3D打印模型結合人體解剖軟件在骨科臨床教學中的應用效果

趙良軍 勞 山 趙勁民 韋慶軍

(廣西醫科大學第一附屬醫院骨科，廣西南寧市 530021)

人體正常解剖結構和實際病例的千差萬別，加之骨科本身專業性強，內容多且抽象，使得骨科教學成為外科教學中的一大難點[1]。3D打印技術是一種以三維數字模型數據為基礎，將微結構材料通過融合或者沉積的方式組成三維實體模型的快速制造方法[2]，是近期在各行各業中廣泛應用的一項新興技術，尤其是醫學領域[3]。而三維人體解剖軟件是將人體從簡單的二維圖像轉入到三維圖像，直觀清楚地將人體骨骼、肌肉組織及神經血管通過軟件展現出來。隨著科技的發展，教學模式正在發生巨大的改變，3D打印技術和三維人體解剖軟件的使用無疑是對傳統臨床教學模式的一次巨大變革，目前已逐步應用于臨床教學中，取得了顯著的效果[4-6]。本研究對骨科臨床實習及規培人員進行分組，觀察不同教學模式的差異。現將結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019年4～8月在廣西醫科大學第一附屬醫院骨科實習及規培的學生，共80人。利用隨機數字表法分為A組、B組、C組、D組，每組20人。每組實習生12人，規培生8人；男11人，女9人；本科學歷8人，研究生學歷12人。各組研究對象的基礎資料比較，差異無統計學意義(均P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法 3D打印數據直接來源于廣西醫科大學第一附屬醫院的計算機斷層掃描和磁共振成像，獲取的數據通過計算軟件轉換為計算機輔助設計模型，然后利用3D打印機打印出三維實體模型[7]。A組采用3D打印模型結合三維人體解剖軟件教學，在課程講解的過程中展示3D打印模型實體，并結合多媒體教學，通過三維人體解剖軟件辨析骨骼解剖結構、骨折機制及手術入路；B組僅采用3D打印模型教學；C組采用三維人體解剖軟件進行臨床教學；D組按照傳統教學模式進行臨床教學，通過教材里的文字描述及圖片展示來講解骨科教學內容。

1.3 觀察指標 骨科實習和規培各3個月，結束后安排統一考試，考試分為理論考試，即筆試(滿分100分)，以及技能操作(滿分10分)。通過自擬的問卷調查對學生進行興趣評分(滿分100分)，對四組教學方式進行評價。

1.4 統計學處理 使用SPSS 20.0統計學軟件進行數據分析，符合正態分布的計量數據以均數±標準差(x±s)表示，多組間計量資料比較用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK-q法，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 筆試成績 A組實習生及規培生的筆試成績優于B、C、D組，差異均有統計學意義(均P<0.05)；B、C組筆試成績優于D組，差異均有統計學意義(均P<0.05)；B組與C組比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 各組實習生及規培生筆試成績比較 (x±s，分)

2.2 技能操作成績 A組實習生及規培生的技能操作成績優于B、C、D組，差異均有統計學意義(均P<0.05)；B、C組技能操作成績優于D組，差異均有統計學意義(均P<0.05)；B組與C組比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 各組實習生及規培生技能操作成績比較 (x±s，分)

2.3 興趣評分 A組實習生及規培生的興趣評分優于B、C、D組，差異均有統計學意義(均P<0.05)；B、C組評分優于D組，差異均有統計學意義(均P<0.05)；B組與C組相比，差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

表3 各組實習生及規培生興趣評分比較 (x±s，分)

3 討 論

3D打印技術在國內被廣泛應用于外科領域，為醫學的發展提供了新的契機。隨著技術的成熟，其逐漸被應用到教育等其他領域[8-9]。臨床實習和規培是醫學生積累臨床基礎知識和訓練臨床基礎技能的黃金時期[10]，內容多、時間緊、難度高，不易掌握。3D打印由于直觀、仿真的特點，在臨床教學中取得了良好的效果[11-12]，尤其在骨科實習的教學上。骨科學是外科學中一門重要的三級學科，傳統骨科臨床教學的局限給實習生及規培生的臨床輪轉帶來很大的困惑，降低了其學習興趣。因此，3D打印模型的教學方式將提高實習生和規培生的學習興趣，緩解學習壓力，使其順利完成骨科的臨床實習和規培。

在全新的教學方式中，與3D打印有著類似效果的還有三維人體解剖軟件，這是一個可以在二維平面展示三維圖像的工具，學生們可以從計算機上清楚觀察人體各個組織結構，這一教學方式的引入，對于傳統教學有著巨大的沖擊。傳統的骨科教學依賴于解剖學基礎知識，課本內容繁多、復雜，很難激發學生的學習興趣，學生無法建立三維抽象思維，導致動手能力不足[13]。現今電子產品成為年輕人生活的主導，其也樂意從手機中學習知識，這為三維人體解剖軟件的發展提供了條件。將軟件應用于臨床教學，可以吸引醫學生的關注，提升其空間想象力，大大提高了學習的能力。

無論是近年發展潛力巨大的3D打印技術，還是優勢明顯的三維人體解剖軟件，都有其不足之處。3D打印的成本盡管已經降低很多，但是要全面應用于教學領域，還存在經濟不足問題；3D打印雖然能準確反映三維實體，但是缺乏重要信息的文字提示，無法一一對應，如果基礎知識不扎實，可能只起到事倍功半的效果。而三維人體解剖軟件是一款免費的工具，能全方位展示人體組織結構，并提供標識，方便學習。三維人體解剖軟件的不足在于它只能展示設計好的圖像，不能針對不同病例展示其特點，而且沒有直觀性，實體感缺失。但3D打印模型能完美地彌補三維人體解剖軟件的不足之處，兩者存在明顯的優勢互補。因此，臨床教學中通過兩者結合，各自發揮優勢，取長補短，取得了更加滿意的教學效果。

本研究中無論是考試成績，還是興趣評分，結合3D打印模型和三維人體解剖軟件的教學模式比單一的3D打印模型或三維人體解剖軟件教學，以及傳統的教學模式具有更加顯著的教學效果。兩者的結合使用，既能提高學生的考試成績，又可以增加其學習興趣。當然，單純采用3D打印模型教學或三維人體解剖軟件教學在一定程度上也可以提高學生成績，改善傳統教學的弊端，與相關研究結果一致[14]，但是其效果不如兩者結合使用。3D打印模型結合三維人體解剖軟件用于臨床教學，不僅可以讓學生從枯燥無味的課本中解脫出來，還能增加師生之間的互動，提高了骨科臨床實習及規培生的動手能力。

綜上所述，3D打印模型結合三維人體解剖軟件在骨科實習教學中取得了滿意的效果，只有不斷思考和嘗試，對現有的教學體制進行探索和改革，才能克服教學過程中出現的難題，更好地培養出新時代的醫學人才。