杨大志 黄 坤 龙域丰 易伟宏

1 广东医科大学附属南山医院骨科，广东省深圳市 518052； 2 深圳大学第六附属医院骨科

肌肉骨骼系统疾病是骨科的主要诊治对象，肌肉骨骼系统伴有复杂的三维解剖结构，现在骨科临床教学中多应用骨骼模型或者标本，但标本和教学模型多为单一病种或者正常结构模型。由于各种骨科疾病的解剖和损伤机制不同，正常结构标本或者模型很难揭示每个患者的病例特点[1]。如何在骨科临床本科教学中更好的体现每个临床病例的特点、术前规划手术方案、术中手术方式选择等，是每个临床指导老师面对的问题。近年来，3D打印技术在临床医疗、教学中逐步应用，使得临床教学发生了变化[2]。为了提高骨科临床本科教学效果，针对解剖结构复杂的疾病采用传统教学方式，让学生充分理解与掌握的病例，依据患者影像学资料应用3D打印技术设计并完成了个性化的教学模型，并将其应用于骨科本科教学培训中，显著提高了教学效果，现介绍如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料 选择临床本科四年级实习学生60名，女生32名，男生28名，随机分为对照组和实验组(每组30名)。两组学生的各项基线资料，包括年龄、性别、入校成绩及入校后各科成绩等，差异无统计学意义(P>0.05)。两组学生均由同一教师授课，教学病例和授课时间相同。

1.2 方法 对照组采用理论授课+传统临床病例讨论方式教学，在教学过程中主要通过Powerpoint展示临床病例的人体外观、影像学等特点。实验组采用理论授课+3D打印模型病例讨论方式教学，在教学过程中根据临床病例影像学特点制备3D打印模型，模型可在学生间传阅及观察。具体内容如下：教学病例需体现专业的基本理论、基本知识和基本技能，并且病例设计具有一定的互动性、知识性和复杂性，学生通过讨论和脑力震荡逐步学习专业知识，达到预期教学效果。结合广东医科大学临床医学教学大纲，调取本院骨科病区数据库资料，选取2014 年1 月—2017 年12 月典型的骨盆骨折及脊柱畸形病例各5例。利用医院PACS 系统平台提取患者影像学资料，并将CT等影像资料输入交互式医学影像控制系统(Materiaise’s interactive medical image control system,MIMICS)进行三维图像重建，并且基于材料累加概念和叠层制造方法应用3D 打印机打印成1∶1 大小骨盆和脊柱畸形模型(见图1)，提取患者的病历资料制作病历汇报，并在病历汇报的过程中组织学生分组讨论，例如：患者诊断、治疗方案等问题，引导学生自主思考分析问题。

1.3 教学效果评价 两组学生在教学结束后，通过客观考试和主观评价考核评价教学效果。客观考试包括理论考试和标准化病人考核(100分)，包括疾病定义、发病机制、疾病分类、诊断、鉴别诊断及治疗等理论知识和典型病例分析能力，两组学生采用相同的考核标准，当场考试及评分。主观评价部分通过问卷调查教学效果，主要包括学习能力、学习兴趣、理解能力、实践操作能力、教学满意度，每项10分。

2 结果

2.1 客观考试成绩比较分析 实验组学生的理论考核成绩和标准化病人考核成绩均高于对照组，组间对比差异有统计学(P<0.05)。见表1。

注：A影像学重建三维模型；B脊柱畸形术前3D打印模型；C脊柱畸形手术规划3D打印模型侧面观；D脊柱畸形手术规划3D打印模型后面观。

表1 两组学生考核成绩比较

2.2 主观评价比较分析 实验组学生在学习能力、学习兴趣、理解能力、实践操作能力、教学满意度等方面评分优于对照组，组间比较有统计学意义(P<0.01)。见表2。

表2 两组学生主观评价比较

3 讨论

骨科临床本科教学中需要学生理解病变部位骨骼三维结构的变化，因此在骨科理论讲解、Powerpoint展示、教学查房等教学过程中需要完整展示病变部位骨骼及周围组织变化，现在一般采用影像学资料主要包括: X线、CT及MRI等[3]，但都无法直观展示骨科疾病的解剖和损伤机制[4]。3D数字打印技术可以完整展示骨科病变部位骨骼三维结构，将二维的影像学资料和三维的3D打印模型结合起来[5]。在此基础上讲授骨科临床理论和操作，直观性和操作性明显增强[6]。在骨科教学实践中，在教学过程中加入3D模型可以更好的让学生理解相关知识，在研究中实验组学生的理论成绩比对照组高12.9%，差异有统计学意义(P<0.05)。

骨科手术教学现常规采用手术视频教学、临床带教操作等方式[7]，但现在本科生观看手术视频、手术操作机会较少。3D模型可实现术前手术规划和虚拟手术操作，发现手术设计中的缺陷，及时修改手术方案，选择最佳的手术路径和植入物，可术前将植入物精确塑形[8]。通过3D模型可以让学生参与模拟手术操作，结合3D模型操作学生可以更加直观和深刻理解骨科疾病的特点、手术方式选择、术中注意事项，明显提高临床本科生的学习兴趣及课堂互动性[9]。因此在教学实践中发现，学生的学习能力、学习兴趣、理解能力、实践操作能力、教学满意度等方面均得到提升，对比常规教学组差异有统计学意义(P<0.01)。3D打印技术在骨科教学中的应用，有助于学生理解骨科疾病的定义、分型分类及治疗原则，通过3D打印模型手术操作可有助于理解手术过程，在此基础上再让学生观摩真实的手术过程，这是一种理论结合实践的方法，可提高学生的理论理解能力和主观能动性。

通过3D打印技术在本科教学中展示骨骼疾病的变化，可提高本科学生对骨科疾病的认知程度，显著提升骨科临床本科教学效果，3D打印技术在教学领域中还只是处于起步探索阶段，随着计算机仿真和虚拟现实技术的不断完善与发展，其在医学教育领域的应用将会更加全面和广泛[10]。