何 驍 田 云 鄒 康 肖勛剛

湖南省郴州市第一人民醫(yī)院關(guān)節(jié)外科 423000

骨科系統(tǒng)的教學(xué)一直以來是臨床教學(xué)的難點(diǎn)，教學(xué)效率的高低十分依賴學(xué)生的解剖知識基礎(chǔ)，對學(xué)生的三維空間想象能力要求較高。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是老師帶領(lǐng)學(xué)生查房、講解病例、查閱相關(guān)的影像學(xué)資料、使用PPT 講解等方式進(jìn)行教學(xué)。實(shí)際上，大部分醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)生不能直觀認(rèn)識骨骼系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)，對于涉及眾多不規(guī)則骨骼形態(tài)的復(fù)雜骨折及骨病更難以理解。問題驅(qū)動教學(xué)法(Problem-based learning,PBL)是以問題為中心，增強(qiáng)學(xué)生自主思維的一種新型教學(xué)模式，可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)習(xí)效率。而在骨科教學(xué)中，直觀的三維立體教學(xué)十分重要，對于剛接觸骨科的實(shí)習(xí)生，其解剖基礎(chǔ)不扎實(shí)，以問題為中心展開教學(xué)，固然可以增加學(xué)生的積極性，但仍然無法彌補(bǔ)三維立體認(rèn)知的不足。3D打印技術(shù)以數(shù)字模型數(shù)據(jù)為核心，以逐層打印形式，制造出與實(shí)物相同的模型，其可以根據(jù)課堂需要，打印相應(yīng)的骨骼解剖模型，給予醫(yī)學(xué)生最直觀的教學(xué)。本研究將3D打印技術(shù)應(yīng)用到PBL教學(xué)中，以剛剛進(jìn)入臨床的實(shí)習(xí)生為研究對象，探索3D打印技術(shù)在骨科教學(xué)中的應(yīng)用價值，具體報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年6—11月于我院實(shí)習(xí)的臨床專業(yè)5年制本科生60名, 采用整群隨機(jī)分組方式, 分為A、B兩組, 每組30人。A組男12人，女18人，年齡20～23歲；B組男14人，女16人，年齡20～24歲。兩組均為同一帶教老師授課，帶教老師為具備3年以上教學(xué)資歷的副主任醫(yī)師，教授課程時主題相同。兩組年齡分布及性別構(gòu)成等一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

1.2 教學(xué)模型的制作 從影像系統(tǒng)中調(diào)取髖關(guān)節(jié)假體松動、脛骨平臺骨折患者的CT數(shù)據(jù)資料，以DICOM模式導(dǎo)入mimics軟件中，生成等比例的3D骨骼模型，將數(shù)據(jù)以STL格式導(dǎo)入鴻泰HT-480S光固化樹脂3D打印機(jī)中，完成教學(xué)模型制作。見圖1、2。

圖1 假體 松動3D模型

圖2 脛骨平臺骨折3D模型

1.3 研究方法 選取髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體松動、脛骨平臺骨折作為教學(xué)專題，A組采取3D打印骨骼模型聯(lián)合PBL教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，B組采用單純PBL教學(xué)。老師帶教之前1周針對授課內(nèi)容提出問題，由實(shí)習(xí)生以小組為單位，以問題為中心，自行查閱相關(guān)資料、文獻(xiàn)。理論教學(xué)內(nèi)容主要包括疾病的臨床表現(xiàn)、診斷、解剖、疾病分型及治療方案等，技能教學(xué)內(nèi)容主要包含臨床患者的問診、體格檢查，技能操作如骨骼牽引、皮膚牽引等。每組每個教學(xué)內(nèi)容授課2個課時，每個課時2.5h。

帶教時A組針對相應(yīng)骨科疾病，選取典型患者的影像學(xué)資料制作對應(yīng)的3D模型，學(xué)生可以使用3D模型進(jìn)行相關(guān)骨科解剖知識的學(xué)習(xí)，如髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)的組成結(jié)構(gòu)以及重要解剖標(biāo)志的識別，還可以學(xué)習(xí)骨病的病理特征以及不同分型的相應(yīng)表現(xiàn)；對于骨折類型的3D模型，帶教老師還可以使用模型進(jìn)行手術(shù)演示，如骨折的復(fù)位、內(nèi)固定方式，解剖復(fù)位與功能復(fù)位的原則等。

B組以小講課為主要形式,帶教老師課前制作PPT，將相關(guān)知識點(diǎn)采取圖文結(jié)合的模式歸納于PPT上，課堂圍繞課前問題對疾病體察、診斷及鑒別診斷、治療方案、手術(shù)指征等進(jìn)行講解。授課時可以使用普通骨科教具模型進(jìn)行輔助授課。

1.4 評價指標(biāo) 教學(xué)完成后，分別進(jìn)行相應(yīng)的理論考試及技能操作考試檢查學(xué)生對相應(yīng)專題的掌握程度，理論考試包括選擇題及病例分析題，總分100分，技能考試包括體格檢查、骨科?？撇僮?總分100分，并對學(xué)生進(jìn)行授課滿意度的問卷調(diào)查(問卷信度0.75)，包括不滿意、一般、滿意三個選項(xiàng)，分別是2分、6分、10分，共計(jì)10個問題，滿分100分，由學(xué)生在授課完成后進(jìn)行匿名勾選。

2 結(jié)果

所有學(xué)生的理論考試采取閉卷考試模式，技能操作分?jǐn)?shù)嚴(yán)格按照操作評分表打分，教學(xué)滿意度問卷于最后課時發(fā)放，匿名填寫，當(dāng)堂全部回收。A組理論成績、操作成績以及教學(xué)滿意度均優(yōu)于B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 兩組理論成績、操作成績、教學(xué)滿意度比較分)

3 討論

3.1 骨科教學(xué)的難點(diǎn) 骨科是一門注重實(shí)踐的學(xué)科，知識點(diǎn)具有抽象性及整體性的特點(diǎn)，其學(xué)習(xí)重點(diǎn)在于解剖，如復(fù)雜骨折及骨病等經(jīng)常涉及疾病的分型及治療原理，根據(jù)疾病解剖的不同，存在多種不同的分型以及治療方案。而剛剛進(jìn)入臨床的實(shí)習(xí)生對于骨科的理解還停留在課本簡單記憶，若無法在實(shí)習(xí)階段對骨科強(qiáng)化認(rèn)識，對其后續(xù)的臨床工作影響較大。因此，探索高效、實(shí)際的骨科教學(xué)模式[1-2]，對于保證國家臨床人才的持續(xù)輸出至關(guān)重要。

傳統(tǒng)教學(xué)方式僅僅停留在字面表達(dá)，帶教老師通過口述以及制作PPT的方式對學(xué)生進(jìn)行“灌輸式”的教學(xué)，學(xué)生積極性低下，知識獲取效率極低，雖然花了大量的時間對知識點(diǎn)進(jìn)行“死記硬背”，卻難以將理論知識與實(shí)際結(jié)合，導(dǎo)致知識點(diǎn)掌握不透徹或者較易遺忘。

PBL教學(xué)模式是一種基于問題展開學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，作為一種新型的教學(xué)方法在臨床教學(xué)中被廣泛應(yīng)用。其改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式學(xué)生被動接受知識的模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃铀伎极@取知識，此種模式下，學(xué)生的積極性及課堂趣味性大大提高[3]，不僅可以有效加深學(xué)生對課本知識的理解，而且可以鍛煉學(xué)生自主思考以及創(chuàng)新批判的能力。目前該教學(xué)模式已經(jīng)成為我國醫(yī)學(xué)教育的熱點(diǎn)[4]，且PBL教學(xué)模式具備較好的相容性，因此可以和其他多種教學(xué)模式相結(jié)合[5]，取長補(bǔ)短，提升教學(xué)效果。

3.2 3D打印在骨科教學(xué)中的優(yōu)勢 雖然PBL教學(xué)模式可以有效地調(diào)動學(xué)生主動性，但仍然無法繞開骨科教學(xué)抽象性及立體性的特點(diǎn)，理論與實(shí)踐結(jié)合的程度低，無法有效滿足實(shí)習(xí)這一階段的學(xué)習(xí)要求。3D打印技術(shù)近來年興起于各個行業(yè)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，以患者的影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，打印出與實(shí)際結(jié)構(gòu)1∶1的解剖模型，最真實(shí)地將疾病形態(tài)還原至醫(yī)師眼前，目前已經(jīng)逐步應(yīng)用到教學(xué)之中，其可以將書本中平面的病例圖片具現(xiàn)化為課堂上的實(shí)物模型，學(xué)生可以利用模型對疾病進(jìn)行更深一步的學(xué)習(xí)。在當(dāng)下學(xué)校尸體解剖標(biāo)本不足的情況下[6]，3D打印的實(shí)物模型，可以很大程度起到替代作用。

在研究過程中，大部分學(xué)生認(rèn)為骨科學(xué)習(xí)過程枯燥且易遺忘，學(xué)習(xí)難度大，且所學(xué)習(xí)的知識與臨床實(shí)際不符，因此，學(xué)生的理論考試成績不理想，而本文結(jié)果表示，A組的理論考試成績明顯優(yōu)于B組。骨科教學(xué)過程離不開骨骼解剖模型和活體教具[7]，雖然傳統(tǒng)教學(xué)模式同樣可以提供解剖模型，但缺乏特異性，大部分學(xué)校只會準(zhǔn)備簡單的人體正常解剖模型或者簡單的骨病模型，無法提供復(fù)雜骨科疾病的異常模型，雖然能一定程度幫助理解知識點(diǎn)，但局限性較大，且容易固化學(xué)生思維，使其認(rèn)為這些疾病“只能是這樣”。而3D打印技術(shù)可直接選取相關(guān)影像數(shù)據(jù)，打印出最接近臨床實(shí)際的模型。在本文所選授課內(nèi)容中，脛骨平臺骨折的schatzker分型及假體松動髖臼側(cè)paprosky分型較為復(fù)雜，使用3D打印技術(shù)直接將各種分型打印出實(shí)物模型，可供學(xué)生仔細(xì)觀察總結(jié)，更直觀地理解這兩種疾病。比如通過觀察脛骨平臺骨折不平整的關(guān)節(jié)面和相關(guān)骨折特征，從而理解創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的機(jī)制以及不同內(nèi)固定治療方式的選擇理由。因此，3D打印模型輔助教學(xué)可以將理論知識從文字記憶轉(zhuǎn)化為立體記憶，最大限度地理解疾病特點(diǎn)，使學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握更加牢靠，提高考試成績。

課堂與臨床最大區(qū)別在于臨床需要掌握更多技能操作。我國醫(yī)學(xué)生在校學(xué)習(xí)時臨床操作機(jī)會極度匱乏，而在當(dāng)今醫(yī)患關(guān)系緊張的情況下，且骨科疾病患者往往伴隨著強(qiáng)烈的疼痛或其他不適感，實(shí)習(xí)生因經(jīng)驗(yàn)不足而操作不當(dāng)易導(dǎo)致醫(yī)患矛盾加劇。通過使用3D打印模型模擬實(shí)際操作如骨折復(fù)位、骨骼牽引、體格檢查等，直接展示治療原理以及體格檢查的陽性體征的機(jī)制，讓學(xué)生明白為什么這樣查？為什么這樣治？而不是簡單的“依葫蘆畫瓢”卻不理解其原理，有效地提高了學(xué)生對技能操作的理解力以及熟練度，對于以后從事外科系統(tǒng)工作的學(xué)生尤為重要。本文中A組的操作成績均優(yōu)于B組，提示3D打印技術(shù)輔助教學(xué)可以有效地提升學(xué)生的技能操作能力，促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。研究表明[8-10]3D打印聯(lián)合PBL教學(xué)模式在其他外科類學(xué)科如整復(fù)外科、肝膽外科、心血管外科等非骨科系統(tǒng)外科的教學(xué)中，同樣可以起到提升教學(xué)效果的作用。并且，在滿意度調(diào)查中，A組明顯優(yōu)于B組。3D打印技術(shù)屬于新興事物，其本身就可以很好地吸引學(xué)生的興趣，且實(shí)物教學(xué)對比簡單的PPT加書本模式，學(xué)生可以擁有更多的動手機(jī)會，老師對于知識點(diǎn)講解也將更加生動透徹，課堂氣氛活躍，明顯提高了教學(xué)效果。

3.3 缺陷與不足 目前，3D打印技術(shù)尚處于起步階段，在我國主要應(yīng)用于疾病治療前的指導(dǎo)和規(guī)劃，且費(fèi)用較為昂貴，暫未進(jìn)入醫(yī)保政策。在課堂上使用3D打印進(jìn)行講課，可以有效幫助學(xué)生理解知識點(diǎn)，但其仍只能針對一個典型疾病進(jìn)行講課，若對每種疾病進(jìn)行打印，其產(chǎn)生的教學(xué)成本對于大部分高校來說難以承受。另一方面，在骨科系統(tǒng)中，骨骼結(jié)構(gòu)是主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但肌肉、韌帶等軟組織疾病仍然是骨科學(xué)的重要部分，但3D打印不論是在打印技術(shù)還是材料特質(zhì)等方面，暫時無法打印出具備軟組織特點(diǎn)的模型。

綜上所述，3D打印聯(lián)合PBL教學(xué)模式可以充分提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對知識的理解程度以及實(shí)踐能力，全面提高教學(xué)效果，但其仍然受經(jīng)費(fèi)及本身材料特點(diǎn)的限制，目前無法大范圍普及和全課時適用，相信隨著技術(shù)的更新以及成本下降，其可以充分地應(yīng)用到臨床教學(xué)中來，以此促進(jìn)我國醫(yī)療教育事業(yè)的發(fā)展，為國家培養(yǎng)更多的醫(yī)療人才。