三維有限元技術在創傷骨科教學中的應用和優勢

劉剛

[摘要] 目的 就三維有限元技術在創傷骨科教學中的應用價值進行研究。方法 隨機選取某一班級的50名學生作為研究對象，并選取踝骨骨折這一章節內容作為教學內容，對所有學生進行隨機分組，其中25名對照組學生采取傳統的X線聯合模型組織的授課模式來進行教學，25名觀察組的學生在此基礎上采用三維有限元技術來進行教學，所有授課過程均由同一名教授來進行，在授課完成之后對兩組學生們進行理論考試與實踐考試，并且就兩組學生的考試成績進行對比分析。結果 該次研究中觀察組學生們的理論考試成績以及實踐操作成績要顯著高于對照組學生（P<0.05）。結論 在進行創傷骨科教學過程中借助于三維有限元技術的應用，能夠取得良好的教學效果，并促進學生們的理論知識掌握程度得到進一步的提升，值得應用跟推廣。

[關鍵詞] 三維有限元技術;創傷骨科;教學

[中圖分類號] R68 [文獻標識碼] A [文章編號] 1672-5654（2018）08（b）-0141-02

近年來我國的數字骨科學得到了一定程度的發展，并具備有良好的臨床應用價值以及發展前景。通過三維有限元技術這一數字骨科學技術的應用，其還具備有簡單優越的性能[1]。在具體的骨科創傷教學過程中借助于三維有限元技術，還能夠將復雜骨折的損傷機制以及治療過程形象的展示給學生們，從而給予創新臨床教學模式提供一些新穎有效的教學手段與教學思路。在該次研究中主要就50名醫學院的骨科學生作為研究對象，并且就三維有限元技術在骨科創傷教學中的應用價值進行了研究，報道如下。

1? 資料與方法

1.1? 對象與方法

隨機抽取某一教授所帶的班級中的50名學生作為研究對象，并將踝骨骨折作為教學內容。進行學生們的隨機分組，其中25名對照組學生采取常規的教學模式，主要包含有X線片以及模型組織教學等教學方式，25名觀察組學生們則采取三維有限元技術來進行教學，主要教學模式是進行踝骨骨折模型的重建，并通過三維有限元技術來對治療流程進行模擬，從而將原本復雜的知識直觀地展示給學生們。在該次研究中的所有教學內容均是由同一個教授來進行，并在授課完成之后對兩組學生們進行理論考試以及實踐考試，就兩組學生的考試結果進行對比分析。

1.2? 統計方法

主要應用SPSS 21.0統計學軟件來對50名學生們的理論考試以及實踐考試結果進行對比分析，P<0.05差異有統計學意義。

2? 結果

在觀察組學生們的理論成績為（89.6±5.7）分，對照組學生們的理論成績則為（74.9±6.1）分。觀察組學生的學習成績要顯著高于對照組學生（P<0.05）。觀察組學生們的實踐操作成績也要顯著優于對照組學生差異有統計學意義（P<0.05），具體見表1。

3? 討論

3.1? 在創傷骨科教學過程中三維有限元技術的應用優勢

自上世紀70年代以來，有限元法就已經在脊柱生物學研究中得到了廣泛的應用，并取得了良好的應用效果[2]。近年來隨著我國計算機技術以及相關軟件技術的不斷發展，使得有限元法也得到了迅速的發展，在骨科生物力學領域中也得到了廣泛的應用。借助于有限元法的應用，其能夠幫助人們對人體骨骼力學性能進行有效的了解，所構建的模型跟正常標本之間的差別也變得越來越小，并且獲得了顯著的研究成果。而在現階段的創傷骨科教學過程之中也開始廣泛應用到三維有限元技術來進行相應的教學工作，還取得了良好的應用效果[3]。

在通過三維有限元技術來進行創傷骨科的教學時，學生們在學習過程中能夠應用有限元技術來對創傷骨折的機制以及詳細的治療過程進行有效的了解，這也就使得原來抽象艱澀的理論知識得以直觀的展示給學生們，從而使得學生們的學習效率得到進一步的提升。此外在應用三維有限元技術來進行教學時，其還具備有形象生動的特點，并能夠使得創傷骨科的教學質量得到進一步的提升。通過該技術的應用，可以將一些復雜骨科的理論知識具體形象地展示給學生們，其展示過程豐富有趣，還可以幫助學生們對該方面的理論知識進行理解以及分析。從外三維有限元技術還能夠對骨折復位流程進行動態的模擬，并能夠讓學生們對于骨折分型以及內固定技術等復雜的知識進行迅速的理解以及記憶，并促使學生們的學習效果得到大幅度的提升。該新型的教學方式跟模式在以往板書以及掛圖為主的教學模式中很少用到，其在創傷骨科中的使用頻率比較少。

此外三維有限元技術還存在有比較強的互動性，該教學模式中也能夠讓學生們讓學生們更好地參與到教學過程中，并且能夠充分彰顯出學生們在教學過程中的主體地位。在該教學模式之中學生們可以通過可操作的計算機界面來模擬所需要學習的創傷骨折形成機制，特別能夠模擬骨折端在各組肌肉牽拉后的移位方向，學生們通過對骨折內固定穩定性進行測量并且與教師們進行互動的模式，來獲得良好的學習效果[4]。此外在進行骨科外傷教學過程之中借助于三維有限元技術的合理應用，還能夠讓學生們能夠身臨其境地感受到骨科手術流程，這對于學生們嚴謹工作態度的培養也有著一定的積極意義。

此外在應用三維有限元技術來進行創傷骨科等相關知識的教學時，學生們還能夠親身感受到手術操作的流程，在這一過程中也能夠促進學生們對整個實踐流程有一個更為深切的認知，對于學生良好外科手術理念的建立以及培養也具備有一定的積極意義，并能夠為其畢業后的臨床工作奠定良好的基礎。

3.2? 在創傷骨科教學過程中應用三維有限元技術所需注意事項

較之于傳統的創傷骨科教學模式，三維有限元技術其還具備有教學模式直觀以及教學效率高等應用優勢，并能夠在具體的教學過程中充分發揮出學生們的主體地位，從而獲得良好的教學效果以及教學質量。在創傷骨科教學過程中通過三維有限元技術的合理應用，其還能夠對現有的教學模式起到一定的優化效果，在現有的骨科教學過程之中也開始發揮出越來越重要的作用，并成為了培養臨床合格意識以及提升教學質量的一項重要手段。此外在進行創傷骨科教學過程之中還需要在現代教育思想以及教育理論的指導基礎上，來進行相應教學環節的有序開展，并需要在課堂教學過程之中充分彰顯出學生們的主體地位。此外在具體教學過程之中，還要求教師們能夠將傳統教學手段以及現代技術手段兩者的教學優勢進行有效的融合，只有這樣才能夠將三維有限元技術的教學優勢進行最大限度的發揮，借此來取得良好的教學效果。

但是在應用三維有限元進行實際教學的過程之中，其還需要一定的計算機操作水平以及軟件操作能力作為基礎，這也給教師以及學生們的計算機水平提出了比較高的要求，因此現階段僅僅在研究生層次上得到了廣泛的應用。此外在應用三維有限元技術進行教學過程中還存在有一定的缺陷性，因此任何的數字化模型都只是對真實的情況進行模擬，但是現有的數字技術尚無法對標本的信息進行全面的概括，對于部門流程還存在有一定的簡化以及假的情況，這也就導致了結果的準確性無法得到有效的保障。為了取得一個良好的教學模式，也就要求教師們在應用三維有限元技術來進行案例的計算過程之中能夠跟大體的標本力學實驗進行對照與分析，與臨時資料對比的過程中還能夠起到互相促進的作用。因此說在進行教學過程中，還需要告知學生們該技術的特點，來讓學生們對三維有限元技術的結果進行有效的辯證。總之三維有限元技術的重要教學手段，是數字骨科的一種重要形式，但是現階段創傷骨科教學過程中應用也多是處于探索階段，也就需要老師和學生能夠對具體的教學流程進行不斷的完善，從而獲得良好的教學效果。

在該次研究之中，主要選取了50名學生作為研究對象，將所有學生隨機分為了兩組，然后就兩組學生的理論考試結果跟實踐操作結果進行對比分析，結果表明觀察組學生的理論考核成績以及實踐考核成績均要顯著高于對照組學生（P<0.05）。綜上所述，在創傷骨科教學過程中之中借助于三維有限元技術的應用，能夠充分發揮出學生們的學習主體地位，并能夠促使創傷骨科的教學效果以及教學質量得到進一步的提升。但是在該教學手段的應用過程中還存在有一定的缺陷，因此要求相關教學人員結合實際教學情況來對該教學模式進行必要的優化與完善，以來獲得一個良好的教學效果。

[參考文獻]

[1]? 姜侃，孫榮鑫.三維有限元技術在創傷骨科教學中的應用和優勢[J].中國民康醫學，2013，55（18）：100，113.

[2]? 紀海峰，邵娟.教學用輕型機械手的設計運動仿真及有限元分析[J].現代制造技術與裝備，2015，27（2）：79-81.

[3]? 張美超，焦培峰.骨科三維有限元力學仿真的建模[J].中華創傷骨科雜志，2013（41）：10-12.

[4]? 劉長劍，羅宗鍵.有限元及顯微有限元分析在骨科應用的新進展[J].大連醫科大學學報，2014，22（2）：182-185.

[5]? 崔建偉.三維動畫和虛擬現實技術在多媒體課件制作中的應用[J].遼寧師專學報：自然科學版，2009（4）.

[6]? 尹良軍，秦晉，程昀，陳富.現階段骨科多媒體教學的思考[J]. 中國醫藥導報，2009（31）.

（收稿日期：2018-05-10）