3D打印技術聯合CBL教學模式在外科教學中的應用

楊小杰 李友芳 高珂

【摘要】隨著教育體制及醫療體制改革，傳統的臨床帶教方式已經無法滿足現階段的教學要求，探索新的帶教模式勢在必行。3D打印技術與CBL帶教法作為近年來新興的、發展迅速的新技術與新模式，有著各自的優勢與不足，筆者嘗試將兩者結合，取長補短，應用于實際外科臨床帶教過程中，探索一套行之有效的外科教學模式。

【中圖分類號】R19

【文獻標識碼】B

【文章編號】2095-6851（2019）09-029-01

3D打印（Three-Dimensional Printing）技術是一項新興的、發展迅速的技術，目前已在臨床各科室得到廣泛應用，包括術前規劃、術中指導、定制植入物等[1]。近年來，憑借電子計算機斷層掃描（Computed Tomography）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging）等影像學技術的進一步發展，3D打印技術在醫學教學中的應用越來越廣。作為教學輔助工具，3D打印模型已被證明可以增強解剖學知識，增強對復雜概念及手術方式的理解，并有助于提高外科技能[2]。

外科的教學內容涉及全身器官及其周圍的神經、血管、肌肉、軟組織等，對局部解剖知識有較高要求，包括易損傷神經、血管等。同時，二維影像資料與人體內立體的解剖結構之間存在空間轉換困難，繼而導致規培醫師對手術方式、疾病機制的理解困難[3]。外科的教學內容較多然而輪轉學習時間有限，因此，怎樣通過一些好的教學輔助辦法提高案例教學效果，是外科教學所面臨的一個重要挑戰。

根據以往的教學經驗，CBL（case-based learning）作為一種比較成功的教學模式已經在醫學以及其他各領域中取得了較為顯著的成效，將其應用于外科的臨床教學領域中，也取得了較好的教學效果[4]。針對以上情況，本文探討3D打印技術結合CBL在外科實際帶教過程中的應用成果，以探索一套行之有效的外科教學模式。

1 各教學方式的比較

1.1 傳統外科教學中的問題

傳統的臨床外科教學仍是“以教師為主體”的教學模式。教師在教學過程中容易以自我為中心，導致授課內容單一，對疾病的描述性講解頗多，過多注重疾病的病因病機、診斷及鑒別診斷、治療方法以及療效的縱向聯合，而忽略了學科之間的橫向聯合，而作為學生在課上只能被動地接受知識，課后只能形成抽象的概念，無法對外科疾病產生整體性印象，這導致了教學效果的不理想且使得很多學生喪失了學習外科的熱情。同時，由于現代醫學影像技術快速發展，臨床醫師往往過分依賴影像學結果，而忽略了體格檢查等基本技能。外科的治療理論以及技術變化迅速，傳統的臨床教學模式在有限的時間內能帶給學生的知識非常有限，因此亟需對教學內容以及教學模式的改革。

1.2 CBL教學及其不足之處

CBL是基于臨床案例的一種新型教學模式，通過實際案例來引導學生進行思考、討論并提出治療方案。在CBL教學中，學生可以充分利用已有的知識，發散自己的思維，對患者的診斷、治療等提出自己的見解。但是，CBL也具有一定缺點：一方面對病例的選擇提出了更高的要求，同時由于臨床病例的復雜性，對帶教老師也需要具備更廣的知識面;另一方面，在CBL教學過程中缺乏對基礎知識的解釋，或由于基礎理論知識的抽象，學員面對大量尚未掌握牢固的新鮮知識，容易對主動學習的興趣產生影響[5]。

1.3 3D打印技術在臨床教學中的應用及其不足之處

在臨床帶教過程中，存在某些抽象概念難以表達或解釋，3D模型可以用來演示復雜的解剖學概念并幫助解釋部分非直觀的理論知識，尤其是一些復雜的手術問題。已有報告顯示，在參與了利用3D髖臼模型輔助的教學培訓后，培訓學員對處理類似復雜骨折的信心有了明顯提升[6]。但現階段仍存在許多問題：一方面，3D打印模型無軟組織附著，不能完全真實地再現周邊肌肉、血管和神經的走形和分布;另一方面，在實際教學應用中，必須考慮到技術因素及成本因素等限制條件。

2 3D打印技術聯合CBL在外科教學中的應用

相比于一些發達國家，我國的住院醫師規范化培訓制度開展較晚，目前尚存在著一些問題，例如內容較籠統、傳統臨床教學模式單一、培訓時間有限等，在一定程度上影響了培訓質量。為了提高培訓質量，培養出適應國家要求的集科研能力和臨床能力于一身的的綜合性醫學人才，將規培制度落于實處，住院醫師培訓方案仍需進一步改進。

根據以往的帶教經驗，筆者將3D打印技術與CBL教學模式進行結合，取長補短。具體教學流程如下：

2.1 帶教老師以教學大綱為基準，根據科室目前實際病例情況，挑選具有典型特點的病例1個并預設相關問題，并將相關內容布置作業下發，要求學員利用專業書籍及查找文獻，提前熟悉相關知識;

2.2 選取病例相應的CT平掃影像資料，導入我院外科3D打印平臺，打印出1：1三維立體模型，同時準備其他教學所需用品;

2.3 向學員介紹實際病例，學員通過詢問病史、查體、常規影像學資料閱片后，小組討論得出初步的診斷和處理意見;

2.4 帶教老師利用3D打印模型，針對疾病的重難點進行更詳細的講解;與學員進行相互討論與提問，啟發學員利用已掌握的知識對病例進行分析，探討疾病的發展機制、診斷思路、治療手段及預后等，形成最終的診療方案;

2.5 帶教老師再次利用3D模型針對學員提出的問題及診療方案進行反饋，對預設的問題進行總結分析，幫助學員掌握鞏固相應知識。

3 結論

在外科的帶教過程中，主要存在兩方面的困難，一方面，外科所涉及的知識面廣，概念往往比較抽象，學員理解起來費力，同時由于大部分規培學員在外科各科室的輪轉時間只有1-3個月，要在短暫的時間里幫助學員基本掌握外科大部分疾病的診療過程，傳統的帶教模式顯然已經無法滿足，許多學員因此喪失了對外科的學習熱情。另一方面，大多數學員作為低年資醫師，科研能力較薄弱，對于外科的前沿理論和技術的了解較為滯后，影響了學員的創新思維及創新能力[7]。

作為一種互動型的教學模式，CBL能夠基于臨床病例，與實際緊密聯系，引導學員進行病案分析及互相討論，不僅能激發學員主動學習的興趣，從而較好地掌握新知識新技術，同時還能訓練學員的推理和解決問題的能力，形成對疾病較為整體的診療思路。然而這種教學模式在外科規范化培訓的應用中卻受到了限制，主要原因在于外科教學涉及一些復雜的手術方式、人體結構畸形等，疾病的成因復雜，組織結構變異大，規培學員雖然對其已經具有一定的理論知識，但多是基于正常的解剖結構，面對單一的影像學檢查等資料，難以將二維圖像轉化為三維立體圖形進行理解掌握，因此CBL仍只能停留在帶教老師單方面講解，學員死記硬背的層面，難以實現理想效果。

借助3D打印技術，帶教老師可以將二維的影像學資料轉化為可觸摸的、可拆解的三維立體模型，將病變部位、結構變異直觀地表現在帶教老師和學員面前，帶教老師可以利用模型分解教學，直接演示手術過程，學員更可以直接看到組織結構，更深入地理解疾病的產生、發展，了解其解剖結構，還可以反復操作，對治療過程有更個性化的認識，正好彌補CBL過程中病例資料單一的不足。3D打印技術的發展將為外科臨床教學帶來新的契機。當然，這項技術目前在教學方面的應用仍存在一定不足，例如器官周圍的血管、神經、肌肉等組織無法同時打印，使得實際手術操作與模擬演練之間存在差別。此外，在嘗試制作3D模型之前，必須考慮到一些現實因素，如制作技術、成本投入等，不過我們有理由相信3D打印技術未來在教育領域的應用將會隨著這項技術的發展以及材料和打印機成本的降低而增加。

將3D打印技術與CBL進行結合，即在CBL教學的過程中，利用3D模型進行講解、演示，學員能夠通過分析病例回憶并運用自己所學知識，進行臨床實踐，在回答預留問題的時候，學員通過查閱相關文獻，學習主動性提高，同時能夠通過3D模型對一些較為抽象的概念形成具體的理解，對一些較為復雜的疾病形成較為直觀的認識。3D打印技術與CBL聯合教學模式有利于幫助加深學員對外科疾病的認識和理解，使外科教學更生動、更形象，適合在外科臨床教學工作中應用，但現階段仍需要在實踐中不斷探索，使之成為一種成熟、科學、有效的教學模式。

參考文獻：

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[3] 黃帥，黃彥，范子文，廖壯文，趙玉，陳斌偉，陳燦偉，劉圣曜.案例教學法結合3D打印技術在骨外科臨床教學中的應用[J].現代醫院，2018，18（12）：1740-1742+1745.

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