“3D”打印骨折模型在骨科理論教學中應用研究

袁伶俐，朱勛兵，牛國旗，耿春輝，喬少林，徐文弟

(蚌埠醫學院第二附屬醫院，安徽 蚌埠 233000)

3D打印技術(3D Printing)是三維打印，也是快速成型技術的一種[1]，是以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方法來構造物體的技術。該技術在工業設計、工程、汽車、航空航天、醫療衛生、教育、土木工程等領域都有所應用[2]。骨折在臨床工作及手術過程中都是三維形象，但在傳統教學實踐中，缺少三維立體結構形象，在教學過程中“枯燥”“難記”，基本過程就變成了“你說我聽，你講我記[3]，下課便忘”的情形。為適應教學模式的改革和發展，我們將3D打印的骨折模型應用于創傷骨科理論教學中，取得了較好的教學效果。現報道如下。

一、對象和方法

(一)對象。

選取2014級臨床專業兩個理論教學班，按照隨機原則，分成試驗組(40人)采用3D打印的骨折模型和多媒體在下肢骨折中進行理論教學，對照組(40人)采用傳統的理論講解+多媒體教學。兩組基線資料： 年齡、性別比及高考成績比較無統計學差異(P>0.05)。

(二)方法。

附圖 髖臼骨折3D打印模型

1.試驗組。在講授下肢骨折理論課之前，按照教學大綱和第八版教材所要求，搜集骨折病人的三維CT并打印3D模型，按照髖臼骨折照片所示打印骨折模型(見附圖)。常用多媒體講解并結合具體骨折X線片、CT和3D打印骨折模型講解知識點，并通過3D打印骨折模型提問具體問題，吸引學生注意力，講解受傷機制、臨床表現、骨折分型、處理原則。采用3D打印骨折模型和鋼板螺釘等內固定材料演示骨折手術過程，講解手術方法及各種手術固定方式的異同。

2.對照組。采用傳統教學法+多媒體講解為主，教師占主導地位，學生被動地參與聽課。

(三)考核評價。

1.理論考試。兩組均采用課程結束后即刻進行考試，進行評估學生對此次課程內容掌握情況。兩組均采用閉卷同一套試題、相同時間、試卷總分為100分考試。

2.問卷調查。問卷采用4個問題。在授課考試結束后告知學生填寫規則，無記名調查，填寫完成后當場收回并統計完成學生對兩種教學方式的評估。

(四)統計學方法。

二、結 果

(一)兩組理論課成績比較。

兩組在理論考試成績上存在明顯統計學差異，試驗組平均理論成績優于對照組(見表1)。

表1 理論成績兩組比較

(二)問卷調查。

發出80份，收回80份，回收率100%。試驗組和對照組起到贊同、激發等作用的使用“+”表示,相反則使用“-”,可見,試驗組對3D模型在創傷骨科理論教學中應用滿意度較高(見表2)。

三、討 論

創傷骨科內容繁多，知識點瑣碎，對骨折的認識應該是三維立體的概念，而教學過程中使用語言描述和二維圖片表示，學生難以理解和掌握[4]。解決骨折理論教學中形象化、具體化、三維立體結構的問題是創傷骨科理論教學的挑戰。本研究有具體骨折的三維模型的參與，學生更好理解骨折特點，內容更易接受，易激發學生的學習興趣，臨床教學效果好。

表2 問卷調查兩組比較

3D打印骨折模型直觀形象，一目了然。在授課前根據骨折病人三維CT數據打印出骨折具體模型，上課時拿出模型一目了然、直觀形象。比如粗隆間骨折是下肢骨折中重點內容。什么是粗隆間骨折？是涉及到股骨大小轉子的骨折[5]。那什么是股骨大小轉子？很難解釋，但在3D打印骨折模型上根本就不需要解釋，一目了然地可以觀察到股骨大小轉子。

3D打印骨折模型可以減少授課時的描述性語言，減少學生理解錯誤的機會。骨折在骨骼的實體解剖上是三維結構，很難使用語言描述，即使使用二維圖片描述也容易產生各種誤差。語言及二維圖片描述產生誤差后，將直接影響學生的理解，甚至產生錯誤。3D打印骨折模型則不會產生這樣的誤差，直觀形象，不需要過多的語言描述，準確可靠。

3D打印技術對教師技術水平要求高，準備時間長，需要3D打印機和消耗打印材料，增加經濟負擔[6]。在授課之前要求老師對具體的骨折病例采集數據，打印出具體骨折模型，要求授課老師具有較高的計算機水平。3D打印機設備昂貴，一般院校不具備，并且打印一個骨折模型需要較長時間和消耗大量打印材料。此課題研究的過程時間較短,僅選擇了一個年級進行,未進行多組多年級隨機抽樣比較,這主要是教學內容由年級所決定的,不能重復教學。另外不能排除學生預習及曾經學習過所授課程內容可能,但該組數據確切可信,基線資料比較P>0.05,兩組基線資料年齡、性別比及高考成績比較無統計學差異。預習及曾經學習過所授課內容的學生為個別現象,不影響整體抽樣,不影響數據的可信度。

總之，雖然打印3D骨折模型需要較長時間、3D打印設備和打印所需材料昂貴，但在兩組比較過程中我們發現具有3D骨折模型參與的試驗組，學生能夠更好理解骨折特點，更容易掌握各個知識點，更容易激發學生的學習興趣，臨床教學效果較傳統教學方法好。