3D打印技術在復雜股骨粗隆間骨折的臨床PBL教學中的應用

劉昌藝 張逢樂 楊輝 羅家良 羅雨鷺

3D打印技術在復雜股骨粗隆間骨折的臨床PBL教學中的應用

劉昌藝 張逢樂 楊輝 羅家良 羅雨鷺

目的探討3D打印技術在復雜股骨粗隆間骨折的臨床PBL教學中的應用效果，以提高骨科臨床教學的整體質量。方法納入骨科臨床專業學生共28名，隨機數字法將學生分為傳統教學法和新教學法（3D打印技術、PBL教學法）進行臨床教學。通過實體講解，而后再參觀手術過程，比較兩組教學方法的效果，包括學生的學習成績、綜合能力自我評估數據。結果與傳統教學法組比較，新教學法組學生的學習成績與綜合能力自我評估分數顯著提高，差異具有統計學意義（P＜0.05）。結論采用3D打印技術、PBL教學法的新教學法在復雜股骨粗隆間骨折的臨床教學中具有良好的教學效果。

3D打印技術 復雜股骨粗隆間骨折 PBL教學 骨科教學

骨科教學中，大多數臨床教學還采用傳統方法，對尚未接觸臨床的醫學生而言，僅可提供一個大概的印象；對于對骨科專業的學生來說，傳統的教學效果并不理想，與臨床應用差距較大。對于骨科醫生來說臨床知識和臨床實踐同樣重要，因此如何改進教學方法，提高臨床實踐的教學效率，是骨科臨床指導時需認真思考的問題。

隨著計算機技術的飛速發展，3D技術在骨科臨床和教學中不斷使用，極大地提高了臨床與教學的質量。PBL教學方法是以典型教學為基礎，通過小組合作的方法，結合實際問題，解釋問題背后的科學知識，提高終身學習能力，增進學生的自主學習能力。

本研究以復雜股骨粗隆間骨折為教學模型，對比傳統教學方法與新型教學方法 （3D打印技術、PBL教學法）的教學效果差異。

1 材料與方法

1.1 對象

納入骨科2015級臨床專業學生共28名，隨機數字法將學生分為傳統教學法和新教學法組（3D打印技術、PBL教學法）進行臨床教學，每組14例，傳統教學法組入學成績（84.2±10.57）分，新教學法組（83.23±9.51）分，兩組入組考核成績、一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 教學設備

傳統教學法采用PPT與影像學教學片進行教學，新教學法配備有HIS系統的3D打印機1臺。

1.3 教學方法

傳統教學法組：授課的骨科教師結合教材對相關理論知識進行PPT幻燈片講解，在授課之后觀影教學片，并對學生的問題進行解答。傳統教學法是以知識為中心進行講授的一種教學方法，其教學重點在灌輸理論知識。該方法每次授課時能夠系統地講解基本理論知識，信息量大、進展速度快。傳統教學法由一名專業課老師帶領幾十甚至一百多名學生，采取大班教學，進行理論學習。

新教學法組：采用3D打印技術、PBL教學法進行臨床教學。①在臨床醫院影像科對復雜股骨粗隆間骨折進行CT薄層掃描，掃描范圍包括骨折部位，在CT工作站導出數據，然后進行三維重建。②3D打印技術制作實體模型進行實例教學。基于材料疊層和材料累加的概念，在計算機制作下，根據CT數據進行材料的制造，并將設計出的模型轉化為物理模型，或者直接制造，可以最大限度還原復雜的結構，從而將復雜股骨粗隆間骨折的空間結構還原并以1∶1的比例，制造出高度仿真模型（圖1）。③采取小班教學，一次授課人數控制在10人左右，根據實際的教學病例進行臨床結合理論教學，在教學前讓學生對病例進行熟悉，提前預習，從簡單到復雜，針對該病例病史資料、影像學資料等進行討論，并根據打印出來的3D骨折模型，進行全方位觀察，讓學生進行診斷和治療性學習，提高學生對手術方案的認知。④確定治療方案。通過對3D打印模型的學習，了解復雜股骨粗隆間骨折的形態和位置，了解病例的基本情況，明確骨折的類型，并進行測量，制定手術入路、方法，尤其是對內固定材料和方案的制定，如采取何種內固定材料、何種手術操作方法、以何種角度進行操作等。⑤應用PBL教學方法，以“提出問題-建立假設-收集資料-論證假設-總結”的五段式教學模式，同時采取“以教師為引導，以學生為中心”的方法，把教學內容設置于有意義的問題情境中，由問題引導學習，并發現問題，然后共同實踐創新，以小組協作解決問題。教師提前將準備的病例說明和

課前問題發放給學生，使學生進行資料查閱收集，自行制定學習計劃；學生進入模擬病房，首先向模擬病人進行問診完成病史采集；然后結合問診，進行體格檢查，形成初步診斷；接下來安排輔助檢查；觀摩整個手術操作的過程，最終完成治療方案，完成整個臨床診斷思路的訓練。在模擬診療結束后將診治思路、出現的問題進行小組內討論，輔導老師在整個過程中進行引導啟發和評分。

1.4 觀察指標

圖1 3D骨折模型Fig.1 3D fracture model

授課后對兩組學生進行考核，內容包括臨床實踐技能、專業理論兩個部分。專業理論考試包括典型復雜股骨粗隆間骨折的定義、發病、分型、診斷、治療等。臨床操作以實際操作為主，包括患者入院詢問病史、查體、手術、牽引、縫合、拆釘、病例書寫等實際的技能操作。并在授課結束后對學生進行自我教學效果評估，包括學習能力、發現問題、解決問題能力、學習興趣、交流表達能力、理解能力、臨床實踐技術能力、學習自覺性、知識掌握能力及課程參與度，每項10分，共100分。

1.5 統計學分析

以 SPSS20.0 統計分析，數據以（x±s）表示，組間比較采用t檢驗，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 專業理論考試及臨床實踐技能操作分數比較

新教學法學生的學習成績顯著提高，與傳統教學法比較，差異具有統計學意義（P＜0.05）（表 1）。

表1 專業理論考試及臨床實踐技能操作考試分數比較Table 1 The comparison of the scores of professional theory and clinical practice skills

2.2 綜合能力自我評價比較

與傳統教學法組比較，新的教學方法組學生的綜合能力自我評價分數顯著高于傳統教學法組，差異具有統計學意義（P＜0.05）（表 2）。3 討論

表2 綜合能力自我評價比較分析Table 2 The comparison of comprehensive ability selfassessment data

復雜股骨粗隆間骨折老年人常見，手術復雜，易引起畸形愈合、關節僵直等，死亡率較高。目前，多采用手術治療，且方法較多。傳統教學法與臨床實踐脫節，無法達到理論結合實踐的良好效果。近年來，3D打印在骨科臨床中不斷推廣應用，我們將該技術引入骨科臨床教學中，模擬實體骨折情況，結合具體病例，對患者的影像學資料進行更為深入的了解，讓學生在理論學習的同時，掌握讀片、病情判斷，對影像學資料進行分型診斷，理論與臨床實踐相結合，提高了對復雜股骨粗隆間骨折的診斷和治療的認識。在此基礎上，對學生進行手術方法的講解，操作性更強，讓學生對模具的具體解剖學定位，內固定的置入，手術的切口、角度等有更深入的認識。通過復雜股骨粗隆間骨折的實踐教學，并與PBL教學法相結合，提高了學生的實際動手能力和系統知識構建能力。該方法有利于學生對知識全面系統了解，對實際病例全面模擬操作，進而提高實際動手能力，使得學生對股骨粗隆間骨折的認識得到進一步的提高，實現知識和專業技能一一對應的目的。

新教學法能使改變學生對專業理論課程及實踐認識的偏差，使學生由表層性動機向深層性動機發展。同時，該方法能夠改變學生的學習方式，由記憶型學習變為理解型、理論與實踐融合型，提高了學習效率。不僅如此，新教學法把結果性評價和過程性評價有機結合起來，將實際操作能力、系統理論知識獲取、教師評價和自我評價統一結合。本結果顯示，與傳統教學法比較，新教學方法組學生的學習成績與綜合能力自我評估分數顯著提高。

綜上所述，3D打印技術結合PBL教學法使學生主動學習教學內容，提高了學生的綜合學習能力、臨床動手能力，有效提高了教學質量。因此，隨著醫學教育改革的發展，3D打印技術結合PBL教學法將改變傳統的教育模式，具有良好的應用前景。

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Application of 3D Printing Technique in PBL Teaching of Complicated Femoral Intertrochanteric Fractures

LIU Changyi1,ZHANG Fengle1,YANG Hui1,LUO Jialiang1,LUO Yulu2．1 Traditional Chinese Medicine Hospital of Liwan District,Guangzhou 510160,China;2 Zhongshan Medical College of Zhongshan University,Guangzhou 510080,China.

ObjectiveTo explore the effect of 3D printing technique in clinical PBL teaching of complex intertrochanteric fractures in order to improve the overall quality of orthopedic teaching.MethodsA total of 28 students were included in the orthopedic clinical program.The random number method was used and the students were divided into 2 groups:traditional teaching method group and new teaching method group(3D printing technique,PBL teaching method).The teaching method was explained by the entity,and then the proced

ure was followed.The effects of the two groups of teaching methods were compared,including the student's academic performance,comprehensive ability self-assessment data.ResultsCompared with the traditional teaching method group,the scores of the new teaching method group were higher,and the difference was statistically significant(P＜0.05).ConclusionThe new teaching method of PBL teaching method with 3D printing technique has good teaching effect in clinical teaching of complex femoral intertrochanteric fractures.

3D printing technique;Complex femoral intertrochanteric fractures; PBL teaching; Orthopedic teaching

G232.1

A

1673－0364（2017）06－0360－03

10.3969/j.issn.1673-0364.2017.06.017

廣州市荔灣區2016年科技計劃項目（2016080055）。

510160 廣東省廣州市 廣州市荔灣區中醫醫院（劉昌藝，張逢樂，楊輝，羅家良）；510080 廣東省廣州市 中山大學中山醫學院（羅雨鷺）。

2017年9月19日；

2017年11月3日）