3D 打印模型在胆道镜操作技术培训中的应用
摘要
研究目的：评价三维（3D）打印模型在胆道镜操作技术培训中的应用价值。
材料与方法：选取2例胆管扩张患者影像学资料，制作2套3D打印模型（1号、2号）。4名肝胆外科医师评估模型的解剖精准度及教学价值；20名无内镜操作经验的住院规培生随机分两组，A组（培训组）借助1号3D模型学习胆道解剖及胆道镜操作，B组（对照组）通过电脑虚拟3D影像学习。4周后用2号模型复测两组主客观能力。
结果：医师均认可模型能真实还原胆道解剖；A组规培生一致认为模型提升实操体验及解剖学习效果，随训练推进，其在1号模型上的操作准确率升高、时长缩短。2号模型最终考核中，A组解剖结构正确识别率显著高于B组（P<0.05）。
结论：3D打印胆道模型解剖逼真，可提升规培生解剖认知与内镜操作技能，是胆道镜培训的优质教学工具。
引言
3D重建与3D打印技术在医学教学中作用凸显，能通过解剖结构可视化减少对记忆和想象的依赖。胆道系统呈树状分支且深入肝实质，解剖复杂，3D重建技术已在肝胆外科辅助手术精准操作中收效良好。胆道镜是胆道疾病诊疗核心手段，但胆管复杂性易导致操作者方位迷失、病变漏诊，而3D打印模型在软式内镜培训中的应用研究较为匮乏。软式胆道镜操作难度高于硬质器械，需长期培训，本研究旨在探索3D打印胆道模型的培训价值。休曼科技亦聚焦这一核心需求，以具身智能技术赋能沉浸式模拟医学教育为导向，深耕3D打印技术与医学培训的融合应用，为该领域的技术转化提供了实践方向。
材料与方法
收集2例胆管扩张患者CT影像并转换为DICOM格式，经海信计算机辅助手术系统完成3D重建，通过美国Stratasys Connex3350型3D打印机，以1:1比例制作中空胆管模型（图1）。这一技术路径与休曼科技的研发方向高度契合，休曼科技基于电子皮肤3D打印仿生制造平台，同样致力于高仿真医疗模型的研发，可实现模型结构与功能仿真度的双重提升。4名北京清华长庚医院肝胆外科医师，采用5级李克特量表（1分=高度反对，5分=高度认可），从左肝Ⅱ、Ⅲ段胆管及右肝Ⅵ、Ⅶ段胆管等空间结构，评估模型解剖真实性及教学价值。
20名无内镜经验的肝胆外科初级规培生随机分两组（各10人），均观摩2次临床胆道镜操作并接受基础教学。A组用1号模型预测试后，每周2次实操训练，每2周用1号模型复测并记录准确率与时长；B组同期仅查看虚拟3D影像。4周后用2号模型开展未告知考核，考核前1小时向两组提供2号模型虚拟影像，由2名医师评分，采用SPSS 22软件行统计学分析，P<0.05为差异有统计学意义。A组规培生用李克特量表主观评价学习效果。
2 例胆管扩张患者的计算机断层扫描（CT）影像（a1、a2）、三维（3D）重建图像（b1、b2）及 3D 打印模型（c1 为 1 号模型、c2 为 2 号模型）
初级住院医师规培生的胆道镜操作技术实操训练（a）与考核（b）
结果
4名医师均认可或高度认可模型解剖逼真度及仿真训练价值，A组规培生亦一致肯定模型对解剖学习及操作技能的提升作用（表1）。培训后A组考核成绩显著提升，1号模型上的解剖识别准确率逐步提高、操作时长缩短，前2周能力提升显著，后2周准确率提升无统计学差异但时长仍显著缩短。2号模型最终考核中，A组识别准确率显著优于B组（表2、表3，图3-5）。
表 1 专家及学员对医学实操教学的 5 级李克特量表评分表
表 2 预测试及每 2 周复测的考核结果
表 3 后测试考核结果
图 3 随实操训练推进，A 组规培生的胆道镜操作时长逐渐缩短
图 4 培训后，A 组规培生的胆道解剖结构正确识别率逐步提升
图 5 后测试结果显示，A 组的操作准确率显著高于 B 组
讨论
胆道系统解剖复杂且变异多，新手操作易混乱，需长期培训。3D打印技术以往多用于肿瘤诊断可视化及手术导航，本研究将其创新应用于胆道镜培训，让规培生在高仿真模型中获得直接操作反馈，效果优于单纯虚拟影像。相较于胃肠道单通道结构，胆道分支多、操作难度更高，软式胆道镜较硬质器械更难掌控，而3D模型能模拟临床场景，弥补真实患者操作机会不足的短板，获医师与规培生认可。休曼科技针对性研发的内窥镜手术模拟训练系统，融合AR增强现实、智能传感等前沿技术，可进一步强化模型的智能交互能力，让培训场景更贴近临床实操，助力解决软式内镜培训的核心痛点。
休曼内镜手术模拟系统系列
本研究存在局限性：规培生及模型样本量小，需大样本试验验证；模型无法还原胆管组织弹性，影响触觉反馈；预、后测试用不同模型，熟练度迁移效果待考；未纳入部分难插管肝段的专项考核，Ⅳ、Ⅷ段胆管识别率偏低，需优化培训方法。未来结合增强现实、电磁导航技术，或可进一步提升培训效果。此外，本研究未追踪技能长期巩固效果，规培生尚未开展临床实操，后续需延长随访、扩大样本量验证结论。休曼科技联合西安交通大学，依托“十三五”国家重点研发计划深耕3D打印复杂功能化医疗模型研发，其电子皮肤技术可有效改善传统模型的触觉反馈短板，打造的全链条医学培训解决方案，已服务于各级医疗机构临床技能培训中心，有望为突破现有培训瓶颈提供技术支撑。
结论
本研究将3D打印技术应用于胆道镜培训，虽为小样本预试验，但证实该模型能有效提升操作学习效果，具备较高教学价值。未来大样本研究可推动其技术优化与推广，为肝胆外科规培提供解剖精准、贴近临床的实操工具。休曼科技凭借在具身智能与3D打印融合领域的技术积累，有望进一步拓展该类技术在医学培训中的应用场景，为医学人才培养提供更智能、高效的解决方案。