3D打印模型聯(lián)合CBL教學(xué)法在骨折教學(xué)的運(yùn)用 *

陳 江 袁慧嬋 袁巧妹 邸學(xué)士 龍水文 冉 宇 覃昌龍張 超 李忠澤 孫慧怡 穆曉紅

（1.北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門(mén)醫(yī)院骨傷科一區(qū)，北京 100700；2.北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門(mén)醫(yī)院腎病內(nèi)分泌科，北京 100700；3.北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門(mén)醫(yī)院中醫(yī)內(nèi)科教研室，北京 100700；4.北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門(mén)醫(yī)院骨傷科四區(qū)，北京 100700）

中醫(yī)骨傷科學(xué)是一門(mén)研究人體骨關(guān)節(jié)及其周?chē)钊鈸p傷與疾病的學(xué)科，作為中醫(yī)臨床課程之一，該學(xué)科較內(nèi)科學(xué)等其他課程具有更強(qiáng)的實(shí)踐性和操作性。該學(xué)科重要的組成部分是骨折內(nèi)容，關(guān)于骨折的復(fù)位、固定等操作中醫(yī)都具有一定的優(yōu)勢(shì)。在教學(xué)過(guò)程中，由于目前傳統(tǒng)教學(xué)模式缺乏實(shí)時(shí)、直觀及可操作的有效案例示范，如何形象地描述和展現(xiàn)骨折移位情況及復(fù)位過(guò)程，是中醫(yī)骨科教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。所以，本研究通過(guò)3D打印模型聯(lián)合病案教學(xué)法（Case-based learning，CBL）對(duì)骨折的診斷、評(píng)估及手術(shù)技能培訓(xùn)進(jìn)行教學(xué)探索，并分析其應(yīng)用效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇2018 年9 月—2019 年5 月于北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門(mén)醫(yī)院參與中醫(yī)骨傷專(zhuān)業(yè)臨床實(shí)習(xí)的40名學(xué)生作為研究對(duì)象，隨機(jī)分為觀察組、對(duì)照組。觀察組23 人，男8 人，女15 人；年齡21～27 歲，平均年齡（21.78±1.24）歲。對(duì)照組17人，男4人，女13人；年齡20～22歲，平均年齡（21.35±0.61）歲。對(duì)比2組實(shí)習(xí)生年齡和性別資料，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 教學(xué)方法

1.2.1 分組設(shè)計(jì)觀察組參考統(tǒng)編教材《中醫(yī)骨傷科學(xué)》結(jié)合3D打印模型進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)理論授課將相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容講述完成后，模擬臨床場(chǎng)景，聯(lián)合CBL 教學(xué)法，利用3D打印模型進(jìn)行實(shí)際操作，操作中出現(xiàn)的不足與錯(cuò)誤進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)糾正。著重強(qiáng)調(diào)疑難點(diǎn)、重點(diǎn)步驟，加深學(xué)生印象。

對(duì)照組除應(yīng)用常規(guī)教具代替3D 打印模型進(jìn)行教學(xué)外，其余教學(xué)方式方法與觀察組一致，同樣在理論授課后結(jié)合CBL 教學(xué)法帶教，但僅結(jié)合臨床實(shí)際，用語(yǔ)言描述及平面圖示的方法講述骨科疾病的發(fā)病、臨床表現(xiàn)、治療；骨折的移位、復(fù)位。對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講述。

1.2.2 教學(xué)方案由同一名骨科教授給2 組學(xué)生的理論課程進(jìn)行集中授課，2 組學(xué)生所處的教學(xué)環(huán)境相同。并由同一位骨科學(xué)專(zhuān)業(yè)主治醫(yī)師（碩士學(xué)位）對(duì)2 組學(xué)生進(jìn)行臨床實(shí)習(xí)帶教。2 組實(shí)習(xí)生共享典型骨科創(chuàng)傷病例資料。觀察組完成常規(guī)基礎(chǔ)臨床教學(xué)后，對(duì)于復(fù)雜骨折使用CT平掃+三維重建后，利用Mimics 10.1軟件（Mate?rialise 公司，比利時(shí)）建立3D 模型，使用3D 打印機(jī)（HRPM 3D 打印機(jī)，廣州傳正科技有限公司）打印出復(fù)雜骨折模型，通過(guò)打印出的骨折模型及其輔助軟件模擬實(shí)體創(chuàng)傷類(lèi)型。對(duì)照組則采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，完成常規(guī)基礎(chǔ)臨床教學(xué)后，結(jié)合CBL 教學(xué)法帶教，在試教室進(jìn)行疾病原理講授，并開(kāi)展查體、閱片、術(shù)前常規(guī)討論的學(xué)習(xí)。

1.3 考核評(píng)價(jià)以客觀效果評(píng)價(jià)和主觀效果評(píng)價(jià)2 種形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)。客觀效果評(píng)價(jià)包括理論知識(shí)考試和實(shí)踐技能考核，考核內(nèi)容按照全國(guó)高等院校規(guī)劃五年制教材《中醫(yī)骨傷科學(xué)》考試大綱的要求制定，理論考試內(nèi)容包括考試大綱規(guī)定的骨折疾病的定義、常見(jiàn)分型、骨折力學(xué)機(jī)制、診療方法及病例分析等；臨床技能主要考核學(xué)生體格檢查、換藥或拆線、簡(jiǎn)單清創(chuàng)縫合、術(shù)前對(duì)骨折的理解程度、固定方式的選擇以及術(shù)前的手術(shù)設(shè)計(jì)等方面的能力。主觀效果評(píng)價(jià)包括學(xué)生對(duì)自己學(xué)習(xí)效果的滿意度、學(xué)習(xí)興趣、對(duì)復(fù)雜骨折的理解程度、對(duì)復(fù)雜骨折的診斷能力、對(duì)復(fù)雜骨折的術(shù)前計(jì)劃能力、對(duì)復(fù)雜骨折的手術(shù)操作能力及總體滿意度評(píng)價(jià)。每項(xiàng)內(nèi)容滿分均為10 分，最低為1分，學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況及對(duì)知識(shí)的掌握情況進(jìn)行自我評(píng)分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)量資料應(yīng)用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，采用（±s）表示，先行正態(tài)分布性檢驗(yàn)，若2 組均正態(tài)，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；若正態(tài)性條件不滿足，則采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 客觀效果評(píng)價(jià)觀察組學(xué)生的臨床實(shí)踐技能考核成績(jī)高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），但2 組理論知識(shí)考核成績(jī)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表1。

表1 2組學(xué)生客觀效果評(píng)價(jià)結(jié)果比較(± s，分)

表1 2組學(xué)生客觀效果評(píng)價(jià)結(jié)果比較(± s，分)

組別觀察組對(duì)照組t/Z值P值人數(shù)23 17理論知識(shí)考核成績(jī)90.57±2.23 91.18±1.74-0.937 0.355臨床實(shí)踐技能成績(jī)89.09±2.19 83.59±4.54-3.697 0

2.2 主觀效果評(píng)價(jià)觀察組學(xué)生均認(rèn)為使用3D 打印模型有益于對(duì)技能的掌握，且在自我評(píng)價(jià)中，觀察組學(xué)生在學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)興趣、對(duì)骨折理解程度、診斷能力、術(shù)前計(jì)劃能力、手術(shù)操作能力及總體滿意度方面評(píng)分均高于傳統(tǒng)教學(xué)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表2。

表2 2組學(xué)生主觀效果評(píng)價(jià)結(jié)果比較（± s，分）

表2 2組學(xué)生主觀效果評(píng)價(jià)結(jié)果比較（± s，分）

評(píng)價(jià)內(nèi)容學(xué)習(xí)效果學(xué)習(xí)興趣對(duì)骨折理解程度診斷能力術(shù)前計(jì)劃能力手術(shù)操作能力總體滿意度觀察組（23人）9.00±1.348 9.26±1.356 9.26±1.322 9.00±1.537 9.26±1.389 8.87±1.486 9.22±1.506對(duì)照組（17人）5.76±1.393 5.59±1.543 5.06±1.819 4.94±1.784 4.94±2.045 4.94±2.135 6.41±0.870 t/Z值-4.905-5.014-5.081-4.904-5.052-4.905-4.990 P值0000000

3 討論

“骨折”首見(jiàn)于唐代·王燾《外臺(tái)秘要》，是指骨或軟骨組織的完整性或連續(xù)性遭到部分或全部破壞，是一類(lèi)常見(jiàn)病和多發(fā)病，近年來(lái)發(fā)生率逐步升高，且損傷程度和病情越來(lái)越復(fù)雜，治療也更加困難。骨折根據(jù)骨折線形態(tài)的不同可以分為橫斷骨折、斜形骨折、螺旋形骨折、粉碎骨折、青枝骨折、嵌插骨折、裂縫骨折、骨骺分離、壓縮骨折、爆裂骨折等，不同的類(lèi)型骨折特點(diǎn)不同，復(fù)位、手術(shù)的操作不同［1］。同時(shí)，由于手術(shù)可能會(huì)改變骨折的生物學(xué)環(huán)境，固定會(huì)改變骨折的力學(xué)環(huán)境，這些環(huán)境的改變又可能會(huì)對(duì)骨折的預(yù)后產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，因此在骨折的治療中需要重視生物學(xué)和生物力學(xué)之間的平衡［2］。所以形象、準(zhǔn)確、深入地理解骨折移位情況、生物學(xué)和生物力學(xué)的特點(diǎn)及復(fù)位過(guò)程，對(duì)于學(xué)生在步入臨床后對(duì)真實(shí)復(fù)雜的患者進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷、術(shù)前計(jì)劃及有效的復(fù)位、手術(shù)操作等具有重要意義。

3D 打印技術(shù)最早在1984 年由Charles W.Hull 提出，并于1986 年開(kāi)發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)3D 印刷機(jī)［3］，該技術(shù)早期多應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，在2012 年首次運(yùn)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。3D打印技術(shù)雖然工作原理與普通打印機(jī)相同，但是可以使用包括金屬、塑料、陶瓷、砂等真實(shí)存在的原材料，通過(guò)打印機(jī)將打印材料進(jìn)行疊加，從而將三維圖像轉(zhuǎn)化為立體物理結(jié)構(gòu)。3D 打印作為一種新型的數(shù)字打印技術(shù)，越來(lái)越重要，近年來(lái)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，具有許多優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景［3，4］。

在臨床骨傷科學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中，3D 打印模型可以將患者骨折形態(tài)通過(guò)三維圖像展示出來(lái)。相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式，臨床學(xué)習(xí)的學(xué)生通過(guò)觀看三維的立體圖形，可以更深入地了解患者骨折的具體情況，并根據(jù)所得到的信息，跟隨教師的教學(xué)思路更合理地制定手術(shù)方案。有研究［3-5］顯示，3D 打印能改善外科教育和臨床實(shí)踐，有利于提高外科醫(yī)生的知識(shí)水平和技能。因此，將3D 打印模型引入骨科教學(xué)中，不僅能彌補(bǔ)骨傷科教學(xué)的一些不足之處，而且可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)骨科知識(shí)的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的邏輯思維能力和分析解決問(wèn)題的能力；值得我們努力去探索及實(shí)踐。

本研究的客觀效果評(píng)價(jià)顯示，在中醫(yī)骨傷科學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中引入3D 打印模型后，觀察組學(xué)生的臨床實(shí)踐技能考核成績(jī)相較于對(duì)照組有明顯提高，但是2 組理論知識(shí)考核成績(jī)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明3D 打印模型的引入主要在提高該學(xué)科實(shí)踐操作技能方面有較好的作用。而在主觀效果評(píng)價(jià)方面，研究結(jié)果顯示多數(shù)學(xué)生認(rèn)為在中醫(yī)骨傷科學(xué)的教學(xué)中引入3D 打印模型是有益的，且使用3D 打印模型后也能有效改善自己的學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)興趣、對(duì)骨折理解程度、診斷能力、術(shù)前計(jì)劃能力和手術(shù)操作能力。通過(guò)應(yīng)用3D 打印骨折模型可以使學(xué)生更好地理解力學(xué)傳導(dǎo)機(jī)制和骨折損傷機(jī)制；利用骨折模型提前制訂手術(shù)方案，模擬手術(shù)固定方式，動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)固定位置并根據(jù)骨折模型預(yù)彎內(nèi)固定裝置，讓學(xué)員對(duì)復(fù)雜骨折有了更加深刻的認(rèn)識(shí)和理解。學(xué)生對(duì)于3D 打印模型聯(lián)合CBL 教學(xué)法的教學(xué)模式總體滿意度較高。

綜上所述，相較于傳統(tǒng)教學(xué)，3D 打印模型聯(lián)合CBL教學(xué)法的教學(xué)模式用在中醫(yī)骨傷科學(xué)課程中更有優(yōu)勢(shì)，有助于提高學(xué)生的興趣，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提升學(xué)生操作能力，值得進(jìn)一步推廣。