3D打印技術在中醫骨傷臨床專業型碩士脊柱手術PBL教學中的應用

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

3D打印技術在中醫骨傷臨床專業型碩士脊柱手術PBL教學中的應用

張向東，牛偉剛，王彬
河南省洛陽正骨醫院洛陽研究生培養工作部，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、臨床操作技能考核成績、自我評價得分來觀察PBL教學法聯合3D打印技術在中醫骨傷臨床專業型研究生脊柱手術教學中的影響。 方法該研究選取該院2013級中醫骨傷臨床專業型研究生28名同學作為研究對象，隨機將其分為觀察組和對照組，每組各14名，男女比例相同。其中觀察組采取PBL教學法聯合3D打印技術進行臨床教學，對照組采取傳統教學法進行臨床教學。課程結束后，將觀察組和對照組的理論考核成績、臨床操作技能考核成績、自我評價得分用獨立樣本t檢驗進行組間統計分析。 結果 該研究將觀察組和對照組的理論考核成績、臨床操作技能考核成績、自我評價得分用獨立樣本t檢驗進行組間統計分析，差異均具有統計學意義 （P＞0.05）。 結論應用PBL教學法聯合3D打印技術對中醫骨傷臨床專業型碩士進行脊柱手術教學效果顯著。

3D打印；PBL；教學；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

以培養臨床實踐創新能力為出發點，以培養創新思維和創新能力為核心，以培養具備研究生學歷的高層次技能研發型人才和臨床專業技能創新型人才為重點的研究生教育是當代中醫骨傷臨床專業型研究生教育的必然要求［1］。但傳統灌輸式課堂教育方法，使得學生只會被動接受、死記硬背，缺乏主動學習和思考問題的能力，加之沒有動手機會，缺乏實戰經驗，往往只會紙上談兵［2］。由于外科手術保護性醫療原則、手術較高的難度系數及手術無菌操作原則的要求，使得中醫骨傷臨床專業型碩士難得有直接動手積累經驗的機會，這個問題在脊柱外科手術中表現尤為突出。PBL教學法聯合3D打印技術不失為中醫骨傷臨床專業型研究生脊柱手術教學的一種有益嘗試。

PBL教學法是以問題為中心的教學方法，它以學生為中心，授課教師為引導，充分發揮學生自身的綜合思維能力和解決問題能力［3］。3D打印技術是一種快速成型技術，以計算機三維設計模型為基礎，通過軟件將模型分解為打印機能夠理解的三維坐標數據，利用激光束、熱熔噴頭等將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料甚至細胞等材料逐層堆積黏結，直至成型［4］。近年來，醫療領域3D打印技術迅猛發展，在臨床中與CT三維重建技術緊密結合，制造出1∶1等大的人體結構模型，能夠高度仿真患者傷情，為疾病的診療提供客觀的依據，脊柱外科亦如此［5］。

1　對象與方法

1.1研究對象

選取該院2013級中醫骨傷臨床專業型研究生28名同學作為研究對象，其中男生20名，女生8名。隨機將其分為觀察組和對照組，每組各14名，男女比例相同。

1.2教學方法

觀察組與對照組學生接受基本接近的教學配套資源，教學內容嚴格按照大綱要求進行。

1.2.1觀察組教學方法 ①采取PBL教學方式。授課前1周向觀察組成員傳達授課內容，設置問題，要求觀察組成員利用知網、萬方等數據庫及圖書館查詢該病相關文獻資料。觀察組成員針對設置問題討論總結后，整理成PPT，并派代表進行匯報。②打印案例3D模型。授課前獲取該病例影像學數據資料，經專門軟件處理后，打印出3D模型［6］。③利用3D打印模型進行手術操作。授課時，結合3D模型系統講解脊柱手術術式選擇，脊柱各節段進釘點特征及辨認技巧，螺釘型號的選擇，進釘的角度及深度。授課結束后，學員按手術操作流程進行實訓，首先，在3D模型上確定各椎弓根的進釘點，利用開口器在相應進釘點開口，再用錐子擴釘道，然后用探針探明釘道各壁是否完整，再旋入螺釘，最后安裝釘棒系統。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，觀察釘道情況，檢查進釘位置、角度、深度是否存在問題，再總結歸納經驗教訓。

1.2.2對照組教學方法 采用傳統教學法進行理論知識講解，利用視頻、標本、圖譜等教學工具，盡可能加深學生記憶。

1.3觀察指標

授課結束后，對兩組學生進行測評。測評內容包括專業理論考核和臨床實踐技能考核兩部分。其中專業理論考核滿分100分，考核內容包括典型疾病的定義、生理病理研究、診斷分型、臨床表現、影像學研究、中西醫治療及康復研究進展等理論知識及典型案例分析；臨床實踐技能考核滿分100分。要求兩組學員每人模擬置入5枚螺釘，觀察其成功率給予相應分值。另外，分別對兩組學員進行問卷調查進行自我評價教學效果，內容包括：自學能力、學習興趣、發現解決問題能力、理解能力、交流表達能力、臨床實踐操作能力等，每項最高10分。

1.4統計方法

采用SPSS19.0統計軟件進行數據統計分析，計量資料采用（±s）進行描述。組間比較，符合正態分布，采用獨立樣本t檢驗，不符合正態分布，采用Maan-whitney U檢驗。檢驗水準α=0.05。

2　結果

2.1觀察組與對照組專業理論考核成績與臨床實踐技能考核成績比較分析

觀察組采用PBL教學法聯合3D打印技術學習后，其專業理論考核成績為（94.71±1.64）分，臨床實踐技能操作成績為（90.36±5.36）分；對照組采用傳統教學法學習后，其專業理論考核成績為（86.07±4.62）分，臨床實踐技能操作成績為（75.00±6.80）分。觀察組與對照組比較分析后，差異均具有統計學意義（P＞0.05）；見表1。

表1　觀察組與對照組專業理論考核成績與臨床實踐技能考核成績比較

2.2觀察組與對照組自我評價比較分析

觀察組采用PBL教學法聯合3D打印技術學習后，其自學能力評分為 （8.14±1.23）分，學習興趣評分為（9.43±0.94）分，發現解決問題能力評分為（7.86±1.46）分，理解能力評分為（9.00±1.04）分，交流表達能力評分為（9.00±1.04）分，臨床實踐操作能力評分為（8.29±1.07）分；對照組采用傳統教學法學習后，其自學能力評分為（5.86±1.66）分，學習興趣評分為（6.29±1.54）分，發現解決問題能力評分為（6.14±1.23）分，理解能力評分為（6.71± 0.99）分，交流表達能力評分為（7.00±1.04）分，臨床實踐操作能力評分為（6.43±1.40）分。觀察組與對照組比較分析后，差異均具有統計學意義（P＞0.05），見表2。

表2　觀察組與對照組專業理論考核成績與臨床實踐技能考核成績比較

3　討論

3.1PBL教學法的優勢

PBL教學法是國際公認的以學生為中心的教學方法，它強調將學習內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際問題，進而了解、掌握所要學習的科學知識。該研究采用PBL教學法，根據教學大綱及臨床實際，在課前設置問題，讓學生以小組為單位，帶著問題查資料，上臨床聯系實際典型案例，將影像資料經軟件處理后，制作3D打印實物模型，使學生能夠更直觀了解脊柱解剖結構，分析疾病的病理機制、診斷分型、手術方案、手術操作方法，最后總結歸納分析。這使學生在臨床典型案例的診療實踐中培養了發現、思考、解決問題，提升了學習興趣和能力，培養了臨床創新思維能力［7］。

3.23D打印技術在脊柱手術教學中的應用

脊柱解剖結構復雜，部位較深，與脊髓、神經等組織結構毗鄰。其特殊的解剖結構、部位、病理機制、概念相對抽象，學生不易理解。且其病設計多學科交融，學生掌握較困難。3D打印技術結合CT三維重建技術能夠高仿機體脊柱解剖結構，為臨床教學提供直觀、立體、生動的3D打印實物模型［8］。與傳統的圖譜、標本、視頻等傳統教學法相比，根據影像學資料，運用3D打印技術的脊柱實物模型再現了脊柱的三維形態結構，為臨床教學提供更直觀的三維圖像信息，使學生對脊柱及其相關疾病的解剖、病理機制、診斷分型、手術方案的認識更明了，強化了學生對脊解剖結構的理解和記憶。

利用3D打印技術，再現患者病變區域的解剖特點，使得患者及其家屬能夠對所患疾病有直觀、全面的了解和認識，能夠幫助醫患之間進行更好地溝通交流。借助3D打印模型，醫生可以更好地與患者及其家屬進行術前談話，讓患者清楚手術方案、手術風險及術后的治療與康復。由此以來，患者及家屬增強了對疾病及手術風險的認識，增強了醫患雙方的信任，一定程度上有利于降低醫患糾紛的風險。

與傳統術前方案制定相比，3D打印的1∶1實物模型將患者的術區情況客觀、立體、生動地展現在醫生面前，并根據手術的需要，打印不同的切面，更好地觀察特定區域的解剖特點，以便于制定個性化的手術方案［9］。脊柱椎弓根毗鄰脊髓、神經、椎動脈等重要解剖結構，截骨的范圍、螺釘型號的選擇、進釘的角度及深度、內植物型號都需慎之又慎，不敢有絲毫大意。如若手術方法不當或操作失誤，就會使釘棒系統的固定強度下降，甚至損傷脊髓、神經、椎動脈，造成大出血，甚至危及生命。手術醫生也能在3D打印實物模型上進行模擬操作，能更好設計釘道，精準把握置釘位置、方向、深度。也能根據患者個人脊柱解剖結構，脊柱生物力學平衡特征，脊髓神經的松弛度，椎前血管、肌肉牽拉度、心肺情況等選擇截骨范圍。亦能根據患者生物力學結構選擇適合自己的個性化內植物。也增加了手術操作的熟練程度，盡可能規避手術風險，減少醫患射線暴露的頻次。

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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：中醫藥防治脊柱及骨關節相關疾病研究。

2016-01-26）