三維(3D)打印已經越來越多地應用於醫療應用，從最初的骨科和頜麵應用到包括腫瘤和心血管疾病在內的新興領域[1-10]。使用針對患者的3D打印模型已被證明在心血管疾病中發揮重要作用，因為它可以高精度地複製解剖結構和病理[9-11]。這在先天性心髒病(CHD)領域尤其有用，因為心髒結構的複雜性和心髒病理的異質性難以在二維平麵屏幕上的傳統圖像可視化[10]上得到欣賞。根據患者的計算機斷層掃描(CT)或磁共振成像(MRI)成像數據創建的3D打印心髒模型提供了具有觸覺體驗的真實物理模型，因此在提高對複雜冠心病情況的理解方麵顯示出極大的希望(圖1)。

圖1:正常解剖和先天性心髒病的3D打印心髒模型。(a)正常心髒:由心髒CT創建的模型被分割成3塊，其中包括前部分(右心室遊離壁)，可以移除前部分以顯示正常室間隔。剩下的上、下兩部分可以分開，以便看到主動脈及其相對於右心室的位置。(b)成年人修複的法洛四聯症(ToF)心髒:由心髒MRI創建的模型被分離成2塊。在主體上的切口可以清楚地看到肺漏鬥管狹窄和上主動脈。(c)嬰兒未修複ToF心髒:由三維超聲心動圖建立三維模型，將其分割成2塊;沿著室間隔缺損(VSD)劃分的上半部和下半部。(d)嬰兒未修複的ToF心髒:分離上、下兩部分，可清晰顯示室間隔以及相對於室間隔的主動脈覆蓋。經Loke YH等人開放訪問許可轉載。

最近的一項係統綜述和薈萃分析[12]報道了3D打印模型在冠心病中的主要應用之一是醫學教育。雖然3D打印模型在冠心病中的其他應用大多以病例報告或病例係列為主，但文獻中有3個隨機對照試驗(RCT)報道了3D打印模型在冠心病醫學教育中的作用[13-15]。最近的一項研究進一步證明，通過使用一係列冠心病病變[16]，3D打印心髒模型可用於醫學生教育。

Smerling J等在他們的研究中從不同的角度對冠心病的3D打印模型進行了醫學教育[16]。他們選擇了6例冠心病患者，包括不同的心髒病理:肺狹窄、房間隔缺損(ASD)、法洛四聯症(ToF)、主動脈縮窄、左心發育不良綜合征和大動脈d轉位。這些心髒病理的3D物理模型被打印出來用於冠心病研討會。45名一年級醫學生被隨機分配到CHD工作坊中，該工作坊包括心髒病理學教學的四個環節:觀看胚胎學視頻、2D圖表並進行口頭解釋、檢查病理標本和3D打印心髒模型。每組在進入下一個站點之前，在每個站點都有15分鍾的時間。當學生到達3D打印模型站時，他們被要求完成幹預前和幹預後的調查，目的是評估他們對心髒病變的知識和理解，以及他們對每種模式的教育效益的意見(在每個站展示)。結果顯示，使用3D打印模型後，學生對心髒各病變的認知程度均有顯著提高(p<0.001)。平均知識的增加與對冠心病複雜性的了解程度的提高呈正相關(p=0.03)。在冠心病首選的教學工具中，病理學、3D打印模型和口頭講解是最有幫助的教學方法，分別有80.7%、74.2%和65%的學生將其排在前三位。此外，學生強烈同意，與其他模式相比，3D打印模型增加了他們解釋和理解先天性心髒解剖和疾病的信心(平均得分:4.24±0.69(總分5分))。

在這項研究中有三個發現值得討論。首先，這項研究為如何將3D打印模型作為一種有價值的替代方法用於醫學學生，特別是在複雜的心髒解剖和病理領域。目前，文獻中有4項RCT研究，其中3項關注冠心病教育[13-15]，其餘一項關注正常心髒解剖學醫學生教育[17]。在這3項研究中，有2項研究顯示3D打印模型提高了兒科住院醫師對冠心病的知識和理解[13,14](圖2)，而Su W等人的研究報道了3D打印心髒模型[15]的學生組在結構概念化方麵的顯著改善。Smerling J等人在其研究中進一步驗證了3D打印模型在醫學教育中相對於其他教學方式所具有的優勢，從而為現有文獻增加了有價值的信息。

圖2:3D打印心髒模型對醫學教育的影響。二維圖像組和物理三維模型組在多項選擇測試的基礎上都有提高。當使用3D模型時，滿意度評分有統計學上的顯著差異。雖然3D模型組居民自我效能感總分較高，但差異無統計學意義。經Loke YH等人開放訪問許可轉載。

第二，盡管在之前的研究中，研究對象都是簡單和複雜的冠心病病例，但本研究包括了一係列心髒疾病，包括方法中所示的簡單和複雜的冠心病病理。這些醫學院學生的調查結果證實了對所有6種冠心病病變的知識的顯著增加，突出了3D打印在醫學教育中的有用性。此外，本研究評估了受試者在使用3D打印模型作為不同類型冠心病病變的教學工具時對知識增長的態度和自我反思，發現知識增長與冠心病嚴重程度之間存在顯著相關性。這是一個獨特的方麵，在以前的報告[13-15]中沒有提及。這些結果支持3D打印作為冠心病教學的有效工具，特別是在複雜情況下。

第三，盡管本研究取得了可喜的結果，但也存在一定的局限性。除了討論中強調的樣本量小之外，在其中一個站點使用2D圖表是另一個限製。考慮到心髒解剖的複雜性和冠心病相關的異質條件，3D圖像可視化是包括冠心病在內的心血管疾病診斷評估的成像工具的一部分[18-20]。包括體繪製和虛擬現實或增強現實在內的三維重建技術越來越多地應用於臨床[21,22]，因此，在未來的研究中可以考慮與3D打印模型進行比較。

綜上所述，針對患者的3D打印模型在醫療應用領域，特別是在先天性心髒病的醫學生教育領域顯示出巨大的前景。目前的研究結果為借助3D打印模型增加學生對複雜先天性心髒病的知識和理解提供了有力的證據。3D打印模型對醫學教育的好處可以根據不同類型的疾病進行分類，在更複雜的先天性心髒病方麵取得了顯著的好處。建議將3D打印的逼真模型納入醫學教育計劃中，作為現有教學方法的一種準確和有價值的替代方法。

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條信息

文章類型:社論評論

引用:孫智(2019)3D打印模型在醫學生教育中具有優越的優勢。J聽力健康5(2):dx.doi.org/10.16966/2379-769X.152

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出版的曆史:

收到日期:2019年10月26日,

接受日期:2019年10月28日,

發表日期:2019年11月04