3D 打印模型在骶骨腫瘤教學(xué)中的運(yùn)用及效果評(píng)價(jià)

王世東 劉奎生 臧 杰

北京大學(xué)人民醫(yī)院骨腫瘤科，北京 100044

骶骨及周?chē)馄式Y(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，周?chē)卸鄠€(gè)重要的神經(jīng)和血管結(jié)構(gòu)穿行，骶骨腫瘤的手術(shù)包括局部腫瘤切除和功能重建，而腫瘤周?chē)鷱?fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)使得手術(shù)過(guò)程極為復(fù)雜，外科醫(yī)生必須進(jìn)行精確的手術(shù)操作，以避免對(duì)周?chē)匾Y(jié)構(gòu)造成損傷[1-4]。復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)加上巨大的個(gè)體差異，僅憑腦海中的想象和理論知識(shí)往往難以直觀重現(xiàn)整個(gè)手術(shù)過(guò)程[5-6]。因此，在骶骨腫瘤的教學(xué)時(shí)，單純的案例教學(xué)（case-based learning，CBL）難以達(dá)到預(yù)期效果，如何更高效、直觀地引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建空間想象力是教學(xué)的關(guān)鍵[7]。3D 打印是一種新興技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過(guò)將可粘合材料逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體[8-9]。近年來(lái)，3D 打印模型在教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，它作為一種新穎且直觀的教學(xué)輔助手段，適用于對(duì)理論知識(shí)和抽象思維要求較高的教學(xué)，并且已在骨盆骨折、脊柱畸形教學(xué)中進(jìn)行了初步的嘗試，并取得了良好的效果[10-11]。在本研究中，通過(guò)將3D 打印模型整合入骶骨腫瘤CBL 課程中，并觀察3D 打印模型結(jié)合CBL 的教學(xué)效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019 年9 月至2023 年8 月北京大學(xué)人民醫(yī)院骨腫瘤科輪轉(zhuǎn)的60 名專(zhuān)業(yè)型碩士研究生作為研究對(duì)象，采用區(qū)組隨機(jī)化的方法將其分為CBL 組（30例）、3D 打印結(jié)合CBL 組（30 例）。CBL 組男18名，女12 名；年齡23～28 歲，平均（24.90±0.99）歲；輪轉(zhuǎn)第一、二、三年的學(xué)生數(shù)量分別為9、12、9 名。3D 打印結(jié)合CBL 組男16 名，女14 名；年齡23～29 歲，平均（25.4±1.40）歲；輪轉(zhuǎn)第一、二、三年的學(xué)生數(shù)量分別為11、10、9 名。兩組一般資料比較，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 CBL 組CBL 組授課教師精心準(zhǔn)備教案并選取經(jīng)典的骶骨腫瘤臨床病例，教案須符合教學(xué)大綱的要求[12]。在教學(xué)過(guò)程中，教師首先對(duì)骶骨腫瘤課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行梳理和歸納，并有機(jī)地融入骶骨腫瘤臨床病例中。在授課過(guò)程中，學(xué)生們以4～6 人的小組形式進(jìn)行分組，授課教師講解真實(shí)的臨床病例，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)病例進(jìn)行深入的分析和討論[13-15]；學(xué)生們被要求主動(dòng)參與案例探討，并發(fā)表自己的觀點(diǎn)。在小組討論中碰到的一些問(wèn)題，授課教師需要進(jìn)行答疑式講解，針對(duì)性地解決課程難點(diǎn)。小組討論完成后，授課教師對(duì)骶骨腫瘤的課程要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。

1.2.2 3D 打印結(jié)合CBL 組 3D 打印結(jié)合CBL 組在CBL 組的基礎(chǔ)上增加3D 打印實(shí)體模型。3D 打印實(shí)體模型使用了真實(shí)病例的案例學(xué)習(xí)，可增加教學(xué)的直觀性和實(shí)際操作性，以幫助學(xué)生理解骶骨周?chē)目臻g解剖關(guān)系[16-18]。相關(guān)實(shí)例見(jiàn)圖1。

圖1 3D 打印累及骶骨和骨盆的腫瘤模型

1.2.3 質(zhì)量控制 研究者和相關(guān)人員在研究實(shí)施前對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的具體流程進(jìn)行討論，收集的數(shù)據(jù)由骨腫瘤科研究生錄入，并由專(zhuān)人進(jìn)行二次檢查和保管。授課和試卷評(píng)分由經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的資深骨腫瘤專(zhuān)家進(jìn)行，采用盲法使授課專(zhuān)家并不知道學(xué)生的分組情況，以保證數(shù)據(jù)的精確性和可靠性。

1.3 觀察指標(biāo)

課程結(jié)束后，為了評(píng)估學(xué)生對(duì)CBL 和3D 打印結(jié)合CBL 這兩種授課模式的認(rèn)可度，本研究設(shè)計(jì)了一份問(wèn)卷調(diào)查[19]。在這份問(wèn)卷中，學(xué)生對(duì)授課模式的認(rèn)可度被劃分為6 個(gè)等級(jí)：非常不滿(mǎn)意、不滿(mǎn)意、有些不滿(mǎn)意、有些滿(mǎn)意、滿(mǎn)意、非常滿(mǎn)意，滿(mǎn)意度=（有些滿(mǎn)意+滿(mǎn)意+非常滿(mǎn)意）人數(shù)/總?cè)藬?shù)×100%；此外，問(wèn)卷還包括幾個(gè)主觀詢(xún)問(wèn)學(xué)生課程收獲的問(wèn)題，每個(gè)問(wèn)題根據(jù)學(xué)生自己的情況進(jìn)行給分，得分為0～10 分，0 分代表非常不同意，10 分則代表非常同意。問(wèn)題包括：該課程是否有助于理解骶骨周?chē)慕馄式Y(jié)構(gòu)、該課程是否有助于提高綜合能力、該課程是否有助于理解骶骨腫瘤知識(shí)與手術(shù)內(nèi)容的聯(lián)系、該課程是否可以增加醫(yī)學(xué)興趣、該課程的學(xué)習(xí)過(guò)程是否愉快輕松、該課程是否提高了你的自主學(xué)習(xí)能力。問(wèn)卷的信度和效度分別為0.81 和0.86。

在課程結(jié)束后，由指導(dǎo)老師設(shè)計(jì)骶骨腫瘤章節(jié)的理論考試，重點(diǎn)考察骶骨腫瘤的常見(jiàn)腫瘤類(lèi)型、診斷和治療等理論知識(shí)；另外根據(jù)骶骨腫瘤手術(shù)要點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)踐操作考核，理論和實(shí)踐操作考核?？偡志鶠?00分，考核將由3 名具有高級(jí)職稱(chēng)的醫(yī)師擔(dān)任考核者，以確保評(píng)估的專(zhuān)業(yè)性和公正性，且3 名教師并不知道學(xué)生的分組情況。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，比較采用t 檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料用例數(shù)或百分率表示，比較采用χ2檢驗(yàn)。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組滿(mǎn)意度比較

3D 打印結(jié)合CBL 組滿(mǎn)意度為86.7%（26/30），高于CBL 組的60.0%（18/30），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=5.454，P=0.020）。

2.2 兩組調(diào)查問(wèn)卷評(píng)分比較

3D 打印結(jié)合CBL 組調(diào)查問(wèn)卷各維度評(píng)分及總分高于CBL 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表1。

表1 兩組調(diào)查問(wèn)卷評(píng)分比較（分，）

表1 兩組調(diào)查問(wèn)卷評(píng)分比較（分，）

注 CBL：案例教學(xué)。

2.3 兩組理論及臨床實(shí)踐技能考核成績(jī)比較

3D 打印結(jié)合CBL 組理論考核成績(jī)及臨床實(shí)踐技能考核成績(jī)高于CBL 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表2。

表2 兩組理論及臨床實(shí)踐技能考核成績(jī)比較（分，）

表2 兩組理論及臨床實(shí)踐技能考核成績(jī)比較（分，）

注 CBL：案例教學(xué)。

3 討論

3.1 3D 打印骶骨腫瘤模型在臨床教學(xué)中的作用

在我國(guó)醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)體系中，住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)至關(guān)重要。骶骨腫瘤解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、病因復(fù)雜、易復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移[20]。因此，骶骨腫瘤的教學(xué)對(duì)教師來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，創(chuàng)新的教學(xué)方法和工具變得尤為重要。

將3D 打印技術(shù)引入教學(xué)工作中是一種新興的教學(xué)策略[21]。3D 打印可以將難以理解的骶骨腫瘤影像學(xué)資料以真實(shí)還原的3D 模型呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生可以直觀地了解骶骨部位的血管和神經(jīng)走行方向，體會(huì)骶骨腫瘤手術(shù)設(shè)計(jì)方法和步驟，進(jìn)而提高臨床思維和問(wèn)題解決能力[22]。

CBL 模式是通過(guò)具體的臨床案例進(jìn)行教學(xué)，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。本研究采用3D 打印技術(shù)定制了經(jīng)典臨床病例的骶骨腫瘤模型，將抽象的解剖結(jié)構(gòu)直觀化，3D 打印和CBL 的有機(jī)結(jié)合有助于將骶骨腫瘤知識(shí)與手術(shù)內(nèi)容進(jìn)行整合，提升學(xué)習(xí)效果。

3.2 3D 打印模型輔助CBL 在骶骨腫瘤教學(xué)中的應(yīng)用效果

本研究結(jié)果顯示，3D 打印結(jié)合CBL 組滿(mǎn)意度高于CBL 組。這可能是因?yàn)镃BL 組學(xué)生在課堂中缺乏參與感，他們被動(dòng)接受填鴨式的知識(shí)灌輸。在學(xué)生的問(wèn)卷中，3D 打印結(jié)合CBL 組獲得了更好的反饋，3D打印CBL 模式更有助于理解骶骨周?chē)慕馄式Y(jié)構(gòu)，理解骶骨腫瘤知識(shí)與手術(shù)內(nèi)容的聯(lián)系[23-24]；此外，該種教學(xué)模式還可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍中學(xué)習(xí)，并提高自主學(xué)習(xí)的能力。

本研究結(jié)果顯示，3D 打印結(jié)合CBL 組理論考核成績(jī)及臨床實(shí)踐技能考核成績(jī)高于CBL 組。提示在教學(xué)中使用3D 打印模型可以幫助學(xué)生更好地掌握理論知識(shí)，提升實(shí)踐操作技能[25-26]。

綜上所述，3D 打印技術(shù)在骶骨腫瘤臨床教學(xué)中的應(yīng)用，能夠使學(xué)生更直觀地理解復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)和病理特征，提升學(xué)生的臨床思維。將3D 打印模型與CBL 有機(jī)結(jié)合可以顯著提升學(xué)生對(duì)教學(xué)方式的滿(mǎn)意度，幫助學(xué)生掌握骶骨腫瘤的理論知識(shí)、提升臨床實(shí)踐能力。這些發(fā)現(xiàn)證實(shí)3D 打印結(jié)合CBL 在醫(yī)學(xué)教育中的巨大潛力，也為未來(lái)臨床教學(xué)方法的改革提供了有價(jià)值的參考。

利益沖突聲明：本文所有作者均聲明不存在利益沖突。