3D打印技術(shù)在中醫(yī)骨傷臨床專業(yè)型碩士脊柱手術(shù)PBL教學(xué)中的應(yīng)用

張向東，牛偉剛，王彬河南省洛陽正骨醫(yī)院洛陽研究生培養(yǎng)工作部，河南洛陽　471002

3D打印技術(shù)在中醫(yī)骨傷臨床專業(yè)型碩士脊柱手術(shù)PBL教學(xué)中的應(yīng)用

張向東，牛偉剛，王彬
河南省洛陽正骨醫(yī)院洛陽研究生培養(yǎng)工作部，河南洛陽471002

目的該研究通過比較觀察組和治療組理論考核成績(jī)、臨床操作技能考核成績(jī)、自我評(píng)價(jià)得分來觀察PBL教學(xué)法聯(lián)合3D打印技術(shù)在中醫(yī)骨傷臨床專業(yè)型研究生脊柱手術(shù)教學(xué)中的影響。 方法該研究選取該院2013級(jí)中醫(yī)骨傷臨床專業(yè)型研究生28名同學(xué)作為研究對(duì)象，隨機(jī)將其分為觀察組和對(duì)照組，每組各14名，男女比例相同。其中觀察組采取PBL教學(xué)法聯(lián)合3D打印技術(shù)進(jìn)行臨床教學(xué)，對(duì)照組采取傳統(tǒng)教學(xué)法進(jìn)行臨床教學(xué)。課程結(jié)束后，將觀察組和對(duì)照組的理論考核成績(jī)、臨床操作技能考核成績(jī)、自我評(píng)價(jià)得分用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行組間統(tǒng)計(jì)分析。 結(jié)果 該研究將觀察組和對(duì)照組的理論考核成績(jī)、臨床操作技能考核成績(jī)、自我評(píng)價(jià)得分用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行組間統(tǒng)計(jì)分析，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P＞0.05）。 結(jié)論應(yīng)用PBL教學(xué)法聯(lián)合3D打印技術(shù)對(duì)中醫(yī)骨傷臨床專業(yè)型碩士進(jìn)行脊柱手術(shù)教學(xué)效果顯著。

3D打印；PBL；教學(xué)；脊柱

［Abstract］Objective To observe the influence of PBL teaching method and 3D printing technology in the spinal operation PBL teaching for the clinical professional master of Chinese orthopedics and traumatology by comparing the theoretical examination results，clinical operational skill examination results and self-assessment scores.Methods 28 clinical professional masters of Chinese orthopedics and traumatology in 2013 were selected as the research objects and randomly divided into two groups with 14 cases in each，the observation group adopted PBL teaching method and 3D printing technology for clinical teaching，the control group adopted traditional teaching method for clinical teaching，at the end of the course，the theoretical examination results，clinical operational skill examination results and self-assessment scores of the two groups were statistically analyzed by independent-sample t test.Results The differences in the theoretical examination result，clinical operational skill examination result and self-assessment score between the two groups had statistical significance，P＞0.05. Conclusion The effect of PBL teaching method and 3D printing technology in the spinal operation teaching for the clinical professional master of Chinese orthopedics and traumatology is obvious.

［Key words］3D printing；PBL teaching；Spinal

以培養(yǎng)臨床實(shí)踐創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，以培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力為核心，以培養(yǎng)具備研究生學(xué)歷的高層次技能研發(fā)型人才和臨床專業(yè)技能創(chuàng)新型人才為重點(diǎn)的研究生教育是當(dāng)代中醫(yī)骨傷臨床專業(yè)型研究生教育的必然要求［1］。但傳統(tǒng)灌輸式課堂教育方法，使得學(xué)生只會(huì)被動(dòng)接受、死記硬背，缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考問題的能力，加之沒有動(dòng)手機(jī)會(huì)，缺乏實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，往往只會(huì)紙上談兵［2］。由于外科手術(shù)保護(hù)性醫(yī)療原則、手術(shù)較高的難度系數(shù)及手術(shù)無菌操作原則的要求，使得中醫(yī)骨傷臨床專業(yè)型碩士難得有直接動(dòng)手積累經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，這個(gè)問題在脊柱外科手術(shù)中表現(xiàn)尤為突出。PBL教學(xué)法聯(lián)合3D打印技術(shù)不失為中醫(yī)骨傷臨床專業(yè)型研究生脊柱手術(shù)教學(xué)的一種有益嘗試。

PBL教學(xué)法是以問題為中心的教學(xué)方法，它以學(xué)生為中心，授課教師為引導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生自身的綜合思維能力和解決問題能力［3］。3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ)，通過軟件將模型分解為打印機(jī)能夠理解的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，利用激光束、熱熔噴頭等將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料甚至細(xì)胞等材料逐層堆積黏結(jié)，直至成型［4］。近年來，醫(yī)療領(lǐng)域3D打印技術(shù)迅猛發(fā)展，在臨床中與CT三維重建技術(shù)緊密結(jié)合，制造出1∶1等大的人體結(jié)構(gòu)模型，能夠高度仿真患者傷情，為疾病的診療提供客觀的依據(jù)，脊柱外科亦如此［5］。

1　對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

選取該院2013級(jí)中醫(yī)骨傷臨床專業(yè)型研究生28名同學(xué)作為研究對(duì)象，其中男生20名，女生8名。隨機(jī)將其分為觀察組和對(duì)照組，每組各14名，男女比例相同。

1.2教學(xué)方法

觀察組與對(duì)照組學(xué)生接受基本接近的教學(xué)配套資源，教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)格按照大綱要求進(jìn)行。

1.2.1觀察組教學(xué)方法 ①采取PBL教學(xué)方式。授課前1周向觀察組成員傳達(dá)授課內(nèi)容，設(shè)置問題，要求觀察組成員利用知網(wǎng)、萬方等數(shù)據(jù)庫及圖書館查詢?cè)摬∠嚓P(guān)文獻(xiàn)資料。觀察組成員針對(duì)設(shè)置問題討論總結(jié)后，整理成PPT，并派代表進(jìn)行匯報(bào)。②打印案例3D模型。授課前獲取該病例影像學(xué)數(shù)據(jù)資料，經(jīng)專門軟件處理后，打印出3D模型［6］。③利用3D打印模型進(jìn)行手術(shù)操作。授課時(shí)，結(jié)合3D模型系統(tǒng)講解脊柱手術(shù)術(shù)式選擇，脊柱各節(jié)段進(jìn)釘點(diǎn)特征及辨認(rèn)技巧，螺釘型號(hào)的選擇，進(jìn)釘?shù)慕嵌燃吧疃取Ｊ谡n結(jié)束后，學(xué)員按手術(shù)操作流程進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，首先，在3D模型上確定各椎弓根的進(jìn)釘點(diǎn)，利用開口器在相應(yīng)進(jìn)釘點(diǎn)開口，再用錐子擴(kuò)釘?shù)溃缓笥锰结樚矫麽數(shù)栏鞅谑欠裢暾傩肼葆敚詈蟀惭b釘棒系統(tǒng)。操作完成后，拆除固定棒，螺釘不取出。將模型沿螺釘方向剖開，觀察釘?shù)狼闆r，檢查進(jìn)釘位置、角度、深度是否存在問題，再總結(jié)歸納經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

1.2.2對(duì)照組教學(xué)方法 采用傳統(tǒng)教學(xué)法進(jìn)行理論知識(shí)講解，利用視頻、標(biāo)本、圖譜等教學(xué)工具，盡可能加深學(xué)生記憶。

1.3觀察指標(biāo)

授課結(jié)束后，對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行測(cè)評(píng)。測(cè)評(píng)內(nèi)容包括專業(yè)理論考核和臨床實(shí)踐技能考核兩部分。其中專業(yè)理論考核滿分100分，考核內(nèi)容包括典型疾病的定義、生理病理研究、診斷分型、臨床表現(xiàn)、影像學(xué)研究、中西醫(yī)治療及康復(fù)研究進(jìn)展等理論知識(shí)及典型案例分析；臨床實(shí)踐技能考核滿分100分。要求兩組學(xué)員每人模擬置入5枚螺釘，觀察其成功率給予相應(yīng)分值。另外，分別對(duì)兩組學(xué)員進(jìn)行問卷調(diào)查進(jìn)行自我評(píng)價(jià)教學(xué)效果，內(nèi)容包括：自學(xué)能力、學(xué)習(xí)興趣、發(fā)現(xiàn)解決問題能力、理解能力、交流表達(dá)能力、臨床實(shí)踐操作能力等，每項(xiàng)最高10分。

1.4統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料采用（±s）進(jìn)行描述。組間比較，符合正態(tài)分布，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布，采用Maan-whitney U檢驗(yàn)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2　結(jié)果

2.1觀察組與對(duì)照組專業(yè)理論考核成績(jī)與臨床實(shí)踐技能考核成績(jī)比較分析

觀察組采用PBL教學(xué)法聯(lián)合3D打印技術(shù)學(xué)習(xí)后，其專業(yè)理論考核成績(jī)?yōu)椋?4.71±1.64）分，臨床實(shí)踐技能操作成績(jī)?yōu)椋?0.36±5.36）分；對(duì)照組采用傳統(tǒng)教學(xué)法學(xué)習(xí)后，其專業(yè)理論考核成績(jī)?yōu)椋?6.07±4.62）分，臨床實(shí)踐技能操作成績(jī)?yōu)椋?5.00±6.80）分。觀察組與對(duì)照組比較分析后，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；見表1。

表1　觀察組與對(duì)照組專業(yè)理論考核成績(jī)與臨床實(shí)踐技能考核成績(jī)比較

2.2觀察組與對(duì)照組自我評(píng)價(jià)比較分析

觀察組采用PBL教學(xué)法聯(lián)合3D打印技術(shù)學(xué)習(xí)后，其自學(xué)能力評(píng)分為 （8.14±1.23）分，學(xué)習(xí)興趣評(píng)分為（9.43±0.94）分，發(fā)現(xiàn)解決問題能力評(píng)分為（7.86±1.46）分，理解能力評(píng)分為（9.00±1.04）分，交流表達(dá)能力評(píng)分為（9.00±1.04）分，臨床實(shí)踐操作能力評(píng)分為（8.29±1.07）分；對(duì)照組采用傳統(tǒng)教學(xué)法學(xué)習(xí)后，其自學(xué)能力評(píng)分為（5.86±1.66）分，學(xué)習(xí)興趣評(píng)分為（6.29±1.54）分，發(fā)現(xiàn)解決問題能力評(píng)分為（6.14±1.23）分，理解能力評(píng)分為（6.71± 0.99）分，交流表達(dá)能力評(píng)分為（7.00±1.04）分，臨床實(shí)踐操作能力評(píng)分為（6.43±1.40）分。觀察組與對(duì)照組比較分析后，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表2。

表2　觀察組與對(duì)照組專業(yè)理論考核成績(jī)與臨床實(shí)踐技能考核成績(jī)比較

3　討論

3.1PBL教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)

PBL教學(xué)法是國際公認(rèn)的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，它強(qiáng)調(diào)將學(xué)習(xí)內(nèi)容置于有意義的問題情境中，通過小組成員合作共同解決實(shí)際問題，進(jìn)而了解、掌握所要學(xué)習(xí)的科學(xué)知識(shí)。該研究采用PBL教學(xué)法，根據(jù)教學(xué)大綱及臨床實(shí)際，在課前設(shè)置問題，讓學(xué)生以小組為單位，帶著問題查資料，上臨床聯(lián)系實(shí)際典型案例，將影像資料經(jīng)軟件處理后，制作3D打印實(shí)物模型，使學(xué)生能夠更直觀了解脊柱解剖結(jié)構(gòu)，分析疾病的病理機(jī)制、診斷分型、手術(shù)方案、手術(shù)操作方法，最后總結(jié)歸納分析。這使學(xué)生在臨床典型案例的診療實(shí)踐中培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)、思考、解決問題，提升了學(xué)習(xí)興趣和能力，培養(yǎng)了臨床創(chuàng)新思維能力［7］。

3.23D打印技術(shù)在脊柱手術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

脊柱解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部位較深，與脊髓、神經(jīng)等組織結(jié)構(gòu)毗鄰。其特殊的解剖結(jié)構(gòu)、部位、病理機(jī)制、概念相對(duì)抽象，學(xué)生不易理解。且其病設(shè)計(jì)多學(xué)科交融，學(xué)生掌握較困難。3D打印技術(shù)結(jié)合CT三維重建技術(shù)能夠高仿機(jī)體脊柱解剖結(jié)構(gòu)，為臨床教學(xué)提供直觀、立體、生動(dòng)的3D打印實(shí)物模型［8］。與傳統(tǒng)的圖譜、標(biāo)本、視頻等傳統(tǒng)教學(xué)法相比，根據(jù)影像學(xué)資料，運(yùn)用3D打印技術(shù)的脊柱實(shí)物模型再現(xiàn)了脊柱的三維形態(tài)結(jié)構(gòu)，為臨床教學(xué)提供更直觀的三維圖像信息，使學(xué)生對(duì)脊柱及其相關(guān)疾病的解剖、病理機(jī)制、診斷分型、手術(shù)方案的認(rèn)識(shí)更明了，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)脊解剖結(jié)構(gòu)的理解和記憶。

利用3D打印技術(shù)，再現(xiàn)患者病變區(qū)域的解剖特點(diǎn)，使得患者及其家屬能夠?qū)λ技膊∮兄庇^、全面的了解和認(rèn)識(shí)，能夠幫助醫(yī)患之間進(jìn)行更好地溝通交流。借助3D打印模型，醫(yī)生可以更好地與患者及其家屬進(jìn)行術(shù)前談話，讓患者清楚手術(shù)方案、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及術(shù)后的治療與康復(fù)。由此以來，患者及家屬增強(qiáng)了對(duì)疾病及手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了醫(yī)患雙方的信任，一定程度上有利于降低醫(yī)患糾紛的風(fēng)險(xiǎn)。

與傳統(tǒng)術(shù)前方案制定相比，3D打印的1∶1實(shí)物模型將患者的術(shù)區(qū)情況客觀、立體、生動(dòng)地展現(xiàn)在醫(yī)生面前，并根據(jù)手術(shù)的需要，打印不同的切面，更好地觀察特定區(qū)域的解剖特點(diǎn)，以便于制定個(gè)性化的手術(shù)方案［9］。脊柱椎弓根毗鄰脊髓、神經(jīng)、椎動(dòng)脈等重要解剖結(jié)構(gòu)，截骨的范圍、螺釘型號(hào)的選擇、進(jìn)釘?shù)慕嵌燃吧疃取?nèi)植物型號(hào)都需慎之又慎，不敢有絲毫大意。如若手術(shù)方法不當(dāng)或操作失誤，就會(huì)使釘棒系統(tǒng)的固定強(qiáng)度下降，甚至損傷脊髓、神經(jīng)、椎動(dòng)脈，造成大出血，甚至危及生命。手術(shù)醫(yī)生也能在3D打印實(shí)物模型上進(jìn)行模擬操作，能更好設(shè)計(jì)釘?shù)溃珳?zhǔn)把握置釘位置、方向、深度。也能根據(jù)患者個(gè)人脊柱解剖結(jié)構(gòu)，脊柱生物力學(xué)平衡特征，脊髓神經(jīng)的松弛度，椎前血管、肌肉牽拉度、心肺情況等選擇截骨范圍。亦能根據(jù)患者生物力學(xué)結(jié)構(gòu)選擇適合自己的個(gè)性化內(nèi)植物。也增加了手術(shù)操作的熟練程度，盡可能規(guī)避手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，減少醫(yī)患射線暴露的頻次。

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Application of 3D Printing Technology in Spinal Operation PBL Teaching for the Clinical Professional Master of Chinese Orthopedics and Traumatology

ZHANG Xiang-dong，NIU Wei-fang，WANG Bin
Luoyang Graduate Training Department，Luoyang Orthopedic-traumatological Hospital，Luoyang，Henan Province，471002 China

R687.3

A

1672-5654（2016）04（c）-0113-03

10.16659/j.cnki.1672-5654.2016.12.113

張向東（1986.9-），男，河南開封人，碩士研究生在讀，研究方向：中醫(yī)藥防治脊柱及骨關(guān)節(jié)相關(guān)疾病研究。

2016-01-26）