赵 峰，王 晶，方 芳，陈力迅

南京医科大学附属南京医院(南京市第一医院)眼科教研室， 南京 210006

硬性透氧性角膜接触镜(rigid gas permeable con- tact lens，RGP CL)是一种重要的屈光不正矫正手段，也是眼视光专业学生在临床实习阶段必须学习和掌握的一项技能[1]。尽管对于单纯性近视和规则性散光来说，理解相关的RGP验配理论知识并不困难，但对于多数学生来说，即便已经很好地理解了相关理论知识，熟练掌握RGP镜片验配技术仍需要较长的实践时间。由于早期操作的不熟练，实习学生在实际验配过程中可能会造成患者眼部不适，甚至产生一定的纠纷。寻找一种能良好模拟RGP镜片验配过程的方法，显然具有实际的教学价值及临床价值。

为了解决上述问题，我们尝试在接触镜验配教学过程中引入虚拟现实技术及3D打印技术，并对其可行性和实用性做了初步研究。

1 方法

1.1 通过3D打印进行接触镜模拟验配教学的流程

利用免费的3D Builder(Microsoft公司)或Tin- kercad(Autodesk公司)软件构建半球体或抛物面3D模型，调整其水平及垂直方向的直径、半球体或椭球体的高度等参数来模拟不同的角膜前表面形态(如图1、图2所示)。

图1 在Tinkercad软件中通过调整两条相垂直轴线的直径来模拟角膜散光 图2 高度及散光的角度也可以通过Tinkercad软件来设定

根据需要添加用于手持或安装在裂隙灯上的部件，并将其与角膜模型进行组合(如图3所示)，并将设计好的3D模型保存为所使用的3D打印机支持的格式。

图3 在3D Builder中设计好的角膜模型及手柄

通过3D打印机打印设计的模型，或通过Unity软件制作虚拟现实动画，并用于RGP的模拟验配(如图4、图5所示)。

图4 3D打印的用于模拟验配的角膜模型 图5 用于虚拟现实课件制作的三维模型

1.2 通过3D打印技术制作接触镜模拟验配模型的技术要点及注意事项

2 结果

受制于所使用的入门级别3D打印机自身精度的影响，打印出来的角膜模型较为粗糙，但经测试，这些模型已经可以用于模拟无角膜散光、不同轴向角膜散光、圆锥角膜等常见的角膜形态，并用于RGP验配的教学工作(如图6、图7所示)。

图6 利用3D打印的角膜模型来模拟RGP镜片的荧光染色评估过程 图7 3D打印的散光角膜模型荧光染色图

通过Unity等软件制作的虚拟现实课件，可以实现用鼠标来点选不同型号的镜片放置于角膜模型上进行模拟试戴，并观察镜片与角膜的贴合情况(如图8所示)。

图8 利用动画制作软件来生成模拟接触镜验配的虚拟场景

3 讨论

从初步实验结果来看，相较于传统的教学方法，这种利用3D打印或虚拟现实技术来构建三维模型并应用于医学教学过程有明显的优势，它可以激发学生的学习兴趣[2]，并直观地、多角度地观察镜片的定位情况、与角膜的贴合情况、荧光染色情况等，可有效促进学生理解和掌握相关知识点[3]，其在实际教学中的应用效果表现在两方面：一是教学手段的扩展使得教师能更好地将教学内容以合适的、易于理解的形式传递给学生；二是有更多学生积极主动地参与相关教学过程，并更好地掌握了相关知识点。从初步调查来看，尽管新教学方法并没有明显提高学生的实习考核成绩，但新方法的教学满意度明显高于传统的PPT授课方法。

3D打印及虚拟现实技术在临床教学中应用的优缺点如表1所示。

表1 3D打印及虚拟现实技术的特点

真正的虚拟现实具有沉浸感、交互性、构想性三大特点[4-6]，目前的代表产品是Oculus Rift和HTC Vi- ve。受制于技术和设备等因素，在缺乏专业公司协助的情况下，教学人员一般仅有能力制作简单的，在格 式 上兼容于现有虚拟现实设备的3D小动画，事实上并没有充分发挥虚拟现实技术的上述三大特点。从实际的应用情况看，在现阶段，3D打印技术较虚拟现实技术更具可行性，值得进一步在临床教学中应用及推广。虚拟现实技术则代表了医学教育及培训未来的发展方向[7]，但其普及尚需待技术的进步及相关设备价格的下降，并在教学人员中进行相关技术培训。