摘 要：目的" 研究計算機輔助設計（CAD）技術及快速成型（RP）技術聯(lián)合PBL教學法在骨科教學工作中應用效果。方法" 選擇2022～2023學年在南京醫(yī)科大學附屬泰州市人民醫(yī)院骨科實習的80名臨床醫(yī)學生，隨機分為觀察組（40名）與對照組（40名），觀察組采取CAD-RP 技術聯(lián)合PBL 的教學方法，對照組則選擇傳統(tǒng)的 PBL教學法。在常規(guī)課程學習結束后開展出科考核和教學的滿意度調查。結果" 觀察組出科專業(yè)理論考試得分（83.42±4.84）分、技能考試得分（78.68±6.28）分，均明顯高于對照組的理論考試成績（78.62±5.12）分與技能（72.42±7.46）分，差異有統(tǒng)計學意義（t=4.31、4.06，Plt;0.05）。滿意度調查問卷結果顯示，觀察組認為本組教師所采用的教學方法在提高學習興趣、增強自我學習能力、促進臨床思維能力提升和提高知識應用水平等方面優(yōu)于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義（Plt;0.05）。結論" "CAD-RP 技術聯(lián)合PBL教學法可以提高實習生的理論成績和臨床實踐操作水平，同時對臨床教學的滿意度提升也有所幫助。

關鍵詞： 計算機輔助設計；快速成型；骨科；臨床教學；PBL

中圖分類號：G642.4，R4 " " 文獻標志碼：B 文章編號：1671-0142（2024）06-0089-04

骨外科屬于實踐操作要求高的學科，一方面其理論知識大多較為抽象且理解困難，另一方面涉及的人體骨骼組織多，空間立體感較強，在我們臨床教學工作中具有一定難度[1]。傳統(tǒng)的臨床教學模式是以教師為主體，課堂中大多采用PPT 授課。學生們以聽課為主，缺乏主動學習的動力，并且對于問題的分析能力欠缺，對專業(yè)知識的掌握也不牢固。以問題為導向的PBL教學模式把學生作為教學活動的主體，圍繞具體的病例鼓勵學生展開討論學習，老師在其中更多地起到指導作用 [2]。這種教學模式側重加強學生的自主學習能力，將臨床實際需求與課本內容相結合，可以激發(fā)學生們的學習興趣，提高臨床水平。但PBL教學法也存在不足，學生需要花費大量的時間查閱文獻，自主學習課堂討論的內容。而且，骨外科還是一門專業(yè)性很強的學科，臨床教學中如果沒有足夠的三維立體案例展示容易導致學生對抽象的概念缺乏深入理解，對于知識的掌握欠佳。

隨著人工智能及3D打印技術的進步， CAD技術及RP 技術（簡稱為 CAD-RP 技術）越來越為人們所關注。通過CAD-RP 技術，醫(yī)學的解剖圖像可以做到體外再現(xiàn)，并且進行“可視化”的模擬操作，帶動了臨床教學工作快速發(fā)展。為更加生動、形象地講解骨科知識，提高骨科教學質量，本次骨科教學研究中采取CAD-RP 技術聯(lián)合PBL教學方法，并對教學的效果進行評估，希望能夠豐富骨科的臨床教學手段。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取 2022～2023 年度在南京醫(yī)科大學附屬泰州市人民醫(yī)院骨科實習的80名臨床醫(yī)學專業(yè)學生，其中46人為男生，34 人為女生；年齡范圍是20～24歲，平均（22.4±0.8）歲。按隨機數(shù)字表法分為觀察組（采用CAD-RP技術聯(lián)合PBL教學法）與對照組（采用傳統(tǒng)的講授式PBL教學法），每組各 40人。納入標準：（1）完成骨科規(guī)定的教學時間；（2）保證參加所有授課及培訓；（3）愿意參加此次研究，并完成問卷調查。 排除標準：（1）因故未能全程參與骨科學習或中途退出者；（2）因各種原因缺課，不能參加實訓操作者；（3）拒絕參加研究者。

1.2 研究方法

1.2.1 教學內容 參照南京醫(yī)科大學實習大綱中的要求制定好教學方案，選取骨科典型疾病，例如：膝關節(jié)骨性關節(jié)炎、股骨頭缺血性壞死、先天性髖關節(jié)發(fā)育不良等。選擇3～4個典型病例作為教學案例，其中內容應包括疾病發(fā)病因素、癥狀體征、檢驗檢查、診斷治療及手術方案等。

1.2.2 教學方法 （1）對照組：老師提前準備病例布置教學任務，讓學生自行查找文獻，學習該疾病的相關知識，并前往患者床邊進行病史問詢、?？撇轶w與影像資料的閱片。學生們組織開展小組討論，對疾病進行分析診斷，并做出診療計劃。在整個教學過程中，老師可以啟發(fā)學生們去查找相關書籍、文獻，指正診療過程中發(fā)生的錯誤，解答同學們存在的疑惑，但不干預學生們的交流探討。（2）觀察組：教學過程與對照組基本一致，不同之處在于老師指導、解答后，會通過CAD技術演示骨骼系統(tǒng)的三維形態(tài)學特征，并借助制作好的3D打印模型，結合患者影像資料進行教學。學生可對模型進行多角度的觀察并進行相關操作（如圖1）。老師可在模型上演示常規(guī)手術操作，并講解過程，讓學生直觀感受模擬手術中的細節(jié)及重點。兩組學員均是接受本科室同一組高年資老師授課。

1.3 考核方法 在完成臨床學習后，會進行一次出科考試。該考試主要由兩個部分組成：骨科學理論知識測試和臨床技能操作評估，每個部分滿分為100分。理論部分涵蓋骨科常見疾病的病理機制、診斷流程及治療策略等內容。而臨床技能評估則側重于考察學生的病史采集、體格檢查以及基本手術技巧等方面的能力?？荚囍螅€將通過匿名問卷的方式對學生進行教學滿意度調查，該調查旨在從提高學習興趣、增強自我學習能力、促進臨床思維能力提升和提高知識應用水平這四個方面評估教學效果，每個維度各25分，總計100分。滿意度評估結果分為：滿意（80～100分）、一般（60～79分）和不滿意（低于60分）。

1.4 統(tǒng)計學方法 使用SPSS 26.0軟件對收集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。連續(xù)變量以（X±S）的形式表示，并利用成組t檢驗進行兩組間的比較；分類變量則以百分比的形式表示，并采用卡方（ X2 ）檢驗來進行對比分析。Plt;0.05 時表明存在統(tǒng)計學上的顯著差異。

2 結果

2.1 一般資料 觀察組和對照組在年齡和性別上的差異沒有統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），因此具有可比性；此外，在實習開始前，兩組學生的模擬考試成績也不存在顯著差異（Pgt;0.05）。詳情見表1。

2.2 出科考核成績 觀察組的兩項出科考核成績均高于對照組，差異明顯，有統(tǒng)計學意義（Plt; 0.05），見表 2。

2.3 教學滿意度評價 觀察組的教學滿意度明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（Plt;0.05），見表3。

3 討論

骨外科是一個實踐性非常強的學科，對于臨床經驗不足的實習生來說，僅僅通過書本知識和短時間的臨床教學很難掌握學習的要點。在過去的臨床實習帶教中我們以教師講解、學生聽課為主，灌輸式教育較多，學生們發(fā)揮主觀能動性機會不多，課堂效率不高。另外，實習同學缺乏臨床經驗，在處理真實臨床病例時很難根據(jù)實際病情展開分析，也不能熟練實施有效臨床操作，查閱文獻資料也缺乏方向性。PBL教學法倡導以問題為切入口，能夠充分調動學生們自主解決問題的積極性，提升發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力，是目前比較受歡迎的教學方式之一。盡管PBL教學模式在過去對骨科臨床教育起到了一定作用，但隨著教學需求的變化，這種模式逐漸顯示出其局限性，已不足以全面解決當前的問題。骨科疾病涉及復雜的骨骼肌肉系統(tǒng)，其形態(tài)具有三維動態(tài)特性，這要求學生必須具備較強的空間想象能力。如果學生無法在三維空間中理解和把握這些變化，那么他們對這類疾病的認識可能僅限于表面層次，難以深入理解其發(fā)病機理及其發(fā)展過程，進而導致全面掌握這些疾病變得極為困難[3]。鑒于此，我們將PBL教學模式與CAD-RP技術相結合，應用于現(xiàn)場模擬教學中，有效激發(fā)了學生的主動參與意識，并取得了顯著的教學成果。

CAD及人工智能技術的興起，使得信息科學在生命科學領域的應用迅速普及。通過CAD系統(tǒng)，醫(yī)學的解剖圖像可以做到體外再現(xiàn)，并且進行“可視化”的模擬操作，節(jié)約了大量醫(yī)學教育資源，提高了臨床教學的效率，成為當今醫(yī)學教育發(fā)展的重要方向[4]。相比于常規(guī)的教學方法來說，CAD-RP技術聯(lián)合PBL教學法更具優(yōu)點。一方面，學員可以將研究對象的 CT 掃描數(shù)據(jù)導入軟件進行建模，重建出骨骼的三維模型進行形態(tài)學測量，并且還能夠將手術方案在CAD系統(tǒng)中的模型上進行模擬操作。另一方面，通過打印出骨骼組織的3D模型，可以將平面的影像資料立體化，具有非常強的可視性，能夠激發(fā)學生的學習熱情，提升學習效率，為骨科專科能力的培養(yǎng)提供了更好的教學資源[5] 。這種教學方法進一步解決了初學者通常面臨的解剖知識理解不足、手術實踐機會少等一系列問題，增強了學生的直觀理解和動手能力。學生使用3D打印骨骼模型模擬對患者進行外科手術，也能夠在客觀上緩解高校人體標本來源短缺的現(xiàn)實問題，極大地節(jié)省了寶貴的教學資源。本研究中，將CAD-RP 技術結合PBL的教學模式應用于骨科臨床教學，改變了以往僅僅依靠普通影像學資料的局限性，能夠給學生展現(xiàn)研究對象的三維形態(tài)學特征，并完成測量、模擬手術操作等任務。實習同學可以運用所學的理論知識，在患者床邊收集病史，進行體檢，增強溝通能力和疾病判斷能力。然后，結合CAD-RP技術，再現(xiàn)骨組織的三維形態(tài)，并對學習內容進行反饋、總結和討論。研究結果證實，該教學方法能顯著提高骨科實習生的滿意度，提高相關理論和技能操作考試成績，取得良好的教學效果。

CAD-RP 技術代表了比較前沿的科技水準，但其在臨床教學中的應用起步較晚，仍有不足之處：（1） 3D打印技術成本高，同時3D打印技術的安全性和監(jiān)管是另一個需要考慮的問題，因為很少有研究評估這種技術和物理產品的潛在風險。（2）CAD-RP 技術構建的骨骼立體模型雖然便于觀察學習，但是無法反映出真實人體組織的血管、神經等結構層次，對于臨床手術中經常碰到的軟組織解剖結構問題無法體現(xiàn)，需要合理引導學生應用該技術。（3） 3D打印實物模型的時間取決于打印模型的結構大小及構造組成。這可能會影響其在臨床實際教學應用中的及時性，延長學生在骨科學習的周期，降低了培養(yǎng)效率[6]。

根據(jù)本研究成果，CAD-RP 技術聯(lián)合PBL教學方法在骨科的臨床教學中能夠發(fā)揮積極作用。此教學法有助于提高學生參與臨床教學的積極性，拓寬學習視野，激發(fā)其學習興趣，取得了不錯的效果。盡管目前CAD-RP 技術算不上最新，PBL教學模式也不算完美，但兩者結合的教學模式在骨科臨床教學領域仍將具有一席之地。作為臨床教育者，我們需要在掌握傳統(tǒng)教學方法的基礎上，進一步學習新的臨床技術，適應新形勢下臨床教學的要求。

參考文獻：

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（責任編輯 楊荔晴）

Application of Computer Aided Design and Rapid Prototyping Combined with PBL Teaching Method in

Orthopedic Clinical Teaching

MEI Xiao-liang， FAN Lin， CHEN Yan， HUANG Ai-bing

（The Affiliated Taizhou People's Hospital of Nanjing Medical University， Taizhou Jiangsu 225300， China）

Abstract： Objective To explore the application effect and feasibility of CAD technology and RP technology combined with PBL teaching method in orthopedic clinical teaching. Methods A total of 80 clinical medicine students practicing in the Department of Orthopedics， Affiliated Taizhou People's Hospital of Nanjing Medical University in the academic year 2022～2023 were randomly divided into the observation group （40） and the control group （40）. The observation group adoptedthe combination of CAD-RP technology and PBL teaching method， while the control group adopted the traditional PBL teaching method. After the completion of the course， regular entrance examination and teaching satisfaction survey will be carried out." Results The observation group's theoretical exam scores （83.42±4.84） and skill exam scores （78.68±6.28） were significantly higher than the control group’s theoretical exam scores （78.62±5.12） and skill scores （72.42±7.46）， with statistical significance （t=4.31、4.06， Plt;0.05）. The satisfaction survey questionnaire results show that the observation group believes that the teaching methods adopted by the teachers in this group are more satisfactory than the control group in enhancing learning interest，enhancing self-learning ability，enhancing clinical thinking，and enhancing knowledge application ability，with statistical significance（Plt;0.05）.Conclusion The combination of CAD-RP technology and PBL teaching method can significantly improve the theoretical and practical abilities of interns， while also increasingtheir satisfaction with the clinical teacher’s teaching work.

Key words： computer aided design; rapid prototyping; Orthopedics; clinical teaching; PBL