guān)教學(xué)過程，并更好地掌握了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。從初步調(diào)查來看，盡管新教學(xué)方法并沒有明顯提高學(xué)生的實(shí)習(xí)考核成績(jī)，但新方法的教學(xué)滿意度明顯高于傳統(tǒng)的PPT授課方法。

3D打印及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在臨床教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 3D打印及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

真正的虛擬現(xiàn)實(shí)具有沉浸感、交互性、構(gòu)想性三大特點(diǎn)[4-6]，目前的代表產(chǎn)品是Oculus Rift和HTC Vi- ve。受制于技術(shù)和設(shè)備等因素，在缺乏專業(yè)公司協(xié)助的情況下，教學(xué)人員一般僅有能力制作簡(jiǎn)單的，在格 式 上兼容于現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的3D小動(dòng)畫，事實(shí)上并沒有充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的上述三大特點(diǎn)。從實(shí)際的應(yīng)用情況看，在現(xiàn)階段，3D打印技術(shù)較虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更具可行性，值得進(jìn)一步在臨床教學(xué)中應(yīng)用及推廣。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則代表了醫(yī)學(xué)教育及培訓(xùn)未來的發(fā)展方向[7]，但其普及尚需待技術(shù)的進(jìn)步及相關(guān)設(shè)備價(jià)格的下降，并在教學(xué)人員中進(jìn)行相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)。