三維打印技術在人體解剖學教學中的應用與研究

王星 史君 張少杰 高尚 李筱賀 侯二飛 李志軍

摘 要：三維打印技術（又稱3D打印技術），即快速成型技術，是以數字模型文件為基礎，應用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層堆積打印的方式來構造物體的一種技術，其發展勢頭迅猛，已應用于如航天航空、建造、汽車、地理等諸多領域，就醫學領域而言，目前多集中于臨床手術方面的應用，基礎醫學教學則相對較少，人體解剖學作為醫學的一門重要基礎課程，如何將三維打印技術融入到解剖學教學中是值得關注的問題，該文正是基于這一特點進行相關探索與研究。

關鍵詞：三維打印技術 人體解剖學 教學與應用

中圖分類號：G6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（c）-0128-02

三維打印技術（又稱3D打印技術），即快速成型技術，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層堆積打印的方式來構造物體的一種新型技術[1]。其被業內稱之為“第三次工業革命”，并迅速應用于各個領域。作為醫學領域，其也涵蓋諸多學科，三維打印技術已應用于其中部分學科[2]，人體解剖學作為一門基礎學科，具有一定的特殊性，如何將三維打印與解剖學教學有機結合起來是目前和今后所面臨的一個新任務。

1 三維打印技術在醫學領域中的應用

三維打印技術已進入快速發展時期，技術越來越趨于成熟，精度越來越高，并已應用到諸多領域，如工業、航空、制造、建筑、考古等領域均有其身影[3-5]。在醫學領域當中，三維打印技術已直接應用于臨床為患者服務，如在脊柱外科領域中，對畸形矯正、假體設計、導航模版制作、骨移植物、手術器械和外科實訓等方面，并真正做到了“個體化”原則；在整形外科中，國外學者利用其對下頜骨骨組織缺損進行修復，做到精確性高、手術時間短、口腔功能恢復良好及患者對術后外觀滿意度高等優點[6]，并廣泛應用于臨床已成為一種標準化治療手段[7-8]；在腫瘤、血管外科及器官移植方面中，國外學者[9]利用高通量的自動化細胞打印系統以癌細胞和正常成纖維細胞為原料在Matrigel膠上打印出二者的3D共培養模型，在打印過程中它們保持細胞活性，并在接下來的過程中繼續增殖。Boland 等[10]應用3D打印技術將牛血管內皮細胞和藻酸鹽水凝膠同步打印，形成內皮細胞-水凝膠三維復合物，成功打印出具有活性的微脈管結構，為打印血管奠定了基礎。Mironov等[11]就提出了3D打印器官用于器官移植，他們通過干細胞在體外培養出自體細胞，播種于可降解的生物支架上從而生成相應的器官，目前3D打印技術的應用主要局限于制造結構相對簡單、無需復雜供血的組織器官，如人造內耳、皮膚等[12]。隨著三維打印技術的不斷發展和完善，其在醫學領域中的應用也會越來越重要，能不斷地為人類所服務。

2 人體解剖學教學所面臨的困境

人體解剖學教學之所以不同于其他學科，就是因為其教學手段旺旺依靠大量的骨骼標本和尸體標本，只有讓學生切實感受到其真實的結構，才能起到良好的教學目的，但隨著社會的發展，殯葬業的規范和普及，傳統的土葬已越來越少，那么相應的尸骨標本的來源也就顯得非常困難，現有的骨性標本結構多是建校初期所得來的，經過多年的實用已經出現不可避免的損壞，尸體來源也面臨同樣的困境，遺體捐獻工作并沒有全面普及，尸體標本數量的多少直接影響著醫學院校的發展。雖然，現在有許多輔助教學標本模型，但其在真實度、器官結構還與真實標本有很大差距，不能完全滿足現有教學。因此，解剖學教學在標本模型方面面臨亟待突破的方法。

3 三維打印技術在人體解剖學教學中的可行性探索

三維打印技術也在醫學領域中應用的比較廣泛了，在解剖教學方面，目前受到標本數量、解剖名詞繁雜、缺乏立體教學等諸多因素的制約，往往只能依靠傳統的教學模式，即板書、教材、掛圖、少量標本和模型相結合的模式，二維性不能全面完整展示人體器官、位置和結構，無立體感，以至學生們常感覺這門課程抽象難以理解[13]；另一方面使用塑膠模型也難以獲得1∶1和真實感，再有尸體來源也將越來越困難，同時尸體作為教學涉及眾多倫理及防腐劑影響健康等問題。所以，三維打印打印在這方面有很大的發展空間，國外學者報道[14]已經有醫學院校將三維打印技術引入并投入使用。目前國內還未見報道，因為三維打印機目前多用于科研和部分臨床應用，一方面其設備較昂貴；另一方面打印耗材成本也較高，但隨著三維打印機的發展與普及，打印耗材成本的下降，必將對醫學領域產生較大的影響，對于人體解剖學教學將起到重要的輔助作用。

參考文獻

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