基于3D 打印技術的CBL 教學法在骨科臨床實習教學中的應用

桑鵬，孫鵬鵬，楊繼濱，鄒剛，金瑛，劉毅

遵義醫科大學附屬醫院關節外科，貴州遵義 563000

近年來CBL（case-based learning）這種以學生自主獲得臨床理論知識和實踐技能后解決臨床問題的教學模式獲得教育界的普遍贊同和認可，并將其廣泛應用于高等院校的醫學教育中,但仍不能滿足目前發展迅速的醫學高等教育現狀[1-2]。 伴隨著3D 打印技術突飛迅猛的發展，很大程度上改變了骨科相關內植物來源單一的短板，它可以將患者病變部位的影像學資料立體實物化展現在眼前,術前精準模擬并打印模型,指導手術醫生順利完成手術，大大降低和簡化了手術難度,為手術醫師及患者帶來極大便利和福音[3]。3D 打印技術可以打印出臨床患者的骨折部位模型，模型立體空間感更強，其優勢在骨外科教學中可以讓學生清楚獲知骨折發生時暴力作用機制、骨折移位、分型等相關知識，并可以提供給學生一個動手的平臺，提高學生學習興趣、降低骨科學習難度、培養學生養成初步的空間想象能力[4]。 3D 打印技術的這一優勢也讓眾多醫學教育工作者看到了醫學教育的新手段[5-6]。 該研究選取2020 年3 月—2021 年3月分配至遵義醫科大學附屬院關節外科臨床專業實習生80 名為研究對象，探討3D 打印技術聯合CBL 教學法在骨科臨床實習教學中的應用效果及價值。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

研究對象為隨機分配至遵義醫科大學附屬院關節外科臨床專業實習生共80 名， 以學號末位數字的奇偶數分為教改組、傳統組。 教改組40 名，男生30 名，女生10 名；年齡18～22 歲，平均（20.34±1.05）歲。 傳統組40名，男生29 名，女生11 名；年齡18～23 歲，平均年齡（20.81±1.48）歲。 兩組實習生基本資料差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。納入標準:臨床醫學專業學生，自愿參與該次研究。 排除標準：非臨床醫學專業學生;中途退出或拒絕參與者。

1.2 方法

教改組：實習同學進行3D 打印技術結合CBL 教學法，從該院影像科獲取患者CT 理想的影像資料數據信息并導入至計算機系統，在計算機中構建3D三維數據信息，通過3D 打印機系統，打印骨骼三維立體模型，結合CBL 教學法，由帶教教師根據教學大綱要求選擇典型骨科疾病，如脛骨平臺骨折、骨性關節炎、骨腫瘤等，結合3D 打印模型講解病變部位（骨折或骨病）解剖結構，向同學提出疾病的發生、發病機制、骨折形態、分型、治療要點等一系列臨床相關問題，同時將臨床教學查房的見習與資料查閱相結合，根據問題結合逐一進行解答，帶教教師則整理課堂問題，組織各組同學進行總結回答；帶教教師對各組答案進行分析點評，遇到爭論的地方臨床老師可作適當的引導性發言，鼓勵實習生通過自己獨立的臨床觀察發現有價值線索并提出問題，然后帶教老師給予科學循證及分析并概況總結，而后指導學生在3D打印模型上進行相應的操作。同時帶教教師對選取相應案例進行留堂測試，包括理論知識以及技能操作。

傳統組：采取傳統教學方法，則是臨床老師圍繞教學大綱開展教學活動，學習內容包括病史采集、體格檢查、骨折的分型、影像學檢查、診斷及鑒別診斷、治療措施等，對學習內容逐一講解診斷、治療措施等。圍繞教學大綱的重點與難點而進行講解，隨后帶領學生觀看相關手術視頻完成教學任務。

上述兩種教學方法由同一個老師完成授課。

1.3 觀察指標

授課結束后比較兩組教學效果，包括客觀效果評價（理論成績和臨床技能成績，二者均采用百分制，滿分100 分）和主觀效果評價（自學能力、發現解決問題能力、理解能力、交流表達能力、學習興趣、知識掌握度，每項分值0～10 分，10 分表示優，0 分表示差）。

1.4 統計方法

采用SPSS 19.0 統計學軟件進行數據分析，符合正態分布的計量資料的表達方式為（±s），組間差異比較采用t檢驗，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組實習生理論成績和臨床技能成績比較

教改組的理論成績和臨床技能成績均高于傳統組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組實習生理論成績和臨床技能成績比較[（±s），分]

表1 兩組實習生理論成績和臨床技能成績比較[（±s），分]

組別理論成績臨床技能成績教改組（n=40）傳統組（n=40）t 值P 值89.25±4.65 85.20±4.72 7.782<0.001 84.33±4.40 78.00±4.50 7.462<0.001

2.2 兩組實習生主觀自測教學效果比較

教改組在自學能力、學習興趣、發現解決問題能力、理解能力、交流表達能力、知識掌握度等方面均優于傳統組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組實習生主觀自測教學效果比較[（±s），分]

表2 兩組實習生主觀自測教學效果比較[（±s），分]

組別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 知識掌握度教改組（n=40）傳統組（n=40）t 值P 值8.35±0.53 5.90±1.25 7.325 0.040 7.95±0.23 5.45±1.13 6.412 0.001 8.05±0.90 5.84±1.05 7.531 0.020 7.80±0.73 6.14±1.08 6.242<0.001 7.35±0.50 5.54±1.55 6.654<0.001 7.75±0.82 5.64±1.25 6.289<0.001

3 討論

骨外科學是一門綜合性強的臨床學科，臨床涉及的骨骼肌肉結構復雜，相鄰解剖部分繁瑣，既要掌握影像學知識，還需要較高空間想象能力，傳統的書面理論知識結合影像學資料的學習方式使身處骨外科實習的學生收獲甚微。臨床實習對醫學生的重要性不言而喻，是完成醫學理論學習后邁向臨床成為醫生的極其重要的過渡，也是將其所學醫學理論知識應用于臨床實踐中的重要環節。面對骨外科學復雜且涉及部位多病種，同時又與生物力學、生理學、影像學、解剖學關系密切，對學生的空間思維及想象力要求較高。對于剛接觸臨床骨科的學生而言，由于骨科相關的專業知識構架比較抽象且學習難度也較大[7-9]，既往傳統教學方法是以教師為中心，通過影像加幻燈片的圍觀學習， 在有限時間內將知識“填鴨式”的灌輸，嚴重忽略了學生的接受能力，學生對骨科專業知識學習興趣逐漸喪失，失去了自主學習的積極性。3D 打印技術可以打印出臨床患者的病變部位（骨折）模型，應用于臨床教學中即可讓學生清楚獲知骨折發生時暴力作用機制、骨折移位、分型等相關知識,又可為學生提供一個動手的平臺，降低學習難度的同時激發出學生學習興趣又能培養學生養成初步的空間想象能力[10]。所以更快、更好地使學生適應臨床、掌握臨床技能及培養創新性思維才是教學工作的重中之重[11-12]。

3D 打印技術又稱快速成型技術，是一種以數字模型為基礎，在計算機控制下以逐層打印的方式構造物體的技術，應用此技術可構造出任意幾何形狀的物體，病變部位可以顯而易見。 3D 打印技術根據患者的具體情況，制備手術策劃模型、定制假體等，簡化了手術操作，縮短了手術時間，提高手術質量和治療效果，減少了手術的風險。為相關學科開展復雜修復手術提供了極大支持，促進本學科及相關學科進一步向高、精、尖方向發展[13-14]。隨著3D 打印技術的蓬勃發展，越來越多的臨床骨科醫師投入到3D 打印技術的應用研究中。 我國一些知名醫院，也已將3D 打印技術應用于實際臨床工作中，并取得一定的成果，必將為骨科帶來新的工作模式。為了提高學生對骨科學習的興趣，促使更多學生投身于骨科的臨床中。大型教學醫院的一些骨科醫師已經開始嘗試將這一臨床新技術應用于骨科教學中[7，15-17]。隨著現代醫學教育的迅猛發展，國家對醫學生在臨床方面的培養要求也越來越高，屬于精英教育。 通過在該院臨床教學工作中引進這一新技術，一方面可提高學生學習興趣，提升骨科實習階段教學質量；另一方面可為學生提供良好平臺，盡早接觸臨床新技術，開拓學生視野和激發其創新能力，提升學生自學能力，強化訓練臨床思維。

CBL 教學模式在我國教育界中建立并成形已久，最初是由PBL 教學方法演變而來，認為CBL 教學模式中代表性案例能提高醫學生的思維和推理能力，可以有效提高對理論知識的理解。 CBL 教學模式的完整實施，著重以學生的主動學習為主，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，從而學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力。同時強調積極調動學生學習的主動性和積極性進而提升學生的主動學習能力，更好地發現解決問題，對學生學習過程的指導意義巨大。CBL 教學模式現在在臨床教學中被廣泛應用于對傳統教學模式的補充，在現代醫學教學中取得了不錯的效果。 同時3D 打印技術作為新興技術，通過對案例中相關疾病的重演，可以使學生直觀地理解疾病的發生、發病機制、骨折形態、分型、治療重點等一系列臨床相關問題，臨床案例作為基礎，以3D 打印的手段，促進學生在臨床實習中積極、主動地學習，更深刻地將書本知識應用于臨床工作中去。 傳統的骨外科臨床教學模式，是“老師教為主、學生學為輔”的被動型學校模式，學生的主動能動性難以發揮，教學效果欠佳，影響了學生創新能力和綜合素質的培養。 相反，將3D 打印技術注入CBL 教學法中，打破并顛覆了既往傳統教學方法，彌補了傳統教學方式的不足，讓學生成為教學的主體，老師擔任引導角色，提高學生自主學習能力，積極調動學生的主觀能動性，鼓勵學生主動思考分析解決問題，培養學生綜合素質及能力。 新時代針對醫學人才培養，高等醫學院校必須改變傳統“填鴨式”教學模式，真正意義上做到以學生為中心，讓師生積極參與到教學活動中，雙向互動下完成教學任務，這樣醫學事業才能不斷與時俱進，不斷創新，保持旺盛的生命力，最終獲得共贏。3D 打印技術和CBL 教學模式其實也有各自的缺點和不足，前者在臨床的應用還處于起步階段，仍有技術的不足和欠缺，而后者其根本也是單方面教師的講授，有偏離原有軌道而回到傳統教學模式中去。但近年來對其二者聯合后新型教學模式的探討和研究證明教學效果滿意，得到了師生雙方的認可。 在該次研究中，應用3D 打印技術聯合CBL 教學法的教改組實習生，其理論知識掌握情況以及臨床操作能力的考核顯著優于傳統組的實習生，實習生們學習積極性被充分調動，培養了自學能力，理論知識得到高效率的獲取（P<0.05）。

綜上所述，在骨科臨床教學中，將3D 打印技術與CBL 進行整合后合理應用，獲得了滿意的教學效果，具有可行性和優越性。兩者的有機整合使復雜的骨外科教學由空間想象型教學向實體標本教學轉變，教學內容更為直觀，充分調動學生的學習積極能動性，有利于相關知識的掌握，教師與學生的雙贏，應用前景良好。