一種應(yīng)用于獸醫(yī)外科教學(xué)的仿真教具

王郅杰 , 袁思琦 , 唐 燕 , 計 紅 , 李士澤 , 沈冰蕾 , 郭景茹，甄 莉

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，黑龍江 大慶 163319)

動物醫(yī)學(xué)專業(yè)的最大特點是實踐性較強，因此在該專業(yè)的課程設(shè)置上，實驗實踐課的比例也在逐年增加。實驗動物在動物醫(yī)學(xué)專業(yè)實驗實踐課程中起到至關(guān)重要的作用，因此實驗動物的使用量也呈現(xiàn)不斷增加趨勢。隨著人們動物保護意識的不斷增強，實驗動物的使用及動物福利問題也逐漸成為了關(guān)注的熱點。

1 教具設(shè)計制作背景

《陸生動物衛(wèi)生法典》中的動物福利是指動物如何應(yīng)對其生存條件。若動物福利狀況符合下列條件即可視為良好:健康、舒適、安全、喂養(yǎng)良好、能夠表現(xiàn)本能行為，且無疼痛、恐懼和焦慮等[1]。在實驗課程講授中，動物醫(yī)學(xué)專業(yè)教師盡量引入動物福利理念，力求使學(xué)生自覺善待實驗動物。然而，在教學(xué)過程中由于仍然存在實驗動物管理失范、實踐教學(xué)經(jīng)費緊張、不能進行重復(fù)操作練習(xí)、保定不便、學(xué)生有恐懼或拒絕心理等情況，影響了采用活體動物開展實踐操作學(xué)習(xí)的效果。

1959年，Russell和Burch共同提出“3R”原則，即減少(Reduction)原則、替代(Replacement)原則和優(yōu)化(Refinement)原則[2]。本校動物醫(yī)學(xué)專業(yè)遵循這一原則，力求使試驗項目組合并進行優(yōu)化以減少動物的使用量。近幾年，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物醫(yī)學(xué)專業(yè)逐步對實驗課程進行了優(yōu)化，將原本的課程試驗重新整合分為動物形態(tài)學(xué)試驗、動物機能學(xué)試驗、預(yù)防獸醫(yī)學(xué)試驗和臨床綜合試驗4個模塊，以期實驗課程的設(shè)置更加符合該專業(yè)人才培養(yǎng)的目標。同時，本校也積極尋求適當替代實驗動物的方法以減少實驗動物的使用數(shù)量。

教具的使用無疑是一個良好的途徑，是對常規(guī)教學(xué)方法的補充和充實[3]。盡管黑板、多媒體、虛擬實驗系統(tǒng)、標本類等教具執(zhí)行了良好的功能，但是由于其呈現(xiàn)立體效果差一些，不能完全達到理想的教學(xué)效果。本校動物醫(yī)學(xué)專業(yè)師生針對這一情況，積極尋求新的解決方法。本教研組將目標定位在獸醫(yī)仿真教具，并對其制作方法進行了探索。本文基于動物醫(yī)學(xué)外科中的經(jīng)典手術(shù)—犬卵巢、子宮摘除術(shù)訓(xùn)練手術(shù)問題，闡述犬卵巢、子宮摘除術(shù)訓(xùn)練仿真教具的制作及應(yīng)用情況。

2 自制獸醫(yī)仿真教具的設(shè)計制作

目前，國內(nèi)專門從事制作和研究獸醫(yī)仿真教具的企業(yè)和院校少見，且從國外購買價格昂貴。因此，本教研組首先進行了犬卵巢、子宮摘除術(shù)訓(xùn)練仿真教具的設(shè)計制作，具體方法如下。

2.1 犬的卵巢和子宮結(jié)構(gòu)特點 與常見哺乳動物不同，犬的卵巢和子宮結(jié)構(gòu)具有自己的特點：卵巢細長而表面光滑，長約2 cm。卵巢位于同側(cè)腎臟后方1～2 cm處。右側(cè)卵巢在降結(jié)腸和外側(cè)腹壁之間，卵巢終端與子宮角相連。卵巢通過固有韌帶附著于子宮角，通過卵巢懸吊韌帶附著于最后肋骨內(nèi)側(cè)的筋膜上。犬的子宮較小，形狀細而長，由頸、體和2個長的角構(gòu)成。子宮角背面與降結(jié)腸、腰肌和腹橫筋膜、輸尿管相接觸，腹面與膀胱、網(wǎng)膜和小腸接觸。雌犬的解剖結(jié)構(gòu)與生殖器官模式圖見圖1、圖2。

圖1 雌性犬的解剖結(jié)構(gòu)(右側(cè)觀)

圖2 雌犬生殖器官模式圖

2.2 犬卵巢、子宮摘除術(shù)訓(xùn)練仿真教具設(shè)計及制作方法 根據(jù)犬生殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點，將該仿真教具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計為以下幾部分：卵巢和子宮；大腸和小腸；腎、輸尿管和膀胱。設(shè)計簡圖見圖3，實物圖見圖4。具體結(jié)構(gòu)如下：(1)腹部模型基座：基座主要由立體光固化成型技術(shù)(Stereo lithography appearance,SLA)樹脂構(gòu)成，形狀模擬犬腹部，底部設(shè)有吸盤可固定。采用先進的3D打印技術(shù)打印而成，使之形成堅硬的外殼，尺寸23.5 cm×13 cm×7 cm，再在外殼覆蓋一層硅膠，使得外殼有仿真皮膚的質(zhì)感。(2)腹部模型頂蓋：頂端為上開口設(shè)計，模型內(nèi)部有兩組燈柱，分別設(shè)置在上蓋左側(cè)頂部的前端和后端，在外部左側(cè)設(shè)有燈柱開關(guān)。上蓋模擬腹部位置，在“腹中線”處設(shè)置有手術(shù)開口，內(nèi)側(cè)連接有仿真皮膚，仿真皮膚為改性硅膠制作。(3)模型內(nèi)部：基座上面包含2個腎臟，腎臟后方依次設(shè)有卵巢、子宮和膀胱，腎臟有2條輸尿管與膀胱相連。靠近腹部頂蓋的組織包括含有腸系膜的大腸和小腸，所述大腸和小腸纏繞放置。對于子宮、卵巢、膀胱、腎臟器官，首先采用黏土制作出模型，而后用油泥包裹住黏土模型，待油泥堅硬之后，用刀具切開，得到臟器的油泥模具，然后向其內(nèi)灌注配制好的有色硅膠，將兩邊模具合攏，待硅膠成型后取出，便得到由硅膠制成的臟器。腸道采用了與腸道直徑相仿的軟管，在軟管表面用硅膠涂抹厚厚的一層，待其凝固，剝離成型。(4)操作臺的制作：根據(jù)初步制作出來的教具模型大小訂制木板，按照預(yù)期的模式圖，進行了組裝，成果達到預(yù)期目標。(5)可替換部分：多層縫合墊、連接著的卵巢和子宮。

圖3 犬卵巢、子宮摘除術(shù)的獸醫(yī)仿真教具簡圖

圖4 犬卵巢、子宮摘除術(shù)的獸醫(yī)仿真教具實物圖

3 獸醫(yī)仿真教具的應(yīng)用分析

為了驗證獸醫(yī)仿真教具對動物醫(yī)學(xué)專業(yè)實驗課程教學(xué)效果的影響，我們對犬卵巢、子宮摘除術(shù)的獸醫(yī)仿真教具的應(yīng)用效果進行觀察、分析和整理，具體如下。

3.1 試驗對象及方法 試驗對象是本校2018級和2016級動物醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生。2018級學(xué)生實驗是犬生殖系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)(動物形態(tài)學(xué)實驗)；2016級學(xué)生實驗是犬卵巢、子宮摘除術(shù)外科手術(shù)實驗(臨床獸醫(yī)綜合實驗)。

隨機選取2018級學(xué)生90人，平均分為3個組，分別為教具制作組、教具使用組和正常授課組。在開學(xué)之初給教具制作組學(xué)生布置任務(wù)，并講解制作方法，提供制作教具的材料和場地，讓學(xué)生自己制作仿真教具；教具使用組學(xué)生只在學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容時使用該教具進行學(xué)習(xí)；正常授課組采用常規(guī)教學(xué)方法進行學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)完成后通過筆試(繪制雌犬生殖系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu))和現(xiàn)場考試(采用抽簽的方式，根據(jù)題簽要求，分別回答雌犬各生殖器官的特征)的方式對掌握情況進行考核，并對結(jié)果進行分析。

隨機選取2016級學(xué)生60人，平均分為2個組，分別為教具練習(xí)組和正常授課組。每組30人平均分為6個小組進行試驗。教具練習(xí)組學(xué)生在活體動物手術(shù)之前采用該教具練習(xí)，熟練后進行手術(shù)；正常教學(xué)組采用常規(guī)教學(xué)方法，學(xué)習(xí)后進行活體動物手術(shù)。

各組最終測試成績利用SPSS軟件進行顯著性分析。

3.2 試驗結(jié)果分析 對2018級學(xué)生的筆試成績進行分析，發(fā)現(xiàn)教具制作組成績極顯著高于其他兩組(P<0.01)，教具使用組與正常授課組沒有顯著差異，但是教具使用組成績有提高趨勢(P>0.05)，結(jié)果見圖5A。對學(xué)生的現(xiàn)場考試成績進行分析，發(fā)現(xiàn)各組成績整體趨勢與筆試成績相近，結(jié)果見圖5B。

圖5 2018級本科生仿真教具應(yīng)用試驗結(jié)果

對2016級學(xué)生的成績進行分析，發(fā)現(xiàn)教具練習(xí)組學(xué)生的手術(shù)熟練程度和相互默契度較正常授課組學(xué)生均明顯提高(表1)。

表1 2016級本科生仿真教具應(yīng)用效果分析

3.3 試驗效果討論 動物醫(yī)學(xué)由于其具有實踐性強的特點，因此本專業(yè)實驗的完成質(zhì)量就顯得至關(guān)重要。在實驗課程的實施過程中，活體動物無疑是最好的選擇，然而在多種綜合因素的影響下，替代原則越來越多地被考慮并實施。目前國內(nèi)仿真教具替代活體動物實驗在人體醫(yī)學(xué)有一定應(yīng)用，如山東醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校王子嫻等設(shè)計制作一種替換局部骨塊的全新的口腔種植模擬操作模型，降低了實驗成本，縮短了學(xué)生的崗位熟悉時間[4]。但是多數(shù)的仿真教具都不是自主設(shè)計制作，成本昂貴。

本試驗分為兩部分，2018級本科生用于形態(tài)學(xué)實驗的學(xué)習(xí)，試驗結(jié)果表明，該種仿真教具的制作和應(yīng)用尤其是制作可以顯著提高學(xué)生對相關(guān)解剖學(xué)知識的學(xué)習(xí)效果；2016級本科生用于外科手術(shù)部分實驗的學(xué)習(xí)，試驗結(jié)果顯示，動物手術(shù)之前在該教具上進行練習(xí)，可以明顯提高學(xué)生的手術(shù)熟練程度和相互默契度。

綜上所述，獸醫(yī)仿真教具的制作和應(yīng)用對于活體實驗動物的替代具有較好的效果，

然而與國外同行相比，獸醫(yī)仿真教具在我國高校僅在課堂教學(xué)過程中少量使用[5]。以后我校將繼續(xù)不同類型獸醫(yī)仿真教具的制作，并大范圍應(yīng)用到本科教學(xué)，期待以后向全國同類院校同類專業(yè)推廣，為提高動物醫(yī)學(xué)、動物科學(xué)及相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提供基礎(chǔ)。