何 骁 田 云 邹 康 肖勋刚

湖南省郴州市第一人民医院关节外科 423000

骨科系统的教学一直以来是临床教学的难点，教学效率的高低十分依赖学生的解剖知识基础，对学生的三维空间想象能力要求较高。传统的教学模式是老师带领学生查房、讲解病例、查阅相关的影像学资料、使用PPT 讲解等方式进行教学。实际上，大部分医学实习生不能直观认识骨骼系统的三维结构，对于涉及众多不规则骨骼形态的复杂骨折及骨病更难以理解。问题驱动教学法(Problem-based learning,PBL)是以问题为中心，增强学生自主思维的一种新型教学模式，可以有效提升学生的学习主动性，提高学习效率。而在骨科教学中，直观的三维立体教学十分重要，对于刚接触骨科的实习生，其解剖基础不扎实，以问题为中心展开教学，固然可以增加学生的积极性，但仍然无法弥补三维立体认知的不足。3D打印技术以数字模型数据为核心，以逐层打印形式，制造出与实物相同的模型，其可以根据课堂需要，打印相应的骨骼解剖模型，给予医学生最直观的教学。本研究将3D打印技术应用到PBL教学中，以刚刚进入临床的实习生为研究对象，探索3D打印技术在骨科教学中的应用价值，具体报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2020年6—11月于我院实习的临床专业5年制本科生60名, 采用整群随机分组方式, 分为A、B两组, 每组30人。A组男12人，女18人，年龄20～23岁；B组男14人，女16人，年龄20～24岁。两组均为同一带教老师授课，带教老师为具备3年以上教学资历的副主任医师，教授课程时主题相同。两组年龄分布及性别构成等一般资料比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。

1.2 教学模型的制作 从影像系统中调取髋关节假体松动、胫骨平台骨折患者的CT数据资料，以DICOM模式导入mimics软件中，生成等比例的3D骨骼模型，将数据以STL格式导入鸿泰HT-480S光固化树脂3D打印机中，完成教学模型制作。见图1、2。

图1 假体 松动3D模型

图2 胫骨平台骨折3D模型

1.3 研究方法 选取髋关节置换术后假体松动、胫骨平台骨折作为教学专题，A组采取3D打印骨骼模型联合PBL教学模式进行教学，B组采用单纯PBL教学。老师带教之前1周针对授课内容提出问题，由实习生以小组为单位，以问题为中心，自行查阅相关资料、文献。理论教学内容主要包括疾病的临床表现、诊断、解剖、疾病分型及治疗方案等，技能教学内容主要包含临床患者的问诊、体格检查，技能操作如骨骼牵引、皮肤牵引等。每组每个教学内容授课2个课时，每个课时2.5h。

带教时A组针对相应骨科疾病，选取典型患者的影像学资料制作对应的3D模型，学生可以使用3D模型进行相关骨科解剖知识的学习，如髋关节、膝关节的组成结构以及重要解剖标志的识别，还可以学习骨病的病理特征以及不同分型的相应表现；对于骨折类型的3D模型，带教老师还可以使用模型进行手术演示，如骨折的复位、内固定方式，解剖复位与功能复位的原则等。

B组以小讲课为主要形式,带教老师课前制作PPT，将相关知识点采取图文结合的模式归纳于PPT上，课堂围绕课前问题对疾病体察、诊断及鉴别诊断、治疗方案、手术指征等进行讲解。授课时可以使用普通骨科教具模型进行辅助授课。

1.4 评价指标 教学完成后，分别进行相应的理论考试及技能操作考试检查学生对相应专题的掌握程度，理论考试包括选择题及病例分析题，总分100分，技能考试包括体格检查、骨科专科操作,总分100分，并对学生进行授课满意度的问卷调查(问卷信度0.75)，包括不满意、一般、满意三个选项，分别是2分、6分、10分，共计10个问题，满分100分，由学生在授课完成后进行匿名勾选。

2 结果

所有学生的理论考试采取闭卷考试模式，技能操作分数严格按照操作评分表打分，教学满意度问卷于最后课时发放，匿名填写，当堂全部回收。A组理论成绩、操作成绩以及教学满意度均优于B组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组理论成绩、操作成绩、教学满意度比较分)

3 讨论

3.1 骨科教学的难点 骨科是一门注重实践的学科，知识点具有抽象性及整体性的特点，其学习重点在于解剖，如复杂骨折及骨病等经常涉及疾病的分型及治疗原理，根据疾病解剖的不同，存在多种不同的分型以及治疗方案。而刚刚进入临床的实习生对于骨科的理解还停留在课本简单记忆，若无法在实习阶段对骨科强化认识，对其后续的临床工作影响较大。因此，探索高效、实际的骨科教学模式[1-2]，对于保证国家临床人才的持续输出至关重要。

传统教学方式仅仅停留在字面表达，带教老师通过口述以及制作PPT的方式对学生进行“灌输式”的教学，学生积极性低下，知识获取效率极低，虽然花了大量的时间对知识点进行“死记硬背”，却难以将理论知识与实际结合，导致知识点掌握不透彻或者较易遗忘。

PBL教学模式是一种基于问题展开学习的教学模式，作为一种新型的教学方法在临床教学中被广泛应用。其改变了传统教学模式学生被动接受知识的模式，转变为主动思考获取知识，此种模式下，学生的积极性及课堂趣味性大大提高[3]，不仅可以有效加深学生对课本知识的理解，而且可以锻炼学生自主思考以及创新批判的能力。目前该教学模式已经成为我国医学教育的热点[4]，且PBL教学模式具备较好的相容性，因此可以和其他多种教学模式相结合[5]，取长补短，提升教学效果。

3.2 3D打印在骨科教学中的优势 虽然PBL教学模式可以有效地调动学生主动性，但仍然无法绕开骨科教学抽象性及立体性的特点，理论与实践结合的程度低，无法有效满足实习这一阶段的学习要求。3D打印技术近来年兴起于各个行业，在医学领域中，以患者的影像数据为基础，打印出与实际结构1∶1的解剖模型，最真实地将疾病形态还原至医师眼前，目前已经逐步应用到教学之中，其可以将书本中平面的病例图片具现化为课堂上的实物模型，学生可以利用模型对疾病进行更深一步的学习。在当下学校尸体解剖标本不足的情况下[6]，3D打印的实物模型，可以很大程度起到替代作用。

在研究过程中，大部分学生认为骨科学习过程枯燥且易遗忘，学习难度大，且所学习的知识与临床实际不符，因此，学生的理论考试成绩不理想，而本文结果表示，A组的理论考试成绩明显优于B组。骨科教学过程离不开骨骼解剖模型和活体教具[7]，虽然传统教学模式同样可以提供解剖模型，但缺乏特异性，大部分学校只会准备简单的人体正常解剖模型或者简单的骨病模型，无法提供复杂骨科疾病的异常模型，虽然能一定程度帮助理解知识点，但局限性较大，且容易固化学生思维，使其认为这些疾病“只能是这样”。而3D打印技术可直接选取相关影像数据，打印出最接近临床实际的模型。在本文所选授课内容中，胫骨平台骨折的schatzker分型及假体松动髋臼侧paprosky分型较为复杂，使用3D打印技术直接将各种分型打印出实物模型，可供学生仔细观察总结，更直观地理解这两种疾病。比如通过观察胫骨平台骨折不平整的关节面和相关骨折特征，从而理解创伤性关节炎的机制以及不同内固定治疗方式的选择理由。因此，3D打印模型辅助教学可以将理论知识从文字记忆转化为立体记忆，最大限度地理解疾病特点，使学生对知识点的掌握更加牢靠，提高考试成绩。

课堂与临床最大区别在于临床需要掌握更多技能操作。我国医学生在校学习时临床操作机会极度匮乏，而在当今医患关系紧张的情况下，且骨科疾病患者往往伴随着强烈的疼痛或其他不适感，实习生因经验不足而操作不当易导致医患矛盾加剧。通过使用3D打印模型模拟实际操作如骨折复位、骨骼牵引、体格检查等，直接展示治疗原理以及体格检查的阳性体征的机制，让学生明白为什么这样查？为什么这样治？而不是简单的“依葫芦画瓢”却不理解其原理，有效地提高了学生对技能操作的理解力以及熟练度，对于以后从事外科系统工作的学生尤为重要。本文中A组的操作成绩均优于B组，提示3D打印技术辅助教学可以有效地提升学生的技能操作能力，促进理论与实践的结合。研究表明[8-10]3D打印联合PBL教学模式在其他外科类学科如整复外科、肝胆外科、心血管外科等非骨科系统外科的教学中，同样可以起到提升教学效果的作用。并且，在满意度调查中，A组明显优于B组。3D打印技术属于新兴事物，其本身就可以很好地吸引学生的兴趣，且实物教学对比简单的PPT加书本模式，学生可以拥有更多的动手机会，老师对于知识点讲解也将更加生动透彻，课堂气氛活跃，明显提高了教学效果。

3.3 缺陷与不足 目前，3D打印技术尚处于起步阶段，在我国主要应用于疾病治疗前的指导和规划，且费用较为昂贵，暂未进入医保政策。在课堂上使用3D打印进行讲课，可以有效帮助学生理解知识点，但其仍只能针对一个典型疾病进行讲课，若对每种疾病进行打印，其产生的教学成本对于大部分高校来说难以承受。另一方面，在骨科系统中，骨骼结构是主要的学习内容，但肌肉、韧带等软组织疾病仍然是骨科学的重要部分，但3D打印不论是在打印技术还是材料特质等方面，暂时无法打印出具备软组织特点的模型。

综上所述，3D打印联合PBL教学模式可以充分提升学生的学习兴趣，加深学生对知识的理解程度以及实践能力，全面提高教学效果，但其仍然受经费及本身材料特点的限制，目前无法大范围普及和全课时适用，相信随着技术的更新以及成本下降，其可以充分地应用到临床教学中来，以此促进我国医疗教育事业的发展，为国家培养更多的医疗人才。