三維數(shù)字化重建及打印技術(shù)對(duì)骨科臨床實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量及綜合能力的影響

代秀松

（蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院骨科 安徽·蚌埠 233004）

臨床實(shí)習(xí)作為醫(yī)學(xué)生教育的重點(diǎn)組成部分，是醫(yī)學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐操作相結(jié)合的重要階段，但對(duì)骨科實(shí)習(xí)而言，由于醫(yī)學(xué)生僅能夠通過圖片、視頻及影像檢查照片等資料，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)患者骨骼解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)了解程度較低，影響了骨科臨床實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量。[1]3D打印技術(shù)起步于上世紀(jì)90年代，能夠以數(shù)字模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將可粘合材料逐層打印成標(biāo)本，[2]朱菁菁[3]等學(xué)者指出，在骨科臨床教學(xué)中，通過對(duì)患者病變部位骨骼進(jìn)行掃描，并使用三維數(shù)字化重建技術(shù)構(gòu)建骨骼模型，之后使用打印技術(shù)打印出實(shí)體模型，使醫(yī)學(xué)生能夠直接觀察患者病變及創(chuàng)傷類型，有助于提高醫(yī)學(xué)生對(duì)疾病的認(rèn)知及理解，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量及醫(yī)學(xué)生綜合能力。為探究三維數(shù)字化重建及打印技術(shù)對(duì)骨科臨床實(shí)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用效果，特選取 2018年-2019年在我院實(shí)習(xí)的116名臨床醫(yī)學(xué)本科學(xué)生進(jìn)行對(duì)比研究，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年-2019年在我院實(shí)習(xí)的116名臨床醫(yī)學(xué)本科學(xué)生，其中男性 53名、女性 63名，年齡 20-24歲，平均（22.07±1.26）歲，根據(jù)班級(jí)將學(xué)生分為常規(guī)組及研究組，每組學(xué)生58名，其中常規(guī)組男性27名、女性31名，年齡（21.93±1.39）歲；研究組男性26名、女性32名，年齡（22.20±1.15）歲。兩組學(xué)生一般情況無顯著差異（P>0.05）。

1.2 納入及排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）入組學(xué)生均為臨床專業(yè)5年制學(xué)生；（2）本次實(shí)習(xí)前，學(xué)生未進(jìn)行骨科實(shí)習(xí)；（3）學(xué)生認(rèn)知及溝通能力正常，能夠按時(shí)參加實(shí)習(xí)課程；（4）學(xué)生對(duì)本次研究知情，并自愿參與。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）學(xué)生在本次研究期間請(qǐng)假時(shí)間≥5d；（2）學(xué)生伴有嚴(yán)重溝通障礙。

1.3 教學(xué)方法

對(duì)常規(guī)組學(xué)生采取常規(guī)骨科臨床實(shí)習(xí)，即由帶教老師根據(jù)實(shí)習(xí)大綱及教學(xué)任務(wù)選定課題，學(xué)生提前進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的預(yù)習(xí)，由帶教老師在課堂上通過PPT即視頻等方式對(duì)相關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行講解，并在征得患者同意后，帶領(lǐng)學(xué)生到與課堂內(nèi)容病癥相似的患者床旁，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行病史采集、查體及影像資料閱讀等操作，在此過程中，由帶教老師對(duì)學(xué)生存在的問題進(jìn)行指導(dǎo)及補(bǔ)充，之后，帶領(lǐng)學(xué)生返回教室，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，最后由帶教老師對(duì)實(shí)習(xí)情況進(jìn)行總結(jié)。

對(duì)研究組學(xué)生在常規(guī)骨科臨床實(shí)習(xí)基礎(chǔ)上采用三維數(shù)字化重建及打印技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，具體步驟包括以下方面。

1.3.1 3D模型的設(shè)計(jì)與打印

由帶教老師根據(jù)課程安排，獲取收集臨床經(jīng)典病例的CT及MRI等影像學(xué)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存至計(jì)算機(jī)，通過相關(guān)軟件的自動(dòng)邊界識(shí)別功能，識(shí)別骨性邊界，之后使用三維重建技術(shù)制作3D圖像，并在圖像中填寫文字及語音講解，之后，使用3D打印機(jī)，基于材料累加概念及層疊制造方法，對(duì)模型進(jìn)行打印，制造1：1的高仿患者傷情模型。

1.3.2 骨科臨床實(shí)習(xí)教學(xué)方法

由帶教老師根據(jù)課程安排，編寫2-3個(gè)教學(xué)病例，病例中包括CT、X線及MRI等影像學(xué)資料，通過3D數(shù)字模型，告知學(xué)生患者病變或創(chuàng)傷部位骨骼變化，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分析患者可能出現(xiàn)的臨床表現(xiàn)，要求學(xué)生通過小組討論方式回答課前提出的相關(guān)問題，組織學(xué)生總結(jié)必要的檢查方式，對(duì)病例進(jìn)行診斷及鑒別診斷，之后拿出已打印好的3D模型，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)模型進(jìn)行全方位觀察，使學(xué)生能夠觀察到患者病損的全貌，以詳細(xì)了解病變部位的形態(tài)及位置，明確患者病癥類型，同時(shí)實(shí)際測(cè)量，探究合適的手術(shù)入路及內(nèi)固定材料的位置、角度、深度等數(shù)據(jù)，并根據(jù)觀察結(jié)果，反思及修正之前作出的診斷，并征得患者同意后，帶領(lǐng)學(xué)生至病房對(duì)患者進(jìn)行探查，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行病史采集、查體及影像資料閱讀等操作，在帶領(lǐng)學(xué)生回到教室后，再次指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)患者實(shí)際情況，再次觀察3D打印模型，探究患者具體治療方法，必要時(shí)可指導(dǎo)學(xué)生以3D打印模型進(jìn)行模擬手術(shù)，最后，由學(xué)生代表總結(jié)病例信息，由帶教老師進(jìn)行課堂總結(jié)。

兩組學(xué)生課程安排均為3-4個(gè)學(xué)時(shí)/次，2次/周，骨科實(shí)習(xí)時(shí)間均為3周。

1.4 觀察指標(biāo)

1.4.1 培訓(xùn)效果

比較兩組護(hù)生培訓(xùn)前后考核結(jié)果，考核成績(jī)包括理論成績(jī)及操作成績(jī)，滿分均為100分，分?jǐn)?shù)越高表明護(hù)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握水平越高。

1.4.2 知識(shí)掌握程度

采用我院自制的《骨科培訓(xùn)知識(shí)調(diào)查表》在培訓(xùn)后對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，該調(diào)查表包括專業(yè)興趣、骨折理解程度、骨折類型表述及骨折類型判斷共4個(gè)維度，總分為100分，評(píng)分越高表明學(xué)生對(duì)骨科相關(guān)知識(shí)掌握程度越高。

1.4.3 學(xué)生綜合能力

由教師根據(jù)學(xué)生課堂表現(xiàn)及培訓(xùn)后考試結(jié)構(gòu)，對(duì)學(xué)生綜合能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)范圍包括分析問題能力、解決問題能力、實(shí)際操作能力及醫(yī)患溝通能力，各項(xiàng)能力評(píng)分均為0-10分，能力滿分為40分，評(píng)分越高表明學(xué)生綜合能力越高。

1.4.4 實(shí)習(xí)滿意度

在實(shí)習(xí)結(jié)束后，由學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)過程及結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：（1）非常滿意，即學(xué)生非常認(rèn)可實(shí)習(xí)內(nèi)容及帶教方式，實(shí)習(xí)后學(xué)生能夠掌握一定程度的醫(yī)療操作，學(xué)生對(duì)骨科工作的興趣被充分滿足；（2）滿意，學(xué)生比較認(rèn)可實(shí)習(xí)內(nèi)容及方式，能夠良好的配合帶教老師完成相關(guān)課程；（3）不滿意，學(xué)生不認(rèn)可實(shí)習(xí)內(nèi)容及方式，對(duì)相關(guān)患者病情的了解程度及操作能力較低，未能滿足學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的需求。同時(shí)，由帶教老師對(duì)學(xué)生實(shí)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：（1）非常滿意，學(xué)生能夠根據(jù)課程要求了解患者病情及治療方法，實(shí)習(xí)后相關(guān)知識(shí)掌握程度較高；（2）滿意，學(xué)生基本能夠達(dá)到預(yù)期效果，基本能夠掌握骨科相關(guān)知識(shí)；（3）學(xué)生對(duì)骨科實(shí)習(xí)中的理論知識(shí)及實(shí)際操作技能認(rèn)知程度均較低，未能達(dá)到預(yù)期教學(xué)目的。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料應(yīng)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（%），計(jì)量資料組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以百分率（%）表示，采用2檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 實(shí)習(xí)前后考核情況

實(shí)習(xí)前，兩組醫(yī)學(xué)生理論及操作考核結(jié)果無顯著差異（P>0.05），實(shí)習(xí)后，研究組醫(yī)學(xué)生理論及操作考核成績(jī)分別為（85.76±6.11）分及（81.31±4.52）分，均顯著高于常規(guī)組（P<0.05），如表1所示。

表1 實(shí)習(xí)前后考核成績(jī)[（±s），分]

表2 實(shí)習(xí)后知識(shí)掌握程度[（（±s），分]

表3 實(shí)習(xí)后綜合能力[（±s），分]

表4 學(xué)生及帶教老師滿意度

2.2 實(shí)習(xí)后知識(shí)掌握程度

研究組學(xué)生知識(shí)掌握評(píng)分為（92.16±3.58）分，顯著高于常規(guī)組的（76.28±4.02）分（P<0.05），如表 2 所示。

2.3 實(shí)習(xí)后綜合能力

研究組學(xué)生綜合能力評(píng)分為（34.15±1.94）分，顯著高于常規(guī)組的（30.43±1.58）分（P<0.05），如表 3 所示。

2.4 學(xué)生及帶教老師滿意度

研究組學(xué)生及帶教老師對(duì)實(shí)習(xí)的滿意率分別為96.55%及94.83%，均顯著高于常規(guī)組（P<0.05），如表4所示。

3 討論

骨科學(xué)作為涉及面廣、綜合性強(qiáng)的學(xué)科，是臨床教學(xué)的重要組成部分，但由于該學(xué)科解剖部位多、專業(yè)知識(shí)廣，加之人體骨骼多呈不規(guī)則形態(tài)，且在常規(guī)教學(xué)過程中，學(xué)生僅能夠通過X線或CT等影像學(xué)檢查材料觀察患者骨骼損傷情況，[4]缺乏立體直觀感，導(dǎo)致學(xué)生難以準(zhǔn)確了解患者骨骼病變或創(chuàng)傷部位及程度，影響了教學(xué)質(zhì)量。[5]

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三維數(shù)字化重建及打印技術(shù)已逐漸應(yīng)用于臨床治療中，[6，7]本次研究中將該技術(shù)引入教學(xué)過程中，即根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，以典型患者影像學(xué)掃描資料為依據(jù)，打印損傷部位1：1模型，使學(xué)生直觀的對(duì)患者傷病骨骼進(jìn)行觀察，提高學(xué)生對(duì)患者病情的認(rèn)知水平，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。[8]本次研究結(jié)果顯示，實(shí)習(xí)前，兩組醫(yī)學(xué)生理論及操作考核結(jié)果無顯著差異（P>0.05），實(shí)習(xí)后，研究組醫(yī)學(xué)生理論及操作考核成績(jī)分別為（85.76±6.11）分及（81.31±4.52）分，均顯著高于常規(guī)組（P<0.05），實(shí)習(xí)前，學(xué)生理論及操作考核評(píng)分均較低，主要原因?yàn)榇藭r(shí)學(xué)生尚未能將書本知識(shí)聯(lián)系實(shí)際情況，而在實(shí)習(xí)后，研究組學(xué)生考核評(píng)分的提高，主要受以下原因影響：首先，通過直觀的觀察骨骼病損情況，學(xué)生對(duì)疾病診斷、患者損傷程度及致傷原因等認(rèn)知水平顯著提高，[9]有助于提高理論實(shí)踐的結(jié)合程度，同時(shí)，通過3D模型，學(xué)生能夠在與患者溝通時(shí)提出更具專業(yè)性的知識(shí)，且能夠幫助學(xué)生更準(zhǔn)確的開展患者查體等工作，[10]另外，以3D模型為道具，學(xué)生能夠在教師指導(dǎo)下進(jìn)行模擬手術(shù)，能夠進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)患者病情的了解程度，[11-12]同時(shí)張志鵬[13]等學(xué)者指出，采用3D模具開展模擬手術(shù)，能夠有效提高學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)的興趣及積極性。本次研究還顯示，實(shí)習(xí)后，研究組學(xué)生知識(shí)掌握評(píng)分為（92.16±3.58）分，綜合能力評(píng)分為（34.15±1.94）分，均顯著高于常規(guī)組（P<0.05），該情況原因包括：在常規(guī)實(shí)習(xí)中，受到患者病情及意愿等因素影響，實(shí)習(xí)生在實(shí)習(xí)期間難以徹底完成實(shí)習(xí)任務(wù)，即在進(jìn)行實(shí)習(xí)過程中無相關(guān)疾病患者，而通過采用3D打印技術(shù)，教師能夠根據(jù)教學(xué)計(jì)劃打印模具，進(jìn)而滿足了教學(xué)需求，有助于學(xué)生完成實(shí)習(xí)計(jì)劃，同時(shí)，李明[14]等學(xué)者指出，該教學(xué)模式能夠引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)生物力學(xué)及解剖學(xué)知識(shí)與臨床治療UC內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而提高分析病情及解決患者問題能力，另外，由于學(xué)生對(duì)患者病情理解程度更好，在與患者交流時(shí)，能夠更好的講解相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而有助于提高患者的信任感。

另外，本次研究還顯示，研究組學(xué)生及帶教老師對(duì)實(shí)習(xí)的滿意率分別為96.55%及94.83%，均顯著高于常規(guī)組（P<0.05），其中學(xué)生滿意度主要反映了學(xué)生對(duì)帶教模式的認(rèn)可程度，由于學(xué)生能夠直接觀察患者病損骨骼及模擬手術(shù)，有效提高了學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)的積極性，而帶教老師滿意度評(píng)分則反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，在該模式下，學(xué)生因更好的掌握了患者病損情況，有助于相關(guān)操作準(zhǔn)確性的提高，進(jìn)而有助于提高學(xué)生實(shí)習(xí)后考核結(jié)果，[15]對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

綜上所述，在醫(yī)學(xué)生進(jìn)行骨科臨床實(shí)習(xí)中使用三維數(shù)字化重建及打印技術(shù)，能夠有效提高教育治療及學(xué)生綜合能力，同時(shí)在提高學(xué)生及教師對(duì)實(shí)習(xí)方式及實(shí)習(xí)結(jié)果的認(rèn)同程度方面具有重要意義，值得推廣。