3D Body軟件結合Sandwich教學法在醫學本科教學中的應用

姬文晨，蔣婉婷，李 萌，馬 興，李 嘉

1 西安交通大學第一附屬醫院骨科，西安 710061；2 西安市第四醫院超聲診斷科，西安 710004

臨床實習是醫學本科學習的重要階段，是理論轉化為實踐的關鍵時期。學生從校園步入醫院對臨床知識充滿好奇，采用合適的教學方法進行教學可以顯著提高學生的實習效果，從而為其后期的醫學生涯打下堅實基礎[1]。骨科疾病種類繁多，各亞專業(脊柱、關節、創傷、足踝、手外傷)與解剖學關系極為密切，且對空間思維能力要求較高，對于進入臨床實習的本科生而言，學習難度較大[2]。前期，西安交通大學第一附屬醫院骨科教學團隊將3D打印應用于骨科教學中取得了一定效果，發現3D打印實體模型可以對骨折局部精確再現，有利于學生掌握復雜骨折的復位方法，但其缺點是不能模擬手術入路，使學生無法理解手術過程中需要注意的重要血管和神經；與此同時，該教學團隊將PBL教學法應用于骨科教學中，發現這種以問題為導向的教學方式可以在一定程度上提高學生的探索能力，但是該法缺乏與其他學生之間的互動，無法充分調動學生的學習積極性[3]。如何解決上述問題，進一步提高本科生臨床教學的效果，值得帶教教師進一步思考。3D Body軟件可以清晰顯示各個器官及組織的結構和相對位置，解決了單純3D打印只能顯示骨骼系統而無法顯示軟組織的問題；Sand-wich教學法是在小班教學中通過學習匯報和交叉學習的方式，提高學生之間、師生之間互動，進而提高學生學習的主觀能動性[4-6]。該教學團隊組將3D Body軟件結合Sandwich教學法應用于醫學本科教學中，取得了良好的教學效果，現報道如下。

1 對象與方法

1.1 教學對象及師資水平

選取2018年9月—12月在骨科實習的5年制、8年制醫學本科生共74人，隨機分為實驗組(3D Body軟件結合Sandwich教學法)和對照組(常規影像學教學)，各37人。帶教教師職稱均為高年資講師及以上人員。

1.2 教學方法

根據教學大綱要求，選取典型臨床病例(尺橈骨遠端骨折)，由骨科教學小組成員審核病例的合理性與典型性。在選擇病例之初，按照知情同意的原則，在倫理委員會的指導下，做好患者的溝通工作以便后續工作得以順利進行。①實驗組：術前根據X線和CT三維重建講解骨折局部情況，讓學生對骨折有一個初步印象。尺橈骨遠端骨折靠近腕部，如若手術，會涉及正中神經、橈動脈、尺動脈、旋前方肌等重要解剖結構，術前讓學生了解手術入路，避免重要解剖結構的損傷，是學習骨科手術的第一步。我們采用3D body軟件示教前臂骨折部位解剖結構(肌肉、血管、神經、韌帶、骨塊)，任何組織均可以顯示或隱藏，無限地自由拼接組合，從淺表到深層仿生模擬手術入路，逐塊拆開淺層肌肉，清晰顯示深層肌肉起止點及伴行的神經血管位置(如圖1所示)；與此同時，采用Sandwich教學法設置一系列問題，如尺橈骨遠端骨折采用內固定還是外固定，原因是什么？如果采用內固定，采用經皮微創內固定的手術方式還是完全切開的方法，每種手術方式的適應證是什么？將學生分為不同小組，通過學習匯報和交叉學習的方式，讓每組學生分組討論后進行組間討論，充分發揮學生的主觀能動性。②對照組：術前根據X線和CT三維重建講解骨折局部情況，學生通過解剖學圖譜了解手術入路。

圖1 3D body軟件逐步隱藏肌肉、血管、神經、韌帶等組織

1.3 教學效果評價

實驗組和對照組教學效果評價從以下幾個方面進行：①問卷調查本科生對于課程的滿意程度，分為非常滿意、滿意、一般、不滿意4種，分別計算百分比；②出科考核成績比較，分為骨科基礎理論考核(50分)、骨科病例思維考核(50分)及平均成績；③問卷調查學生對教學效果的評價，包括學習效率、學習興趣、主動互動意愿、知識接受、交流表達能力5個方面，每項10分。

1.4 統計分析方法

2 結果

2.1 對實驗組和對照組教學模式滿意度的比較

發放調查問卷74份，回收率100%。對于兩種教學方式的滿意度比較如表1示：實驗組中有64.9%的學生對教學法感到非常滿意，24.3%的學生感到滿意；而對照組中僅有35.1%的學生對于教學模式感到非常滿意；13.5%的學生感到滿意，二者的差異具有統計學意義(P<0.05)。實驗組學生對教學模式滿意度一般(10.8% vs. 24.3%)及不滿意率(0% vs. 27.1%)低于對照組，二者的差異具有統計學意義(P<0.05)。

表1實驗組和對照組對教學模式滿意度的比較n(%)

組 別n非常滿意滿意一般不滿意實驗組3724(64.9)9(24.3)4(10.8)0(0.0)對照組3713(35.1)5(13.5)9(24.3)10(27.1)χ2值 9.9326.2534.5987.293P值<0.0010.0080.0210.001

2.2 實驗組和對照組學生出科成績的比較

實驗組和對照組學生出科考試成績如表2示：與對照組相比，實驗組學生在基礎理論考試成績、病例思維考試成績、平均成績等方面顯著提升，二者的差異具有統計學意義(P<0.05)。

組 別n基礎理論考試病例思維考試平均成績實驗組37(43.29±1.36)(46.26±1.61)(89.21±2.46)對照組37(36.11±1.77)(37.21±3.46)(73.34±3.17)t值-9.541-7.781-6.543P值 0.021 0.007 0.001

2.3 實驗組和對照組學生對教學效果評價的比較

實驗組和對照組學生對教學效果的評價比較如表3示：與對照組學生相比較，實驗組學生在學習效率、學習興趣、主動互動意愿、知識接受、交流表達能力等方面有明顯提高，二者的差異具有統計學意義(P<0.05)。

組 別n學習效率學習興趣主動互動意愿知識接受交流表達能力實驗組37(9.11±0.36)(8.43±0.65)(9.45±0.31)(9.12±0.56)(8.92±0.42)對照組37(7.45±0.86)(6.01±0.97)(5.22±0.75)(6.96±0.81)(6.77±0.35)t值-5.671-7.230-12.343-8.411-7.891P值 0.021 0.011<0.001 0.001 0.007

3 討論

隨著臨床醫學教育的發展和對高素質醫學人才需求的提高，越來越強調醫學生臨床技能的培養和勝任力的提升[7-8]。由于外科的保護性醫療原則以及無菌要求(嚴格限制手術參觀人數)，學生難以學習和積累直接經驗，這在骨科教學中尤其突出，特別是手術治療的環節[9]。學生反映既往教學中存在如下問題：①難以完全掌握骨科疾病的知識點，無法深入理解手術治療的原理和過程，即使參加手術也常常因為作為助手視野不佳，或者手術顯露有限、術野出血等原因而看不清、看不懂手術內容，使參加手術實踐的實際效果大打折扣；②骨科手術需要大量的內置物，如鋼板、螺釘、人工關節等，如何選擇手術入路放置內置物，每種手術入路需要注意哪些重要組織及結構，如何避免副損傷，對于學生來說一直是一個難題；③傳統教學方法是以授課為基礎的學習方法，其特點是以教師為主導進行授課，強調傳授系統、完整的知識，然而，對動手能力要求較高的骨科專業來說，學生普遍反映在目前的臨床學習中，此法使得學生的學習興趣不高，感到枯燥，僅靠死記硬背書本知識，往往難以掌握授課內容并充分理解及靈活應用[10-13]。骨科手術的核心是手術入路，而掌握手術入路的關鍵是局部解剖，只有充分掌握解剖學知識才能做到有的放矢，避免術中損傷重要的組織結構，解剖學涉及的肌肉、血管、神經、韌帶和骨塊較多，學生很難在短時間內掌握[14]。3D打印制作實體模型，雖然可以幫助學生理解骨折移位的情況，但無法明確骨折周圍肌肉、神經、血管情況，致使學生無法理解手術操作的具體情況及手術入路需要注意的組織結構[15]。如何建立學生的3D思維，增加其空間理解及想象能力，調動學習積極性，增加學習興趣，是醫學本科教學必須解決的問題。

將3D Body軟件結合Sandwich教學法應用于醫學本科教學中有如下優勢：①3D Body軟件以人體CT/MRI掃描數據為基礎，建立全面、準確的立體解剖數據庫，以3D圖像清晰顯示各個器官及組織的結構和相對位置，讓學生在術前對于所選擇的的手術入路有清晰認識，通過旋轉、移位、縮放、隱藏、透明等操作，多角度觀察某一局部的解剖結構和比鄰關系，精確顯示血管、神經的走向和分布；②通過軟件隱藏功能逐層隱藏肌肉(淺表、深層)、動脈、靜脈、神經、淋巴管直至骨質，從淺表到深層仿生模擬手術入路，使學生更加深刻地理解手術操作過程；③學生可以根據軟件的引導準確找到每一系統、每一器官，直觀理解不同手術入路必須注意的重要組織結構，解決了單純3D打印只顯示骨骼系統，而無法顯示軟組織的問題；④Sand-wich教學法以“學習、實踐、學習”的教學模式，通過組內、組間學習匯報、相互探討和交叉學習的方式，增加師生之間和學生之間的互動，充分調動學生學習的積極性，提高自我學習和思考能力，改善目前骨科教學中存在學生興趣不大，缺乏自動探索能力和互動等問題；⑤相對于對照組，這種教學模式可以顯著提升學生的滿意度，出科基礎理論成績、病例思維成績及平均成績；可以充分提高學生學習效率、學習興趣、主動互動意愿、知識接受、交流表達等方面的能力。

總之，3D Body軟件結合Sandwich教學法的聯合應用將會對醫學本科教學的發展帶來深刻變革，可作為醫學理論教學和臨床實踐的有效輔助，提高學生學習的主觀能動性，提升其對具體骨科疾病的認識，加深對手術入路的理解，從而提高其臨床工作能力。因此，這種教學模式值得在臨床教學中進一步推廣。