3D打印技术在中医骨伤临床专业型硕士脊柱手术PBL教学中的应用

张向东，牛伟刚，王彬河南省洛阳正骨医院洛阳研究生培养工作部，河南洛阳　471002

3D打印技术在中医骨伤临床专业型硕士脊柱手术PBL教学中的应用

张向东，牛伟刚，王彬
河南省洛阳正骨医院洛阳研究生培养工作部，河南洛阳471002

目的该研究通过比较观察组和治疗组理论考核成绩、临床操作技能考核成绩、自我评价得分来观察PBL教学法联合3D打印技术在中医骨伤临床专业型研究生脊柱手术教学中的影响。 方法该研究选取该院2013级中医骨伤临床专业型研究生28名同学作为研究对象，随机将其分为观察组和对照组，每组各14名，男女比例相同。其中观察组采取PBL教学法联合3D打印技术进行临床教学，对照组采取传统教学法进行临床教学。课程结束后，将观察组和对照组的理论考核成绩、临床操作技能考核成绩、自我评价得分用独立样本t检验进行组间统计分析。 结果 该研究将观察组和对照组的理论考核成绩、临床操作技能考核成绩、自我评价得分用独立样本t检验进行组间统计分析，差异均具有统计学意义 （P＞0.05）。 结论应用PBL教学法联合3D打印技术对中医骨伤临床专业型硕士进行脊柱手术教学效果显著。

3D打印；PBL；教学；脊柱

［Abstract］Objective To observe the influence of PBL teaching method and 3D printing technology in the spinal operation PBL teaching for the clinical professional master of Chinese orthopedics and traumatology by comparing the theoretical examination results，clinical operational skill examination results and self-assessment scores.Methods 28 clinical professional masters of Chinese orthopedics and traumatology in 2013 were selected as the research objects and randomly divided into two groups with 14 cases in each，the observation group adopted PBL teaching method and 3D printing technology for clinical teaching，the control group adopted traditional teaching method for clinical teaching，at the end of the course，the theoretical examination results，clinical operational skill examination results and self-assessment scores of the two groups were statistically analyzed by independent-sample t test.Results The differences in the theoretical examination result，clinical operational skill examination result and self-assessment score between the two groups had statistical significance，P＞0.05. Conclusion The effect of PBL teaching method and 3D printing technology in the spinal operation teaching for the clinical professional master of Chinese orthopedics and traumatology is obvious.

［Key words］3D printing；PBL teaching；Spinal

以培养临床实践创新能力为出发点，以培养创新思维和创新能力为核心，以培养具备研究生学历的高层次技能研发型人才和临床专业技能创新型人才为重点的研究生教育是当代中医骨伤临床专业型研究生教育的必然要求［1］。但传统灌输式课堂教育方法，使得学生只会被动接受、死记硬背，缺乏主动学习和思考问题的能力，加之没有动手机会，缺乏实战经验，往往只会纸上谈兵［2］。由于外科手术保护性医疗原则、手术较高的难度系数及手术无菌操作原则的要求，使得中医骨伤临床专业型硕士难得有直接动手积累经验的机会，这个问题在脊柱外科手术中表现尤为突出。PBL教学法联合3D打印技术不失为中医骨伤临床专业型研究生脊柱手术教学的一种有益尝试。

PBL教学法是以问题为中心的教学方法，它以学生为中心，授课教师为引导，充分发挥学生自身的综合思维能力和解决问题能力［3］。3D打印技术是一种快速成型技术，以计算机三维设计模型为基础，通过软件将模型分解为打印机能够理解的三维坐标数据，利用激光束、热熔喷头等将金属粉末、陶瓷粉末、塑料甚至细胞等材料逐层堆积黏结，直至成型［4］。近年来，医疗领域3D打印技术迅猛发展，在临床中与CT三维重建技术紧密结合，制造出1∶1等大的人体结构模型，能够高度仿真患者伤情，为疾病的诊疗提供客观的依据，脊柱外科亦如此［5］。

1　对象与方法

1.1研究对象

选取该院2013级中医骨伤临床专业型研究生28名同学作为研究对象，其中男生20名，女生8名。随机将其分为观察组和对照组，每组各14名，男女比例相同。

1.2教学方法

观察组与对照组学生接受基本接近的教学配套资源，教学内容严格按照大纲要求进行。

1.2.1观察组教学方法 ①采取PBL教学方式。授课前1周向观察组成员传达授课内容，设置问题，要求观察组成员利用知网、万方等数据库及图书馆查询该病相关文献资料。观察组成员针对设置问题讨论总结后，整理成PPT，并派代表进行汇报。②打印案例3D模型。授课前获取该病例影像学数据资料，经专门软件处理后，打印出3D模型［6］。③利用3D打印模型进行手术操作。授课时，结合3D模型系统讲解脊柱手术术式选择，脊柱各节段进钉点特征及辨认技巧，螺钉型号的选择，进钉的角度及深度。授课结束后，学员按手术操作流程进行实训，首先，在3D模型上确定各椎弓根的进钉点，利用开口器在相应进钉点开口，再用锥子扩钉道，然后用探针探明钉道各壁是否完整，再旋入螺钉，最后安装钉棒系统。操作完成后，拆除固定棒，螺钉不取出。将模型沿螺钉方向剖开，观察钉道情况，检查进钉位置、角度、深度是否存在问题，再总结归纳经验教训。

1.2.2对照组教学方法 采用传统教学法进行理论知识讲解，利用视频、标本、图谱等教学工具，尽可能加深学生记忆。

1.3观察指标

授课结束后，对两组学生进行测评。测评内容包括专业理论考核和临床实践技能考核两部分。其中专业理论考核满分100分，考核内容包括典型疾病的定义、生理病理研究、诊断分型、临床表现、影像学研究、中西医治疗及康复研究进展等理论知识及典型案例分析；临床实践技能考核满分100分。要求两组学员每人模拟置入5枚螺钉，观察其成功率给予相应分值。另外，分别对两组学员进行问卷调查进行自我评价教学效果，内容包括：自学能力、学习兴趣、发现解决问题能力、理解能力、交流表达能力、临床实践操作能力等，每项最高10分。

1.4统计方法

采用SPSS19.0统计软件进行数据统计分析，计量资料采用（±s）进行描述。组间比较，符合正态分布，采用独立样本t检验，不符合正态分布，采用Maan-whitney U检验。检验水准α=0.05。

2　结果

2.1观察组与对照组专业理论考核成绩与临床实践技能考核成绩比较分析

观察组采用PBL教学法联合3D打印技术学习后，其专业理论考核成绩为（94.71±1.64）分，临床实践技能操作成绩为（90.36±5.36）分；对照组采用传统教学法学习后，其专业理论考核成绩为（86.07±4.62）分，临床实践技能操作成绩为（75.00±6.80）分。观察组与对照组比较分析后，差异均具有统计学意义（P＞0.05）；见表1。

表1　观察组与对照组专业理论考核成绩与临床实践技能考核成绩比较

2.2观察组与对照组自我评价比较分析

观察组采用PBL教学法联合3D打印技术学习后，其自学能力评分为 （8.14±1.23）分，学习兴趣评分为（9.43±0.94）分，发现解决问题能力评分为（7.86±1.46）分，理解能力评分为（9.00±1.04）分，交流表达能力评分为（9.00±1.04）分，临床实践操作能力评分为（8.29±1.07）分；对照组采用传统教学法学习后，其自学能力评分为（5.86±1.66）分，学习兴趣评分为（6.29±1.54）分，发现解决问题能力评分为（6.14±1.23）分，理解能力评分为（6.71± 0.99）分，交流表达能力评分为（7.00±1.04）分，临床实践操作能力评分为（6.43±1.40）分。观察组与对照组比较分析后，差异均具有统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2　观察组与对照组专业理论考核成绩与临床实践技能考核成绩比较

3　讨论

3.1PBL教学法的优势

PBL教学法是国际公认的以学生为中心的教学方法，它强调将学习内容置于有意义的问题情境中，通过小组成员合作共同解决实际问题，进而了解、掌握所要学习的科学知识。该研究采用PBL教学法，根据教学大纲及临床实际，在课前设置问题，让学生以小组为单位，带着问题查资料，上临床联系实际典型案例，将影像资料经软件处理后，制作3D打印实物模型，使学生能够更直观了解脊柱解剖结构，分析疾病的病理机制、诊断分型、手术方案、手术操作方法，最后总结归纳分析。这使学生在临床典型案例的诊疗实践中培养了发现、思考、解决问题，提升了学习兴趣和能力，培养了临床创新思维能力［7］。

3.23D打印技术在脊柱手术教学中的应用

脊柱解剖结构复杂，部位较深，与脊髓、神经等组织结构毗邻。其特殊的解剖结构、部位、病理机制、概念相对抽象，学生不易理解。且其病设计多学科交融，学生掌握较困难。3D打印技术结合CT三维重建技术能够高仿机体脊柱解剖结构，为临床教学提供直观、立体、生动的3D打印实物模型［8］。与传统的图谱、标本、视频等传统教学法相比，根据影像学资料，运用3D打印技术的脊柱实物模型再现了脊柱的三维形态结构，为临床教学提供更直观的三维图像信息，使学生对脊柱及其相关疾病的解剖、病理机制、诊断分型、手术方案的认识更明了，强化了学生对脊解剖结构的理解和记忆。

利用3D打印技术，再现患者病变区域的解剖特点，使得患者及其家属能够对所患疾病有直观、全面的了解和认识，能够帮助医患之间进行更好地沟通交流。借助3D打印模型，医生可以更好地与患者及其家属进行术前谈话，让患者清楚手术方案、手术风险及术后的治疗与康复。由此以来，患者及家属增强了对疾病及手术风险的认识，增强了医患双方的信任，一定程度上有利于降低医患纠纷的风险。

与传统术前方案制定相比，3D打印的1∶1实物模型将患者的术区情况客观、立体、生动地展现在医生面前，并根据手术的需要，打印不同的切面，更好地观察特定区域的解剖特点，以便于制定个性化的手术方案［9］。脊柱椎弓根毗邻脊髓、神经、椎动脉等重要解剖结构，截骨的范围、螺钉型号的选择、进钉的角度及深度、内植物型号都需慎之又慎，不敢有丝毫大意。如若手术方法不当或操作失误，就会使钉棒系统的固定强度下降，甚至损伤脊髓、神经、椎动脉，造成大出血，甚至危及生命。手术医生也能在3D打印实物模型上进行模拟操作，能更好设计钉道，精准把握置钉位置、方向、深度。也能根据患者个人脊柱解剖结构，脊柱生物力学平衡特征，脊髓神经的松弛度，椎前血管、肌肉牵拉度、心肺情况等选择截骨范围。亦能根据患者生物力学结构选择适合自己的个性化内植物。也增加了手术操作的熟练程度，尽可能规避手术风险，减少医患射线暴露的频次。

［1］王庸晋，郑湘晋，魏武，等.全日制临床医学硕士专业学位研究生培养模式探讨［J］.中国高等医学教育，2014（2）：119-122.

［2］王栋，赵波，李锋涛，等.上颈椎3D打印模型在骨科规范化培训教育中的应用［J］.中国继续医学教育，2015，7（19）：23-24.

［3］Preeti B，Ashish A，shriram G.Problem Based Learning（PBL）—An Effective Approach to Improve Learning Outcomes in Medical Teaching［J］.J Clin Diagn Res，2013，7（12）：2896-2897.

［4］Bak D.Rapid prototyping or rapid production3D printing processes move industry towards the latter［J］.Assembly Automation，2003，23（4）：340-345.

［5］赵波，刘颖，邱晓文，等.3D打印技术在脊柱外科手术教学和训练中的应用［J］.中国医学教育技术，2015，29（5）：547-549.

［6］笪熠，陈适，潘慧，等.3D打印技术在医学教育的应用［J］.协和医学杂志，2014，5（2）：234-237.

［7］杜恒，周晓玲，尹思，等.3D打印技术在骨科临床PBL教学中的应用［J］.西北医学教育，2015，23（4）：701-704.

［8］杨长伟，何大为，陈自强，等.基于三维打印技术的骨科教学模型设计及教学实施体会［J］.中国医学教育技术，2015，29 （5）：550-552.

［9］庞骄阳，赵岩，肖宇龙，等.3D打印技术在脊柱外科的应用［J］.中国组织工程研究，2016，20（4）：577-582.

Application of 3D Printing Technology in Spinal Operation PBL Teaching for the Clinical Professional Master of Chinese Orthopedics and Traumatology

ZHANG Xiang-dong，NIU Wei-fang，WANG Bin
Luoyang Graduate Training Department，Luoyang Orthopedic-traumatological Hospital，Luoyang，Henan Province，471002 China

R687.3

A

1672-5654（2016）04（c）-0113-03

10.16659/j.cnki.1672-5654.2016.12.113

张向东（1986.9-），男，河南开封人，硕士研究生在读，研究方向：中医药防治脊柱及骨关节相关疾病研究。

2016-01-26）