三維有限元技術(shù)在創(chuàng)傷骨科教學(xué)中的應(yīng)用和優(yōu)勢

賀毅，劉舒淇

1.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第五醫(yī)院骨科，廣東廣州 510000；2.廣州醫(yī)科大學(xué)第五臨床學(xué)院，廣東廣州 510000

在數(shù)字骨科中三維有限元技術(shù)屬于教學(xué)的范圍，數(shù)字骨科學(xué)屬于較為新穎的一門學(xué)科，目前臨床初步應(yīng)用和研究成果顯示這項學(xué)科具有前衛(wèi)的發(fā)展前景和臨床價值[1]。 最終的研究成果體現(xiàn)了優(yōu)越、簡單的性能，和其他生物力學(xué)的結(jié)果相似[2]。 目前三維建模技術(shù)已經(jīng)較為成熟，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中受到一定重視，并逐漸推廣在臨床中[3]。 創(chuàng)傷骨科教學(xué)屬于教學(xué)的一部分，所以如何將骨科臨床教學(xué)質(zhì)量提高屬于較多骨科學(xué)者不斷的研究方向[4]。 三維有限元技術(shù)可以有效幫助學(xué)生了解復(fù)雜骨折的治療過程，同時可以了解損傷機制，為創(chuàng)傷骨科臨床教學(xué)提供了更多的教學(xué)思路以及教學(xué)手段。 該文選取2019 年9 月—2020 年6 月某一教授所帶的62 名學(xué)生，研究三維有限元技術(shù)在創(chuàng)傷骨科教學(xué)中的應(yīng)用，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取某一教授所帶的班級中的62 名學(xué)生，根據(jù)教學(xué)模式的不同分為兩組，對照組31 名，男28 名，女3名；年齡21～25 歲，平均（22.4±1.3）歲。 研究組31 名，男29 名，女2 名；年齡20～24 歲，平均（21.9±1.0）歲。 兩組一般資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 對照組 使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法：老師需要根據(jù)這學(xué)期骨科教學(xué)的大綱在課堂上講解。 在講解過程中學(xué)生一般不提出問題，在結(jié)束后給學(xué)生合理安排作業(yè)，在下次授課前對之前的內(nèi)容提問。

1.2.2 研究組 通過利用三維有限元技術(shù)，重建跟骨骨折模擬治療的模型實施教學(xué)。 主要的教學(xué)方式是踝骨骨折模型重建，并經(jīng)過三維有限元技術(shù)模擬治療流程，將復(fù)雜的知識展示出來。 在授課的過程中需要同一個教案和老師完成，之后實施理論筆試開始，考試的內(nèi)容需要根據(jù)教學(xué)大綱制定，滿分為100 分。 兩組學(xué)生在完成考試之后需要對比考試成績。

1.3 觀察指標(biāo)

①比較兩組教學(xué)效果滿意度。 使用問卷調(diào)查的形式進行評價：由教研人員對兩組學(xué)生對教師教學(xué)效果進行問卷調(diào)查。 調(diào)查表由各教研人員一起設(shè)計,調(diào)查的內(nèi)容主要是對老師的授課效果是否滿意。 滿意程度可分為滿意、較滿意、一般、不滿意。 統(tǒng)一為學(xué)生發(fā)放調(diào)查表，填寫完之后統(tǒng)一收回。

②比較兩組學(xué)生教學(xué)效果。 其中包括學(xué)生對教學(xué)效果主觀自評分數(shù)、實踐成績、理論成績。

③比較兩組學(xué)生對指導(dǎo)老師的教學(xué)模式評價。 評估對指導(dǎo)老師教學(xué)模式，分為滿意、基本滿意、不滿意，總分為100 分，其中≥90 分為滿意，60～89 為基本滿意，低于60 分為不滿意。

1.4 統(tǒng)計方法

采用SPSS 18.0 統(tǒng)計學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)，計量資料用（±s）表示，采用t 檢驗；計數(shù)資料采用[n（%）]表示，采用χ2檢驗，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組教學(xué)效果滿意度對比

研究組教學(xué)效果滿意度高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組教學(xué)效果滿意度對比

2.2 兩組學(xué)生教學(xué)效果對比

研究組實踐成績、理論成績、學(xué)生對教學(xué)效果主觀自評分數(shù)高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組學(xué)生教學(xué)效果對比[（±s），分]

表2 兩組學(xué)生教學(xué)效果對比[（±s），分]

組別對照組（n=31）研究組（n=31）t 值P 值實踐成績理論成績 學(xué)生對教學(xué)效果主觀自評分數(shù)77.5±5.7 90.2±6.2 11.134＜0.05 74.8±6.2 89.5±5.6 12.426＜0.05 72.5±3.0 87.2±5.4 13.804＜0.05

2.3 兩組學(xué)生對指導(dǎo)老師教學(xué)模式評價對比

研究組學(xué)生對指導(dǎo)老師的教學(xué)模式評價高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

表3 兩組學(xué)生對指導(dǎo)老師的教學(xué)模式評價對比

3 討論

三維有限元技術(shù)在創(chuàng)傷骨科教學(xué)中的優(yōu)勢。 從上世紀70 年代開始，有限元法就在脊柱生物學(xué)中被廣泛的應(yīng)用，最終得到的效果較為滿意[5]。在近幾年隨著我國計算機及相關(guān)軟件技術(shù)都在持續(xù)性發(fā)展，促使有限元法被迅速發(fā)展，在骨科生物學(xué)中被多次使用。 借助有限元法，可以有效對人們的人體骨骼力學(xué)性能充分體現(xiàn)，構(gòu)建的模式和常規(guī)標(biāo)本之間雖有較小的差別，但最終得到的研究成果較為顯著。 目前階段中創(chuàng)傷骨科教學(xué)中已經(jīng)應(yīng)用三維有限元技術(shù)實施對應(yīng)的教學(xué)工作，最終得到的效果比較明顯。

在對創(chuàng)傷骨科教學(xué)中應(yīng)用三維有限元技術(shù)，可以促使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，清楚了解創(chuàng)傷骨折的機制，并可以詳細了解治療過程，使原來抽象的理論知識更加全面展示出來，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率[6]。提高在使用三維有限元技術(shù)教學(xué)時，還需要有形象生動的特點，使創(chuàng)傷骨科教學(xué)質(zhì)量有提高。 經(jīng)過應(yīng)用此技術(shù)，可以將復(fù)雜的理論知識更加清楚地展示給學(xué)生，并且過程較為豐富有趣，加強對這方面的理論知識實施分析和理解[7]。 從外三維有限元技術(shù)對于骨折復(fù)位的流程進行模擬，幫助學(xué)生對內(nèi)固定技術(shù)和骨折分型等知識進行迅速的記憶和理解，提高學(xué)習(xí)效率[8]。 這種教學(xué)方式和模擬在之前的掛圖、板書為主的教學(xué)模式中被少數(shù)使用，在創(chuàng)傷骨科中的使用概率較低。 除此之外三維有限元技術(shù)具有較強的互動性，這種教學(xué)模式可以幫助學(xué)生參與到教學(xué)過程中，充分展示出學(xué)生們教學(xué)中的主體位置[9]。在這種教學(xué)模式中，學(xué)生可以通過操作計算機界面模擬需要學(xué)習(xí)導(dǎo)致創(chuàng)傷骨折發(fā)生的原因，還可以模擬骨折端在肌肉牽拉之后產(chǎn)生的移位方向，學(xué)生們對骨折中內(nèi)固定穩(wěn)定性實施測量，用時可以和教師們進行互動模式，達到良好的學(xué)習(xí)效果。 所以研究組教學(xué)效果滿意度高于對照組（P＜0.05）。

使用三維有限元技術(shù)實施創(chuàng)傷骨科相關(guān)知識的教學(xué)中，學(xué)生可以真切感受到手術(shù)操作的過程，在這個過程中對實踐流程有深入的認知，對建立和培養(yǎng)學(xué)生良好外科手術(shù)的理念有重要意義，為畢業(yè)后參加工作奠定了堅實基礎(chǔ)，更好地幫助患者解決骨折痛苦，恢復(fù)正常生活[10]。

和傳統(tǒng)的教學(xué)模式進行對比，三維有限元技術(shù)具有教學(xué)模式直觀和效率較高的優(yōu)勢，可以在教學(xué)過程中發(fā)揮出學(xué)生們的主體地位，得到更好地教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。 在教學(xué)過程中合理使用三維有限元技術(shù)可以對目前的教學(xué)模式進行優(yōu)化，在現(xiàn)有的骨科教學(xué)中可以發(fā)揮出重要作用，同時可以提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)臨床合格意識。此外，在進行教學(xué)過程中還需要將現(xiàn)代教育理論及教育思想作為基礎(chǔ)，開展相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，還需要在課堂上顯示學(xué)生的主體地位。 在教學(xué)過程中，老師還需要將傳統(tǒng)的教學(xué)手段和現(xiàn)代技術(shù)的優(yōu)勢進行融合，這樣才可以將三維有限元技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮出，達到較好地教學(xué)效果。 研究組實踐成績、理論成績、學(xué)生對教學(xué)效果主觀自評分數(shù)高于對照組（P＜0.05），通過實踐成績、理論成績、學(xué)生對教學(xué)效果主觀自評分數(shù)這3 個方面來體現(xiàn)3 維有限元技術(shù)在教學(xué)中的作用。

綜上所述，在創(chuàng)傷骨科教學(xué)中，三維有限元技術(shù)可以有效提高學(xué)生成績，應(yīng)當(dāng)進一步推廣應(yīng)用。