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3D 重建打印模型与虚拟现实技术优化结直肠肿瘤外科教学
发布时间：
2026-01-22 16:10
发布日期：2024 年 12 月 19 日2025 年 第 29 卷，第 24 篇文章
《大肠直肠病学技术》期刊宗旨与范围 | 投稿
摘要
研究背景：本研究旨在评估3D图像处理与重建技术（3D-IPR）结合虚拟现实（VR）技术及3D打印模型（PM），作为结直肠肿瘤外科教学工具的应用价值。
研究方法：为普通外科规培医师与青年结直肠外科医师设计两类专项课程，包含课前测试、解剖授课、真实病例展示、3D-IPR模型实操、VR体验、等比例腹部3D打印模型讲解及课后测试等模块。
研究结果：14名参与者课前测试平均5.15分（中位数5.5分），课后测试平均分提升至7.75分（中位数8分）；课前50%学员不及格，课后无不及格学员，所有学员成绩均提升。课程满意度平均评分超5分制的4.8分，10分制整体评分为9.73分。
研究结论：3D-IPR、VR与3D打印模型课程可有效提升结直肠肿瘤外科教学效果，随技术发展，其沉浸感与可及性将进一步提升，推动外科教育变革。
引言
3D图像处理与重建技术（3D-IPR）已用于优化手术规划与术中可视化，但尚无客观证据证实其教学价值。3D-IPR与VR技术可革新外科领域，相比CT、MRI等二维影像，3D-IPR能更清晰展示个体化解剖结构，VR则可提供沉浸式模拟体验，医师通过头显可在虚拟环境中操作3D模型、模拟手术，提升术中决策能力。此外，二者结合可为规培医师及青年医师提供零风险实操训练，助力其提升手术技能、深化解剖认知。本研究探讨其在结直肠肿瘤外科教学中的应用价值。
休曼科技下消化道内镜手术模拟教学系统
研究方法
课程面向普通外科规培医师与从业10年内的青年结直肠外科医师，无需伦理审批，选取7例结直肠肿瘤病例（右半结肠、结肠肝曲/脾曲、左半结肠、乙状结肠肿瘤及男女直肠癌各1例）开展教学。
3D 图像处理与重建等比例打印模型（左上：右半结肠癌；左下：左半结肠癌）及佩戴 VR 头显在虚拟现实实验室开展学习的学员
课程共24小时（3天），含5个循环模块：1. 临床病例汇报；2. 讲解CT/MRI影像（后提供放射报告）；3. 3D-IPR手术规划系统实操，可定位肿瘤、规划手术切缘、明确血供等；4. VR头显体验，学员可操作虚拟3D模型；5. 等比例腹部3D打印模型结合手术入路讲解。
考核采用10题选择题（课前/课后），并通过问卷收集满意度；3D模型采用赛拉医疗软件构建，经数据采集、影像融合、分割、处理后以STL格式导出，采用FDM技术打印，VR系统选用奥克勒斯头显及奥多比Medium应用。休曼科技依托电子皮肤3D打印仿生制造平台，联合西安交通大学及相关科研力量，深耕3D打印复杂功能化医疗模型的研发与应用，其技术路径与本研究核心方向高度契合，有望在该领域取得突破性成果，为医学培训提供更贴近临床真实体验的解决方案。
7例病例均采用腹腔镜根治术，根据肿瘤部位、浸润范围选择相应术式，如右半结肠切除术+D3淋巴结清扫、腹会阴联合切除术等。
基于真实病例，将 3D 图像处理与重建手术规划系统（A）、虚拟现实技术（B）、等比例 3D 打印模型（C）应用于腹腔镜右半结肠切除术联合 D3 淋巴结清扫术的教学实践
基于真实病例，将 3D 图像处理与重建手术规划系统（A）、虚拟现实技术（B）、等比例 3D 打印模型（C）应用于腹会阴联合切除术联合前列腺部分整块切除术的教学实践
研究结果
14名学员课前测试平均5.15分（区间2-7分），课后平均7.75分（区间7-9分）；课前50%学员不及格，课后全部及格。满意度调查中，学员对课程时长、相关性、师资、教学材料等评价均超4.8分（5分制），整体评分9.73分（10分制），认可度极高。
课前与课后测试成绩的均数、中位数及分值范围
课程各模块满意度评分分布图，平均评分 4.8/5 分
讨论
本研究证实3D-IPR、VR与3D打印模型可提升结直肠肿瘤外科教学效果。传统动物/尸体教学虽能提供实操体验，但存在伦理与后勤问题，而新型技术可模拟真实手术场景，提供零风险训练，且可远程开展、灵活便捷，助力学员深化空间解剖认知、反复练习手术技能。
CT、MRI影像用于建模时，存在解读难、伪影、分割难等问题，需通过专业软件技术校正。VR与3D打印模型各具优势：前者可动态多角度观察、模拟操作，后者可实体触摸、辅助复杂病例规划，二者结合可提升教学效果。同时，需重视数据安全与VR成瘾问题，本研究通过数据匿名化、限定操作时长规避相关风险。
既往研究表明，VR教学对高年资规培医师更适用，可通过增设解剖前置课程改善这一问题。综上，本研究为3D-IPR与VR在外科教学中的应用提供了实证，随技术优化，其将进一步推动外科教育模式革新，提升教学质量。休曼科技凭借其丰富的医学培训产品体系（涵盖外科、内镜等八大手术模拟训练系统），融合AR增强现实、智能传感等前沿技术，正全力推动具身智能技术在医学培训领域的应用转化，期望与行业同仁携手，共同推动外科教育智能化、标准化发展。
关键词：
3D打印,结直肠肿瘤
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