三維有限元技術在創傷骨科教學中的應用和優勢

賀毅，劉舒淇

1.廣州醫科大學附屬第五醫院骨科，廣東廣州 510000；2.廣州醫科大學第五臨床學院，廣東廣州 510000

在數字骨科中三維有限元技術屬于教學的范圍，數字骨科學屬于較為新穎的一門學科，目前臨床初步應用和研究成果顯示這項學科具有前衛的發展前景和臨床價值[1]。 最終的研究成果體現了優越、簡單的性能，和其他生物力學的結果相似[2]。 目前三維建模技術已經較為成熟，在醫學領域中受到一定重視，并逐漸推廣在臨床中[3]。 創傷骨科教學屬于教學的一部分，所以如何將骨科臨床教學質量提高屬于較多骨科學者不斷的研究方向[4]。 三維有限元技術可以有效幫助學生了解復雜骨折的治療過程，同時可以了解損傷機制，為創傷骨科臨床教學提供了更多的教學思路以及教學手段。 該文選取2019 年9 月—2020 年6 月某一教授所帶的62 名學生，研究三維有限元技術在創傷骨科教學中的應用，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取某一教授所帶的班級中的62 名學生，根據教學模式的不同分為兩組，對照組31 名，男28 名，女3名；年齡21～25 歲，平均（22.4±1.3）歲。 研究組31 名，男29 名，女2 名；年齡20～24 歲，平均（21.9±1.0）歲。 兩組一般資料差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 對照組 使用傳統的教學方法：老師需要根據這學期骨科教學的大綱在課堂上講解。 在講解過程中學生一般不提出問題，在結束后給學生合理安排作業，在下次授課前對之前的內容提問。

1.2.2 研究組 通過利用三維有限元技術，重建跟骨骨折模擬治療的模型實施教學。 主要的教學方式是踝骨骨折模型重建，并經過三維有限元技術模擬治療流程，將復雜的知識展示出來。 在授課的過程中需要同一個教案和老師完成，之后實施理論筆試開始，考試的內容需要根據教學大綱制定，滿分為100 分。 兩組學生在完成考試之后需要對比考試成績。

1.3 觀察指標

①比較兩組教學效果滿意度。 使用問卷調查的形式進行評價：由教研人員對兩組學生對教師教學效果進行問卷調查。 調查表由各教研人員一起設計,調查的內容主要是對老師的授課效果是否滿意。 滿意程度可分為滿意、較滿意、一般、不滿意。 統一為學生發放調查表，填寫完之后統一收回。

②比較兩組學生教學效果。 其中包括學生對教學效果主觀自評分數、實踐成績、理論成績。

③比較兩組學生對指導老師的教學模式評價。 評估對指導老師教學模式，分為滿意、基本滿意、不滿意，總分為100 分，其中≥90 分為滿意，60～89 為基本滿意，低于60 分為不滿意。

1.4 統計方法

采用SPSS 18.0 統計學軟件處理數據，計量資料用（±s）表示，采用t 檢驗；計數資料采用[n（%）]表示，采用χ2檢驗，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組教學效果滿意度對比

研究組教學效果滿意度高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組教學效果滿意度對比

2.2 兩組學生教學效果對比

研究組實踐成績、理論成績、學生對教學效果主觀自評分數高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組學生教學效果對比[（±s），分]

表2 兩組學生教學效果對比[（±s），分]

組別對照組（n=31）研究組（n=31）t 值P 值實踐成績理論成績 學生對教學效果主觀自評分數77.5±5.7 90.2±6.2 11.134＜0.05 74.8±6.2 89.5±5.6 12.426＜0.05 72.5±3.0 87.2±5.4 13.804＜0.05

2.3 兩組學生對指導老師教學模式評價對比

研究組學生對指導老師的教學模式評價高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 兩組學生對指導老師的教學模式評價對比

3 討論

三維有限元技術在創傷骨科教學中的優勢。 從上世紀70 年代開始，有限元法就在脊柱生物學中被廣泛的應用，最終得到的效果較為滿意[5]。在近幾年隨著我國計算機及相關軟件技術都在持續性發展，促使有限元法被迅速發展，在骨科生物學中被多次使用。 借助有限元法，可以有效對人們的人體骨骼力學性能充分體現，構建的模式和常規標本之間雖有較小的差別，但最終得到的研究成果較為顯著。 目前階段中創傷骨科教學中已經應用三維有限元技術實施對應的教學工作，最終得到的效果比較明顯。

在對創傷骨科教學中應用三維有限元技術，可以促使學生在學習過程中，清楚了解創傷骨折的機制，并可以詳細了解治療過程，使原來抽象的理論知識更加全面展示出來，幫助學生提高學習效率[6]。提高在使用三維有限元技術教學時，還需要有形象生動的特點，使創傷骨科教學質量有提高。 經過應用此技術，可以將復雜的理論知識更加清楚地展示給學生，并且過程較為豐富有趣，加強對這方面的理論知識實施分析和理解[7]。 從外三維有限元技術對于骨折復位的流程進行模擬，幫助學生對內固定技術和骨折分型等知識進行迅速的記憶和理解，提高學習效率[8]。 這種教學方式和模擬在之前的掛圖、板書為主的教學模式中被少數使用，在創傷骨科中的使用概率較低。 除此之外三維有限元技術具有較強的互動性，這種教學模式可以幫助學生參與到教學過程中，充分展示出學生們教學中的主體位置[9]。在這種教學模式中，學生可以通過操作計算機界面模擬需要學習導致創傷骨折發生的原因，還可以模擬骨折端在肌肉牽拉之后產生的移位方向，學生們對骨折中內固定穩定性實施測量，用時可以和教師們進行互動模式，達到良好的學習效果。 所以研究組教學效果滿意度高于對照組（P＜0.05）。

使用三維有限元技術實施創傷骨科相關知識的教學中，學生可以真切感受到手術操作的過程，在這個過程中對實踐流程有深入的認知，對建立和培養學生良好外科手術的理念有重要意義，為畢業后參加工作奠定了堅實基礎，更好地幫助患者解決骨折痛苦，恢復正常生活[10]。

和傳統的教學模式進行對比，三維有限元技術具有教學模式直觀和效率較高的優勢，可以在教學過程中發揮出學生們的主體地位，得到更好地教學質量和教學效果。 在教學過程中合理使用三維有限元技術可以對目前的教學模式進行優化，在現有的骨科教學中可以發揮出重要作用，同時可以提升教學質量，培養臨床合格意識。此外，在進行教學過程中還需要將現代教育理論及教育思想作為基礎，開展相應的教學環節，還需要在課堂上顯示學生的主體地位。 在教學過程中，老師還需要將傳統的教學手段和現代技術的優勢進行融合，這樣才可以將三維有限元技術優勢發揮出，達到較好地教學效果。 研究組實踐成績、理論成績、學生對教學效果主觀自評分數高于對照組（P＜0.05），通過實踐成績、理論成績、學生對教學效果主觀自評分數這3 個方面來體現3 維有限元技術在教學中的作用。

綜上所述，在創傷骨科教學中，三維有限元技術可以有效提高學生成績，應當進一步推廣應用。