劉義杰，李雪峰

蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科，江蘇蘇州 215000

自我國卓越醫(yī)師的培養(yǎng)計(jì)劃執(zhí)行以來，多個(gè)試點(diǎn)已在臨床醫(yī)學(xué)的教學(xué)中取得了良好效果。然而，因骨科對(duì)操作性、動(dòng)手性等技能要求較高，且大多的理論知識(shí)較抽象，所涉及人體系統(tǒng)具有立體感及空間感較強(qiáng)的特征，而加大了骨科臨床教學(xué)的難度[1]。目前，骨科臨床教學(xué)多以傳統(tǒng)方式為主，既無法讓學(xué)生接受及理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，也無法有效提升其實(shí)踐的技能。在經(jīng)濟(jì)體制不斷完善的背景下，我國的計(jì)算機(jī)得到了迅猛發(fā)展，尤其是部分醫(yī)學(xué)軟件的開發(fā)及應(yīng)用，為骨科臨床教學(xué)發(fā)展提供了有利條件[2]。其中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（computer aided design, CAD）技術(shù)和快速成型（rapid prototyping, RP）技術(shù)已受到相關(guān)研究者關(guān)注，且研究結(jié)果顯示，在骨科臨床教學(xué)中，通過應(yīng)用CAD 技術(shù)、RP 技術(shù)聯(lián)合三維有限元分析的方式，可有效增強(qiáng)學(xué)生參與感，在縮短理論知識(shí)、實(shí)際問題差距的同時(shí)，不斷提升骨科教學(xué)質(zhì)量?；诖耍瑸榱诉M(jìn)一步研究CAD 技術(shù)、RP 技術(shù)聯(lián)合三維有限元分析對(duì)骨科臨床教學(xué)成績、實(shí)踐技能的影響，本研究以2021 年12 月—2022 年12 月于蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)的60 名學(xué)生為研究對(duì)象，科學(xué)分組后給予不同教學(xué)方式，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取本院臨床醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)的60 名學(xué)生，以隨機(jī)數(shù)表法分組為兩組：對(duì)照組（共30 名）采取以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)（problem-based learning, PBL）模式，觀察組（共30 名）以對(duì)照組為基礎(chǔ)，并采取CAD 技術(shù)、RP 技術(shù)聯(lián)合三維有限元分析進(jìn)行教學(xué)。其中，對(duì)照組男17 名，女13 名；年齡20～25 歲，平均（22.09±1.56）歲；測(cè)試成績87～98 分，平均（91.41±2.36）分。觀 察 組 男16 名，女14 名；年 齡21～24 歲，平 均（21.98±1.46）歲；測(cè)試成績86～97 分，平均（91.43±2.31）分。兩組學(xué)生在性別、年齡和測(cè)試成績方面對(duì)比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

教學(xué)內(nèi)容：以骨科臨床教學(xué)病例為依據(jù)制訂教學(xué)的方案，在選取時(shí)應(yīng)選擇癥狀相近典型的骨科疾病，而非某一單一的病種，如髖關(guān)節(jié)炎、髖臼骨折等。在編寫教學(xué)病例時(shí)，可寫2～3 例，內(nèi)容應(yīng)包括發(fā)病的機(jī)制、表現(xiàn)癥狀、初步鑒別及診斷、輔助性檢查、手術(shù)治療等。

對(duì)照組采取PBL 教學(xué)模式，詳細(xì)內(nèi)容為：①教師告知學(xué)生上課的內(nèi)容，讓其展開此類疾病理論知識(shí)預(yù)習(xí)工作，并自行采集患者床邊的病史，了解疾病相關(guān)?？萍绑w格檢查內(nèi)容，引導(dǎo)其查找有關(guān)的文獻(xiàn)及書籍。②教師在搜集整理病患信息的基礎(chǔ)上，編寫可提升學(xué)生臨床能力的實(shí)用性問題，向其告知臨床診療方法，鼓勵(lì)其發(fā)表自身對(duì)此類疾病見解及診療有效措施，以促進(jìn)其思維不斷發(fā)散。就教學(xué)全過程而言，教師只具備指引的作用，不應(yīng)干預(yù)學(xué)生交流探討過程。在組內(nèi)討論形成一致結(jié)果之后，教師給予指導(dǎo)并解答學(xué)生存在的疑惑及問題。③教師應(yīng)講述目前此疾病較為前沿的治療方法及手術(shù)方式，向?qū)W生提供相關(guān)的文獻(xiàn)及書籍。

觀察組以對(duì)照組為基礎(chǔ)，并采取CAD 技術(shù)、RP技術(shù)聯(lián)合三維有限元分析進(jìn)行教學(xué)，過程與對(duì)照組一致，區(qū)別在于：以骨科教學(xué)基本內(nèi)容為依據(jù)，在CAD 系統(tǒng)中輸入邊界曲線，根據(jù)CT 二維圖像結(jié)果，進(jìn)行重疊、拉伸及布爾運(yùn)算，得到三維模型；對(duì)所得三維模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其快速成形為標(biāo)準(zhǔn)的STL 圖形格式，在激光式快速成形機(jī)中輸入模型中相關(guān)內(nèi)容，所選原材料為涂覆熱熔膠紙，通過激光光學(xué)調(diào)制器，得到3D 骨科模型；以所得模型為依據(jù)，在研究病情、損傷機(jī)理的基礎(chǔ)上，向?qū)W生展示出個(gè)體化、細(xì)致詳盡的前沿治療方法及手術(shù)方式，如選擇及植入內(nèi)固定物、放置植骨塊形狀及大小、估算檀骨量、手術(shù)入路和復(fù)位的方法等，在增強(qiáng)學(xué)生客觀體驗(yàn)及直觀感受的同時(shí)，提高教學(xué)的效果。

1.3 觀察指標(biāo)

對(duì)比兩組學(xué)生考試成績、實(shí)踐技能?？荚嚦煽円岳碚撝R(shí)考核為主，包括骨科疾病定義、病因及機(jī)制、分型、診斷及治療的方案等內(nèi)容掌握程度，實(shí)踐技能包括病史詢問、?？茩z查及手術(shù)模擬等操作。兩項(xiàng)考核的總分均為50 分，分?jǐn)?shù)越高，說明學(xué)生的考試成績和實(shí)踐技能越好[3]。

對(duì)比兩組學(xué)生滿意度。從教學(xué)環(huán)境、互動(dòng)交流、學(xué)習(xí)興趣和知識(shí)掌握的效率4 個(gè)方面對(duì)學(xué)生的滿意度進(jìn)行評(píng)價(jià)，以打星方式來評(píng)價(jià)，分為非常滿意、一般滿意和不滿意3 個(gè)級(jí)別。其中，非常滿意為5 星，一般滿意為3 星，不滿意為1 星，滿意度=非常滿意率+一般滿意率。

對(duì)比兩組學(xué)生自我能力。從疾病病史詢問、體格檢查及診斷、治療方案選擇、臨床技能掌握方面對(duì)學(xué)生自我能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，總分為100 分，判定標(biāo)準(zhǔn)：差（＜60 分）、中（60～80 分）、優(yōu)（＞80 分），以中及優(yōu)在總?cè)藬?shù)中所占百分比表示學(xué)生的自我能力水平。

對(duì)比兩組學(xué)生問卷評(píng)分。以自制問卷作為評(píng)價(jià)依據(jù)，包括學(xué)習(xí)興趣、理解水平、教學(xué)啟發(fā)性、教學(xué)直觀性4 方面，各項(xiàng)分?jǐn)?shù)均為10 分，評(píng)分越高，說明學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣越濃厚、理解水平越高、教學(xué)的啟發(fā)性及直觀性越佳。

對(duì)比兩組教學(xué)質(zhì)量。以自制量表作為評(píng)價(jià)的依據(jù)，包括問題解決能力提升、思維能力增強(qiáng)、綜合素養(yǎng)提升、職業(yè)認(rèn)同增強(qiáng)4 方面，各維度評(píng)分范圍在0～100 分，分值和教學(xué)質(zhì)量呈正相關(guān)。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以（±s）表示，組間差異比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)（n）和百分比（%）來表示，組間差異比較采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)生考試成績、實(shí)踐技能對(duì)比

觀察組考試成績、實(shí)踐技能均顯著優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 兩組學(xué)生考試成績、實(shí)踐技能對(duì)比［(±s)，分］

表1 兩組學(xué)生考試成績、實(shí)踐技能對(duì)比［(±s)，分］

組別對(duì)照組（n=30）觀察組（n=30）t 值P 值考試成績42.97±2.76 48.04±1.66 10.792＜0.001實(shí)踐技能41.78±2.03 48.11±1.54 17.031＜0.001

2.2 兩組學(xué)生滿意度對(duì)比

觀察組滿意度較對(duì)照組明顯更高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組學(xué)生滿意度對(duì)比

2.3 兩組學(xué)生自我能力對(duì)比

與對(duì)照組相比，觀察組學(xué)生自我能力明顯更優(yōu)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表3。

表3 兩組學(xué)生自我能力對(duì)比

2.4 兩組學(xué)生問卷評(píng)分對(duì)比

與對(duì)照組相比，觀察組學(xué)生問卷評(píng)分明顯更優(yōu)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表4。

表4 兩組學(xué)生對(duì)教學(xué)的評(píng)價(jià)對(duì)比［(±s)，分］

表4 兩組學(xué)生對(duì)教學(xué)的評(píng)價(jià)對(duì)比［(±s)，分］

組別對(duì)照組（n=30）觀察組（n=30）t 值P 值學(xué)習(xí)興趣6.63±1.29 9.13±1.23 9.616＜0.001理解水平7.18±1.74 9.26±1.68 5.896＜0.001教學(xué)啟發(fā)性6.67±1.49 9.78±1.53 9.983＜0.001教學(xué)直觀性7.01±1.35 9.74±1.56 9.072＜0.001

2.5 兩組學(xué)生教學(xué)質(zhì)量對(duì)比

與對(duì)照組相比，觀察組教學(xué)質(zhì)量明顯更優(yōu)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表5。

表5 兩組學(xué)生教學(xué)質(zhì)量對(duì)比［(±s)，分］

表5 兩組學(xué)生教學(xué)質(zhì)量對(duì)比［(±s)，分］

組別對(duì)照組（n=30）觀察組（n=30）t 值P 值問題解決能力提升82.73±4.58 96.04±3.71 15.481＜0.001思維能力增強(qiáng)81.09±4.62 95.49±3.44 17.139＜0.001綜合素養(yǎng)提升80.87±4.78 96.42±3.59 17.833＜0.001職業(yè)認(rèn)同增強(qiáng)82.24±4.55 95.67±3.49 16.056＜0.001

3 討論

由于骨科臨床科學(xué)會(huì)涉及很多與人體解剖相關(guān)的內(nèi)容，高度結(jié)合了理論性及實(shí)踐性，且具有較強(qiáng)的專一性，對(duì)學(xué)生臨床解剖的能力有著極高要求[4]，倘若應(yīng)用死記硬背等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)和記憶，則會(huì)導(dǎo)致事倍功半的結(jié)果[5-6]。在骨科臨床教學(xué)實(shí)踐中，當(dāng)教師講述專業(yè)的理論知識(shí)、手術(shù)操作的步驟時(shí)，部分學(xué)生存在困惑、不感興趣等態(tài)度[7-8]，究其原因在于學(xué)生沒有足夠臨床經(jīng)驗(yàn)，在手術(shù)操作方面相對(duì)陌生，選擇手術(shù)方案時(shí)不具備全面判斷的能力，延長了學(xué)習(xí)的周期，也影響了教學(xué)的效果[9]。在眾多教課模式中，PBL 教學(xué)方法為外國使用較多的一種新型方式，其是以問題為基礎(chǔ)、教師為指導(dǎo)、探討為形式的模式[10]。將其與CAD 技術(shù)、RP 技術(shù)與三維有限元分析結(jié)合起來，并應(yīng)用到骨科臨床教學(xué)中，可取得良好成效。

本研究結(jié)果表明：觀察組考試成績、實(shí)踐技能均顯著優(yōu)于對(duì)照組（P＜0.05）；觀察組滿意度為96.67%，較對(duì)照組的76.67%明顯更高（P＜0.05）；與對(duì)照組相比，觀察組學(xué)生自我能力明顯更優(yōu)（P＜0.05）；與對(duì)照組相比，觀察組學(xué)生問卷評(píng)分明顯更優(yōu)（P＜0.05）；與對(duì)照組相比，觀察組教學(xué)質(zhì)量明顯更優(yōu)（P＜0.05）。說明在骨科臨床教學(xué)中聯(lián)合CAD技術(shù)、RP技術(shù)與三維有限元分析，可明顯增強(qiáng)學(xué)生教學(xué)成績、實(shí)踐技能及自我能力，并提高學(xué)生滿意度，這是因?yàn)橥ㄟ^聯(lián)合CAD 技術(shù)、RP 技術(shù)與三維有限元分析，可有效改善傳統(tǒng)教學(xué)遺留問題。隨著科技不斷發(fā)展、計(jì)算機(jī)的掃描技術(shù)及精度持續(xù)提升，臨床的工作人員可在建模軟件中導(dǎo)入術(shù)前CT掃描的數(shù)據(jù)，重建與生理結(jié)構(gòu)相似的集合化模型，并在模型上開展預(yù)手術(shù)的各項(xiàng)操作，增加了手術(shù)方案的容錯(cuò)率，而經(jīng)模擬手術(shù)之后的模型，可應(yīng)用生物力學(xué)的檢測(cè)方法對(duì)其手術(shù)方案進(jìn)行完善，提高方案的嚴(yán)謹(jǐn)性。與此同時(shí)，三維有限元分析具備力學(xué)全面測(cè)評(píng)的條件，且實(shí)驗(yàn)具備反復(fù)操作的優(yōu)勢(shì)，已被作為骨科的生物力學(xué)相關(guān)領(lǐng)域研究常用的方法，其與模型存在相輔相成的關(guān)系，能進(jìn)一步提升模型內(nèi)在的價(jià)值，有效解決動(dòng)手能力缺乏等實(shí)際性問題。將3D 打印的模型用于骨科臨床教學(xué)，可引導(dǎo)學(xué)生以大學(xué)學(xué)習(xí)的臨床知識(shí)為依據(jù)，對(duì)骨科有關(guān)疾病受傷原因、致病原理及病因類型進(jìn)行分析，在結(jié)合目前自身已儲(chǔ)存理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，制訂出骨科疾病對(duì)應(yīng)診療方案[11]。另外，通過在各類骨骼模型中開展手術(shù)模擬操作，可讓學(xué)生深刻理解骨科臨床疾患手術(shù)操作的方法，得到動(dòng)手實(shí)練機(jī)會(huì)，在實(shí)際操作中不斷激發(fā)其對(duì)骨科臨床的興趣。在直接觀察所制造的3D模型時(shí)，學(xué)生可認(rèn)識(shí)患者的病變部位、形態(tài)和結(jié)構(gòu)，在明確疾病種類的基礎(chǔ)上，應(yīng)用計(jì)算機(jī)內(nèi)適宜醫(yī)學(xué)處理的軟件進(jìn)行手術(shù)模擬操作，為選擇適宜手術(shù)入路、適宜尺寸固定物、植入方向及深度提供了有力保障，進(jìn)而提升了學(xué)生的實(shí)踐技能。通過教師向?qū)W生細(xì)致講解手術(shù)操作的步驟及神經(jīng)解剖知識(shí)點(diǎn)，可幫助學(xué)生有效結(jié)合理論、實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)抽象知識(shí)具體化的目標(biāo)，為教學(xué)成績提升奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[12]。

綜上所述，CAD 技術(shù)、RP 技術(shù)聯(lián)合三維有限元分析可對(duì)骨科臨床教學(xué)起到積極作用，能有效提升學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐技能，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)興趣及探索意識(shí)，提高教學(xué)的成效，值得廣泛應(yīng)用。