3D 打印技術在骨科臨床教學中的應用效果

袁 峰

（安陸市普愛醫院 湖北安陸 432600）

3D 打印是一種先進的技術，它基于數字模型文件，使用金屬或塑料粉末等粘性材料，通過層層堆疊和堆積來制作3D 實體。近年來，隨著3D 打印技術的成熟和價格的下降，其應用范圍逐漸從工業領域擴展到醫療、教育等領域[1]。

醫學3D 打印首先通過C T 或M R I獲取原始數據，經軟件處理后建立三維數字模型，并根據臨床需要借助計算機輔助制造軟件進行修改和設計，最后將數據輸入3D 打印機完成打印。隨著醫學影像技術的發展，3D 打印技術在顱頜面整形外科的臨床應用中已處于領先地位，并取得了成功。在一定程度上也促進了骨科醫生將3D 打印技術應用于臨床工作。3D 打印技術起步相對較晚，主要是在20 世紀90 年代。3D 打印技術的主要原理是逐層打印材料，最終生成3D 三維模型。3D 打印技術作為一種新的制造技術，一經應用就引起了各行業的關注。近年來，3D 打印技術在航空、汽車制造等領域得到了廣泛應用，不僅如此，3D 打印技術還應用于醫學領域，為醫學發展做出了巨大貢獻。因此，3D 打印技術已經悄然滲透到人們的生活中，極大地推動了社會的發展[2-3]。在醫學上，骨科主要關注肌肉骨骼疾病的診斷和治療。因此，骨科是一門高度專業化的學科。目前骨科臨床教學中存在一個極其嚴重的問題，即一些教學模式缺乏良好的直觀性和可操作性，臨床教學效果不理想，這是目前臨床帶教老師需要思考的問題。3D 打印技術的出現很好地解決了這一問題，為骨科臨床教學提供了一定的條件。傳統的教學方法不能使實習生清楚地掌握相關知識，而采用3D 打印技術制作的實體模型可以顯著提高教學效果。

本研究將我院2019 年1 月～2020 年1 月80 例骨科臨床實習生，數字表隨機法分二組。對照組給予常規法帶教，實驗組實施3D 打印技術教學方式。比較兩組對教學過程的滿意度、骨科臨床實踐操作考核成績、骨科臨床理論內容成績，探析了3D 打印技術在骨科臨床教學中的應用效果，報道如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料

將我院2019 年1 月～2020 年1 月80 例骨科臨床實習生，數字表隨機法分二組。每組例數40。

其中實驗組年齡21～22 歲，平均（21.02±0.12）歲，男女各有28 例和12 例。對照組年齡21～23 歲，平均（21.24±0.44）歲，男女各有29 例和11 例。兩組一般資料統計P＞0.05。

1.2 方法

對照組給予常規法帶教，實驗組實施3D 打印技術教學方式。

（1）授課前一周，新教學法組將授課內容分發給實習生，并設置相關問題，使實習生可以借助PA C S 系統查詢相關疾病的病例資料，并利用電子圖書館查詢相關文獻。該疾病的影像數據在上課前獲取并提交給科室管理人員，經專業軟件處理后打印成3D 模型(如下圖所示)。在課堂上，每個小組討論提出的問題，得出結論，并派代表詳細闡述。然后，借助PA C S 系統和三維實體模型，對本病的定義、基本分類、影像表現、生理病理知識、臨床表現、診斷治療方法、最新研究動態等相關知識進行了介紹和總結。

（2）3D 打印技術在骨科臨床教學中的應用。

①手術前的準備：利用3D 打印技術打印出骨折部位的三維模型，可以讓操作者在手術前對骨折有詳細全面的了解，在腦海中建立三維立體結構，做出準確的診斷和分型。在模型上模擬操作，減少骨折，選擇合適的內固定器，預彎塑料板，確定螺釘的方向和長度等。嘗試不同的運營方式，調整運營策略，制定出最適合的個性化運營方案。這樣，操作者在手術前對骨折有了充分的評估和判斷，并對手術過程進行了巧妙的排練，大大提高了手術的安全性，縮短了手術時間，減少了手術中的出血和側傷，從而減少了手術相關并發癥，減少了麻醉劑用量，手術過程順利，最終使患者受益。

②解剖學知識與臨床實踐相結合：局部解剖是骨科臨床學習最基本的知識點，也是學習過程中的難點。這是因為脊椎和四肢以及周圍的肌肉、血管和神經中有大量的骨骼。如果一些解剖體征的機械記憶經常枯燥乏味，那么學習效果就不好。通過3D 打印模型，實習生可以根據課前掌握的醫學知識推斷出疾病的病因、癥狀和體征，然后嘗試利用現有的醫學知識提出骨科疾病診斷的治療方案。這一理解過程加深了實習生對解剖結構特殊性的本質理解。結合三維模型的PBL教學法，實習生可以直觀地了解患者的解剖結構，從而更好地從病例數據中模擬患者受傷的場景。從解剖結構到生物力學特征，從單個骨折到系統的診斷和治療，可以推斷骨折的常見部位、力學性質、臨床癥狀和并發癥。然后根據國際骨折分類進行臨床診斷，制定治療方案，設計手術方案。

③在外科手術訓練中的應用：將3D 打印模型固定在桌面上，并在第一次教學中采用統一的教學方法。根據模型，上級醫師講解了進釘點各部分的特點和識別技巧，以及進釘點大小、進釘角和進釘深度的選擇。講解完畢后，實習生從上方觀察骨背，確定每個拱根的入口點，在相應的入口點用開孔器打開釘道，用錐子打開釘道，探查釘道各壁是否完整，然后擰入螺絲，安裝螺桿系統。教學結束后，取下固定棒，不取釘子，沿著螺絲方向切割模型，觀察釘子路徑，并提供教學醫生分析總結釘子位置、釘角、釘子深度是否存在問題。在后續教學中，實習生可以反復使用新的3D 打印模型對椎弓根螺釘的放置進行教學，分析總結得失，并在接下來的教學中根據分析結果提高操作技能。模擬訓練結束后，對實習生進行測試，植入螺釘10 枚，觀察螺釘植入成功率。

1.3 觀察指標

比較兩組對教學過程的滿意度（0-100 分，越高越好）、骨科臨床實踐操作考核成績、骨科臨床理論內容成績（0-100分，越高越好）。

1.4 統計學處理

SPSS23.0 軟件中，計量數據行t檢驗，P＜0.05 表示差異有意義。

2 結果

2.1 對教學過程的滿意度

實驗組對教學過程的滿意度比對照組高（P＜0.05）。實驗組對教學過程的滿意度是95.21±3.12 分，而對照組對教學過程的滿意度是80.01±2.68 分。

2.2 骨科臨床實踐操作考核成績、骨科臨床理論內容成績

實驗組骨科臨床實踐操作考核成績、骨科臨床理論內容成績均高于對照組，P＜0.05，見表1。

3 討論

3D 打印技術是當前我國社會發展中非常重要的技術手段。對于這項技術的應用，在很多方面都表現出突出的應用價值，從臨床醫學的角度來看，這項3D 打印技術的合理應用也是極其有效的，特別是對于創傷骨科的臨床治療，3D 打印技術可以在很多方面開展和應用。基于目前3D 打印技術在我國骨科創傷臨床救治中的應用，已經有了一定程度的開發和應用，在某些方面確實起到了理想的作用和價值[4]。

3D 打印技術在骨科臨床應用的優勢在于：（1）有效完善臨床治療方案。對于骨科創傷的臨床治療，術前的相應規劃是必不可少的關鍵環節。在此治療方案的基礎上，主要是根據相應的C T 數據和其他相關參考資料來分析患者的實際情況，并在此過程中根據這些情況制定相應的應對策略。3D打印技術的應用可以更好地實現物理模型的構建，從而有效地提高最終規劃效果和可靠性。（2）提高臨床治療的適應性。基于3D 打印技術在骨科創傷臨床治療中的應用，其仍具有理想的適應性。事實上，這種適應性主要體現在3D 打印技術的應用可以更好地針對患者相應的臨床癥狀，開發出更合理的內固定，進而推動這種內固定更適合臨床患者的治療，提高其依從性。（3）提高運行效率。對于骨科創傷患者的臨床救治，手術治療的高效性也更為重要。對于這類外科手術，如果能充分利用3D 打印技術來設計具體的模型，進而推動該模型在骨折復位或釘板方面發揮更理想的價值，減少之前手術過程中的一些繁瑣操作，提高了手術效率，縮短了手術時間，為提高最終手術成功率做出了很大貢獻。

本研究顯示，實驗組對教學過程的滿意度高于對照組，骨科臨床實踐操作考核成績、骨科臨床理論內容成績高于對照組，存在顯著差異，P＜0.05。

綜上，骨科臨床實習生實施3D 打印技術教學方式效果確切，可提高骨科臨床實習生的理論以及臨床技能掌握水平，并提高其對臨床教學方法的滿意度。

表1 兩組骨科臨床實踐操作考核成績、骨科臨床理論內容成績比較（，分）

表1 兩組骨科臨床實踐操作考核成績、骨科臨床理論內容成績比較（，分）

組別（n） 骨科臨床實踐操作考核成績 骨科臨床理論內容成績對照組（40） 86.45±2.91 82.51±3.01實驗組（40） 96.12±3.56 96.45±3.24 t P 6.621 7.121 0.000 0.000