基于醫學影像學的3D打印技術結合PBL-CBL在血管疾病護理教學中的應用

安富榮 孟冉冉

1濟寧醫學院附屬濟寧市第一人民醫院神經內科，濟寧 272000；2濟寧醫學院附屬濟寧市第一人民醫院血管外科，濟寧 272000

臨床護理教學是一項任重道遠的任務，對培養新一代臨床護理人員發揮著非常重要的啟蒙作用，所以醫學院校對臨床護理教學都很重視。血管外科作為近年來蓬勃發展的新興學科，也是臨床護理教學工作的重點、難點之一。以問題為基礎的教學模式（problem-based learning，PBL）是以學生為中心，將其置入問題情境中，并讓學生自主學習，共同解決問題，從而學習其中的知識。而以病例為基礎的教學模式（case-based learning，CBL）則是以臨床案例為基礎，引導并啟發學生進行討論的一種教學模式［1］。PBL和CBL均是以實際病例和問題為中心，老師為主導，學生為參與主體的新興教學模式，兩者更好地將枯燥的理論知識與臨床緊密結合，有效地提高了學生的學習能力與臨床積極性。PBL-CBL模式的教學能充分發揮學生的主觀能動性，將“授之以魚”轉化為“授之以漁”，從而達到讓學生自主與終身學習的目的，其在醫學領域得到推廣應用，并取得良好的教學效果［2-6］。3D打印技術是一種將材料逐層沉積起來，逐步構建實體模型的技術，使用計算機輔助設計（CAD）軟件將必要的信號傳輸到3D打印機，然后3D打印機將計算機化的數字模型轉換成二維（2D）截面，生成實體層來建立所需的物體［7］。由于設備成本高，這種技術最初僅限于汽車和航空航天工程的改造，隨著更便宜的商業打印機和免費處理軟件的出現，3D打印逐漸被應用到各種子專業的醫學科學中，如骨科、心胸外科、頜面外科、神經外科、整形手術［8-9］。本研究將基于醫學影像學的3D打印技術與PBL-CBL教學模式進行結合，在以腹主動脈瘤（abdominal aortic aneurysm，AAA）為血管病例代表進行血管外科護理教學，取得了良好的效果，現報道如下。

資料與方法

1.一般資料

選擇2020年9月至2021年9月在濟寧市第一人民醫院實習的護理專業學生90名作為研究對象，其中男7例、女83例，按照隨機數字表法分為觀察組與對照組，每組45例，兩組護生的性別、年齡、學歷比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）（表1）。學習時間均為4周，兩組均由護師以上職稱的教師實施教學。

表1 兩組護理專業學生一般資料比較

2.方法

兩組均以AAA為血管疾病代表進行教學。兩組學生的教學內容、大綱、課時方面完全一致，4周后對學生進行出科測評。（1）觀察組采用3D打印技術與PBL-CBL教學模式相結合的教學方式（圖1）。護理帶教老師根據真實的AAA病例設計相關的護理問題，并將該病例的3D打印AAA模型（圖2）結合多媒體PPT課件向學生介紹病情，協助學生進行醫學評估，提出問題，并以小組討論的形式進行；學生通過自學、自查資料等學習方式，結合3D打印模型，對問題進行討論、分析、總結，回答老師提出的相關問題；在病例討論過程中，帶教老師負責引導學生，突出問題的重點和難點。（2）對照組采用傳統的血管外科教具結合PBL-CBL教學模式的教學方式。護理帶教老師根據真實的AAA病例設計相關的護理問題，采用傳統的血管外科教學教具（圖3），結合多媒體PPT課件向學生介紹病情，隨后采用與觀察組相同的PBL-CBL教學模式。

圖1 3D打印技術與以問題為導向（PBL）-以病例為基礎（CBL）教學模式相結合的教學過程

圖2 1∶1等比例3D打印的腹主動脈瘤模型

圖3 腹主動脈瘤教學模具

3.觀察指標

4周護理教學結束后，對兩組學生進行護理理論筆試、實踐操作考試和匿名調查問卷測評。考試均為百分制，理論考試為同一份試題，主要涉及血管外科典型疾病的定義、診療、手術并發癥的觀察以及護理等理論知識以及典型病例分析，總分100分；實踐操作考試主要考核血管外科護理操作情況、臨床護理溝通能力、床旁護理宣教，總分100分。調查問卷采用自制問卷匿名調查方式，所有學生對教學情況進行評分，包括護理學生對學習興趣程度、知識掌握程度、空間想象程度、帶教滿意程度4個方面，每個條目采用李克特量表評分，分為很不滿意、不滿意、一般、滿意、很滿意5種回答，分別記為1、2、3、4、5分。

4.統計學方法

采用SPSS 25.0統計軟件進行數據分析，計數資料以例（%）表示，組間比較采用χ2檢驗，符合正態分布的計量資料以均數±標準差（±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

結果

1.考核成績（表2）

表2 兩組護理專業學生帶教前后考核成績比較（分，±s）

表2 兩組護理專業學生帶教前后考核成績比較（分，±s）

注：觀察組采用3D打印技術與以問題為導向（PBL）-以病例為基礎（CBL）教學模式相結合的教學方式，對照組采用傳統的血管外科教具結合PBL-CBL教學模式的教學方式

組別觀察組對照組t值P值例數45 45護理理論成績帶教前83.29±3.64 82.64±3.19 0.900 0.185帶教后87.78±4.64 85.60±3.73 2.456 0.007 t值5.107 4.046 P值＜0.001＜0.001實踐操作成績帶教前80.38±5.16 79.44±4.57 0.915 0.181帶教后86.69±4.94 83.00±2.13 3.998＜0.001 t值5.926 4.278 P值＜0.001＜0.001總成績帶教前163.67±7.98 162.09±6.80 1.011 0.157帶教后174.47±7.49 169.60±4.84 3.663 0.002 t值6.020 6.036 P值＜0.001＜0.001

觀察組學生的護理理論成績、實踐操作成績、總成績均高于對照組，兩組比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）。

2.調查問卷評分（表3）

表3 兩組護理專業學生調查問卷評分比較（分，±s）

表3 兩組護理專業學生調查問卷評分比較（分，±s）

注：觀察組采用3D打印技術與以問題為導向（PBL）-以病例為基礎（CBL）教學模式相結合的教學方式，對照組采用傳統的血管外科教具結合PBL-CBL教學模式的教學方式

組別觀察組對照組t值P值例數45 45學習興趣程度4.60±0.50 3.98±0.75 4.614＜0.001知識掌握程度4.51±0.66 3.93±0.81 3.724＜0.001空間想象程度4.62±0.53 3.84±0.71 5.906＜0.001帶教滿意程度4.60±0.58 4.31±0.60 2.331 0.022

觀察組學生對調查問卷4個方面的評分均高于對照組，兩組比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）。

討論

《全國護理事業發展規劃（2021-2025年）》［10］指出，建立以崗位需求為導向、以崗位勝任力為核心的護士培訓制度，加強新入職護士和護理管理人員培訓。臨床護理教學是護理見習、實習學生走向臨床護理崗位重要的紐帶，是將學校所學理論知識與臨床護理實踐相驗證的橋梁，是理論與實踐之間的相互印證，也是作為一名護理工作人員的開端。所以，尋找到合適的臨床護理教學方式，更高效地讓學習者對疾病進行掌握尤為重要。傳統授課模式（lecture-based learning，LBL）是以教師授課、學生聽課為主的教學模式，模式較為單一，學生對教師的依賴性強，無法滿足現代臨床護理教學。PBL-CBL教學模式已經被證實可使教學由枯燥→生動、被動→主動、課內→課外，為學生臨床護理打下更堅實的基礎，體現了“以學會學習為中心，以培養學生創新能力為核心”的教育思想內涵。本研究中，觀察組與對照組均使用了PBL-CBL教學模式，都表現出了良好的考核成績及教學效果。

本研究以AAA為血管疾病病例代表進行臨床護理教學，主動脈疾病的個體差異性較大，其診療的關鍵在于認識病變部位的解剖結構與參數，并影響著手術效果，尤其是累及重要動脈分支的復雜性主動脈疾病，這需要學生具備良好的空間想象能力。傳統的教學資料如圖譜、超聲、CT影像等，盡管資料相對豐富，但仍缺乏立體感、直觀性，學生仍然很難準確理解疾病。同時，隨著主動脈疾病腔內微創化、個體化、精準化治療的發展，對于腔內血管外科也有了新的要求。腔內手術治療全程都在數字減影血管造影（DSA）下進行，學生在學習過程中，無法直視或直接接觸手術部位，對于手術部位的內部結構及支架移植物的定位、釋放等不能很好地直觀理解，從而導致手術操作要點的掌握程度不好，臨床教學效果欠佳。深入了解幾何特征在主動脈疾病的管理中具有至關重要的意義［11-12］。而3D打印技術是當今世界最前沿的科技之一，結合逆向工程思維，等比例制作血管3D實物模型，可使學生更好地認識血管的空間解剖結構及相互關系，幫助醫生制定完善的手術方案，并將其轉化為課件進行臨床護理教學，加深了學生對手術操作細節和護理要點的掌握程度。

與傳統模型相比較，3D打印模型的種類更豐富，仿真度更高，更容易讓學生掌握操作要點，體會技能操作的感覺，提高學習主動性［13］。實際上，結合不同的觸覺和雙目視覺感官輸入，被認為可以提高空間概念化和對復雜解剖學的理解，Matsumoto等［14］強調了這一點，他們在梅奧診所報告了3D打印作為成像工具的經驗。傳統解剖學和病理學的教學依賴于潮濕的尸體材料，而最近則依賴于塑化處理。然而，在一些地理區域，包括進行研究的國家，幾乎沒有用于教學目的的尸體材料。此外，主動脈的三維形狀是由血壓維持的，而在人死后血壓會消失。相反，3D打印可以復制活體主動脈的形狀。3D打印的教學價值并不局限于研討會和課程，因為也可以用來討論［15］。Wilasrusmee等［16］的研究表明，學員對動脈瘤空間特征的理解能力以及對血管內治療的解剖適宜性作出正確判斷的能力普遍缺乏，但在使用3D打印模型后可以得到改善。3D技術輔助解剖教學可以增強學生個人的視覺空間能力，尤其對視覺空間能力較低學生的作用更明顯，有利于提高其解剖學成績［17］。本研究同樣發現，觀察組的空間想象力明顯高于對照組，差異有統計學意義。視覺空間能力通常存在性別差異，一般而言男性比女性的視覺空間能力更強［18］。本研究因為入組男性學生資料較少，未再進行對比研究。

近年來，3D打印模型作為護理培訓的教學輔助工具，使得護士對知識點更容易掌握［19］。萬昌麗等［20］將3D打印技術結合PBL與CBL應用于骨科低年資護士專科能力培養中，發現可以有效激發低年資護士的學習熱情，同時也提高了臨床能力，使其更好地適應臨床護理的要求。本研究將基于影像學的3D打印技術結合PBL-CBL教學模式進行血管外科臨床護理教學，不僅提高了學生的學習興趣，加深對疾病的認知程度，而且全面提高了整體的教學水平，觀察組的護理理論與實踐操作成績、總成績均高于對照組，差異均有統計學意義。讓學生主動、積極、興趣濃厚地參與到臨床護理實踐教學，由以教師授課為主改為學生主動要求學習為主，不僅不會增加臨床護理帶教教師的負擔，反而讓學生能自主學習，主動查閱文獻資料，減輕了教師的負擔，更好地做到師生互動，起到了雙贏的效果。提高學生的學習主動積極性，發散思維，并應用到平日其他課程中去，在學生的升學、考研等進一步提升自己的領域也起到了正向推動作用，為醫院及社會培養更加出色的人才、為今后醫療護理事業的發展打下堅實的基礎。

3D打印技術使得血管外科疾病的整個診療過程更加直觀化、實物化、具體化，對于臨床護理教學具有重要的促進意義和良好的應用前景。將基于影像學的3D打印技術應用到PBL-CBL教學模式進行血管外科疾病護理教學，可提高臨床護理教學的質量與滿意度，值得推廣，并為臨床教學改革提供更為積極的方案，為培養更優秀的臨床護理人員做奠基，為下一步的更廣泛的血管外科臨床護理教學推廣提供有益的參考價值。不過，最近一項對158項研究的薈萃分析發現，3D打印最突出的限制因素是精度、準備時間和成本［21］。所以，將3D打印結構轉化為臨床實踐，仍然是未來發展的挑戰。

作者貢獻聲明安富榮：采集數據，起草文章，統計分析；孟冉冉：醞釀和設計試驗，實施研究，采集數據，分析/解釋數據，文章撰寫，統計分析，獲取研究經費，指導