周 華，于 淼，劉忠軍

北京大學第三醫(yī)院骨科，北京 100191

3D打印模型在脊柱側凸教學中的輔助作用

周 華，于 淼，劉忠軍

北京大學第三醫(yī)院骨科，北京 100191

目的探討在脊柱側凸教學中輔助應用3D打印的骨科教學模型效果。方法選取2015年4月—2016年4月在北京大學第三醫(yī)院骨科培訓學習的住院醫(yī)師62人，分成實驗組和對照組，每組31人。對照組接受常規(guī)教學手段，實驗組采用常規(guī)教學手段輔助應用3D打印模型教學，比較兩組評價脊柱側凸的正確率，并采用調查問卷評估教學效果。結果兩組脊柱側凸的評價正確率比較顯示，實驗組在判斷脊柱側凸的頂椎及擬行手術固定融合節(jié)段的準確率方面要顯著優(yōu)于對照組（P＜0.05）；兩組教學效果的調查問卷結果顯示實驗組在學習興趣、學習效率、與教師的互動（P＜0.01）及團隊合作能力方面（P＜0.05）評分明顯優(yōu)于對照組。結論應用3D教學模型輔助常規(guī)教學手段能提高脊柱側凸的教學效果。

3D打?。还强?；教學；醫(yī)學教育

由于脊柱的解剖結構復雜，脊柱側凸累及的脊柱節(jié)段又較多，是脊柱外科教學中的難點。臨床教學查房實踐中，住院醫(yī)師先詢問病史、查體、閱片，等，接著進行病例討論。常規(guī)的教學手段大多應用文字、圖片等資料，以板書、多媒體等方式進行講解，但對住院醫(yī)師來說，脊柱側凸的診治，學習起來很抽象、困難，很難全面理解和掌握［1］；特別是在確定脊柱側凸的頂椎、端椎以及需手術固定的脊椎節(jié)段時，僅憑文字、影像學資料，很難掌握脊柱側凸的治療原則，而且靜態(tài)的圖片資料不易激發(fā)他們的學習興趣，導致教學效果不甚理想，這也是脊柱外科臨床帶教教師的難題之一［2］。

如何能在教學查房實踐中熟練掌握脊柱側凸的治療原則，充分調動住院醫(yī)師的積極性，提高學習興趣，是脊柱外科帶教教師一直探索的問題。根據(jù)患者三維重建CT的數(shù)據(jù)構建出1∶1的3D打印模型，不僅有助于醫(yī)師與患者交流，也為醫(yī)師提供觸覺與視覺上的體驗，對疾病的診斷、術前手術方案的設計、術前手術操作的教學等方面擁有其他教學手段不能比擬的優(yōu)勢［2］。將3D打印模型應用在脊柱側凸的臨床教學中，不僅可以直接測量畸形的角度，還可在術前指導準確置釘，設計手術固定的順序及節(jié)段。

近年來，我們在脊柱側凸的教學中，除了應用常規(guī)的教學手段（如采用板書或多媒體教學）呈現(xiàn)患者病史、臨床表現(xiàn)等文字資料及影像學等圖片資料，輔助應用3D打印技術制作了一些有關脊柱側凸的教學模型，旨在實現(xiàn)教學目標，提高教學效果。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取2015年4月—2016年4月北京大學第三醫(yī)院骨科培訓學習的住院醫(yī)師62人作為研究對象，均為男性。分成實驗組和對照組，每組31人。

1.2 研究方法

兩組均接受詢問病史、查體、閱片。在病例討論環(huán)節(jié)，對照組僅接受常規(guī)的教學手段（如應用板書、多媒體教學法）介紹患者一般資料、病史、癥狀、體征及脊柱側凸患者的X線、CT及MRI資料；實驗組除接受對照組同樣的教學手段以外，同時輔助應用3D打印模型教學介紹脊柱側凸相關知識。由同一臨床帶教教師授課，為骨科博士畢業(yè)、工作5年以上的教師，并通過北京大學第三醫(yī)院的教學資格考核，有較豐富的臨床和教學經(jīng)驗。

1.3 教學效果評價

由另一個具有豐富臨床和教學經(jīng)驗的教師（骨科博士畢業(yè)、工作5年以上的教師，并通過北京大學第三醫(yī)院的教學資格考核）對教學效果進行評價。評估教師設計閉卷考核試卷，針對脊柱側凸的類型、頂椎、端椎、擬手術固定融合節(jié)段等指標對兩組住院醫(yī)師進行考核，比較兩組評估脊柱側凸的正確率，推斷教學目標實現(xiàn)程度。

另外，閉卷考核后，立即發(fā)放調查問卷評估教學效果。調查問卷采用教學效果評分量表，包括學習興趣、學習效率、主動的互動、學習注意力、團隊合作能力五個方面進行評價脊柱側凸的教學效果［2-3］。評價標準為：不滿意0分、不太滿意2分、基本滿意3分、較滿意4分、非常滿意5分，共5個評價等級。調查問卷采用不記名方式填寫，填寫后當場收回。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件（SPSS公司，美國）進行統(tǒng)計學分析。兩組間脊柱側凸的評價正確率采用例數(shù)（%）的形式表示，組間比較采用卡方檢驗；兩組教學效果的調查問卷評估結果采用的形式表示，兩組比較采用t檢驗，檢驗水準a值取雙側0.05。

2 結果

兩組間脊柱側凸的評價正確率比較，實驗組在判斷脊柱側凸的頂椎以及擬手術固定融合節(jié)段的準確率方面要高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），而脊柱側凸類型，端椎的判斷，兩組無統(tǒng)計學差異（如表1所示）。

表1 脊柱側凸評價的正確率比較

兩組教學效果的調查問卷評估，實驗組在學習興趣（P＜0.01）、學習效率（P＜0.01）、與教師的互動（P＜0.01）及團隊合作能力（P＜0.05）方面評分優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學意義；而兩組在學習注意力的比較差異方面無統(tǒng)計學意義（如表2所示）。

表2 兩組教學效果的調查問卷評估結果的比較

3 討論

骨科教學中有關脊柱畸形的課程專業(yè)性相對較強，對解剖學、生物力學等基礎理論知識要求高［4］。接受常規(guī)教學手段的住院醫(yī)師，往往一次課后很難對脊柱側凸有一個清晰的認識，對于哪個椎體受力更多，哪個是頂椎，哪個是端椎，哪些是擬手術的節(jié)段更無從談起熟練的掌握。常規(guī)的教學手段，學生往往被動接受知識，對脊柱側凸缺乏直觀的認識。要較好地掌握脊柱側凸相關內(nèi)容須具備一定的空間思維能力，否則短時間內(nèi)很難充分理解和實現(xiàn)脊柱側凸的教學目標，也達不到教學效果［5］。因此，住院醫(yī)師在學習脊柱側凸畸形的診治原則時常常感到十分困難。該研究在脊柱側凸的臨床教學中運用3D打印模型進行教學，與采用常規(guī)的教學手段（如板書、多媒體教學方法）進行對比，發(fā)現(xiàn)3D打印教學模型能激發(fā)學生的學習興趣，學習效率更高，在病例討論環(huán)節(jié)，團隊的合作得到加強，與教師的主動互動明顯增加。原因可能是，即使輔以圖片、聲音、視頻等資料，也只能通過視覺提高一些學習的興趣，無法真正激起學生主動學習的熱情，且容易產(chǎn)生厭倦感［2］。而輔助應用3D打印教學模型，直觀的立體感使視覺的沖擊感增強，激發(fā)了學生的積極性，主動參與學習，學起來也饒有興致。

該研究還發(fā)現(xiàn)，授課時利用3D打印教學模型向授課對象講解脊柱側凸的分型、頂椎、端椎等晦澀難懂的概念時，這些住院醫(yī)師理解起來更加容易。以往沒有3D打印教學模型時，我們需要耗費大量的時間來解釋這些抽象的定義，即使結合影像學資料反復講解，一旦遇到不同患者時，學生還是很難正確回答。該研究的閉卷考核也發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。輔助運用3D打印教學模型的實驗組，在判斷脊柱側凸的頂椎以及擬手術固定融合節(jié)段的準確率方面要顯著高于對照組。該研究結果顯示，通過輔助應用3D打印教學模型，可真實呈現(xiàn)臨床病例特點，復雜的病情通過直觀的模型再現(xiàn)，進一步深化了理論知識，提高了臨床思維能力，學生也能較容易地掌握脊柱側凸的診斷和治療原則。而脊柱側凸類型的判斷，兩組比較差異不大，可能與側凸類型的判斷主要關注點在影像學上脊柱側凸的整體觀，比較容易掌握。有研究表明，使用3D模型有助于復雜手術方案的確定，使手術更加直觀化、實物化、具體化［6］。一旦掌握上述知識，學生對治療的興趣和好奇心大增，再理解脊柱側凸的治療原則時就相對容易，這一觀點從實驗組學生在回答脊柱側凸手術固定融合節(jié)段的準確率顯著高于對照組的結果中得到進一步證實。該研究表明，利用3D打印模型輔助教學演示，具有較強的直觀性和生動性，能增進教學效果。所以，在住院醫(yī)師的教學中應用3D打印教學模型是一種行之有效的輔助方法，值得推廣應用。

3D打印教學模型雖然在一定程度上彌補了住院醫(yī)師對骨科疾病的感性認識，但3D打印教學模型也存在一些不足［7］。首先，3D打印教學模型在臨床教學上的應用尚剛開始，需要不斷地完善和改進［4］；其次，3D打印教學模型缺乏軟組織附著，無法完全真實的再現(xiàn)肌肉、血管和神經(jīng)的走形和分布［3］；再次，3D打印教學模型模擬手術操作與實際人體內(nèi)的操作還存在一定的差別［4］。

［1］李曙明，李萌，楊益民，等.3D打印及計算機輔助技術在骨科臨床教學中的應用探討—以復雜脊柱畸形治療為例［J］.中國醫(yī)學教育技術，2015，29（2）：191-194

［2］孔金海，鐘南哲，王君成，等.3D打印模型在臨床八年制情境教學中的應用［J］.基礎醫(yī)學教育，2015（10）：924-926

［3］楊長偉，何大為，陳自強，等.基于三維打印技術的骨科教學模型設計及教學實施體會［J］.中國醫(yī)學教育技術，2015，29（5）：550-552

［4］杜恒，周曉玲，尹思，等.3D打印技術在骨科臨床PBL教學中的應用［J］.西北醫(yī)學教育，2015（4）：701-704

［5］周悅，黃華興，王巍，等.3D打印技術在外科臨床教學中的應用［J］.南京醫(yī)科大學學報：社會科學版，2015（6）：504-506

［6］王棟，趙波，李鋒濤，等.上頸椎3 D打印模型在骨科規(guī)范化培訓教育中的應用［J］.中國繼續(xù)醫(yī)學教育，2015（19）：23-24

［7］李忠海，唐家廣，王華東，等.3D打印技術在骨科臨床教學中的應用初探［J］.中國醫(yī)學教育技術，2016，30（2）：198-200

Auxiliary role of 3D printing technology app lied in the teaching of scoliosis

Zhou Hua，Yu Miao，Liu Zhongjun
Peking University Third Hospital，Beijing100191，China

ObjectiveTo explore the auxiliary effect of3D printing technology in the teaching of scoliosis.MethodsWe selected 62 residents who received the standardized training of orthopedics in our hospital from April 2015 to April 2016 and divided them evenly into experimental group and control group.The conventional multimedia-assisted teaching was used in the control group while the conventionalmultimedia-assisted 3D printing model teaching was used in the experimental group.We compared the two groups in accuracy rate of scoliosis evaluation.A survey was conducted to evaluate the teaching outcomes.ResultsComparison of the accuracy rate of scoliosis assessment shows that the experimental group significantly outperformed the control group in terms of the accuracy rate of evaluation of the top vertebrae in scoliosis and the fixed fusion segments（P＜0.05）.The collected questionnaires show that the experimental group significantly outscored the control group in learning interest，learning efficiency，teacher-student interaction（P＜0.01），and teamwork ability（P＜0.05）.ConclusionThe auxiliary application of 3D printing technology can improve the effectiveness of scoliosis teaching.

3D printing；orthopedics；teaching；medical education

G434

A

1004-5287（2017）01-0067-03

2016-10-10

周華（1977-），男，武漢人，主治醫(yī)師，博士，主要研究方向：脊柱外科。

劉忠軍（1958-），男，北京人，教授，學士，主要研究方向：脊柱外科。電話：010-82267368；E-mail：liuzj＠m(xù)edmail.com.cn

【DOI】：10.13566／j.cnki.cmet.cn61-1317／g4.201701020