3D打印结合PBL在骨科住院医师规范化培训中的应用

姬文晨，蒋婉婷，李志强，邱裕生，马 兴

1西安交通大学第一附属医院骨科，西安 710061；2西安市第四医院生殖科，西安 710004

3D打印结合PBL在骨科住院医师规范化培训中的应用

姬文晨1，蒋婉婷2，李志强1，邱裕生1，马 兴1

1西安交通大学第一附属医院骨科，西安 710061；2西安市第四医院生殖科，西安 710004

住院医师规范化培训是医学生毕业后教育的重要部分。骨科学疾病种类繁多，各亚专业均与解剖学、生物力学等关系极为密切，且对空间思维能力要求较高，传统的教学方法难以收到良好的教学效果。3D打印结合PBL在骨科住院医师规范化培训中有着广泛的应用前景，不仅弥补了PBL教学的一些不足，而且可有效提高住院医师专业学习的积极性，激发其探索能力，缩短了学习曲线，为培养出更多高素质的骨科住院医师奠定了坚实的基础。

3D打印；PBL；骨科住院医师规范化培训

住院医师规范化培训是医学生毕业后教育的重要部分，其目的是培养具有良好职业道德、扎实医学理论基础和临床技能，能独立、规范承担该专业常见病、多发病诊疗工作的临床医师［1］。2014年西安交通大学第一附属医院作为陕西省首批培训基地建设单位，共有28个专业获得批准，作为国家临床重点建设专科的骨科是其中之一。骨科学（orthopaedics）疾病种类繁多，涉及亚专业较多，与解剖学及生物力学等关系极为密切，且对空间思维及想象能力等要求较高［2］。对于进行规范化培训的医师来说，要充分理解疾病的发病机制及手术要点有一定的困难；对于规培教员来说，存在教学时间短、任务繁重等挑战。如何找到合适的教学方法，解决问题，克服困难，提高教学质量，则需要进一步探讨。

1 传统骨科教学的特点及存在问题

在以往的骨科临床教学中，通常采用LBL教学法（learning-based learning）。即：以授课为基础的学习方法。该学习方法的特点是以教师为主导进行授课，强调传授系统完整的知识，其优点在于讲述的知识全面、系统、有条理，在过往的教学工作中占据着主导地位，被大多数教师所采用［3-4］。然而，对动手能力要求较高的骨科专业来说，学生普遍反映在目前的临床学习中，此法使得学生的学习兴趣不高，感到枯燥，仅靠死记硬背书本知识，往往难以掌握授课内容并充分理解及灵活应用。此外，学习过程耗时费力，学习效果不佳，这直接影响了教学效果［5］。对于刚毕业的学生来说，其思维活跃，对于临床工作充满好奇，更加希望规培教员以一种新颖的教学方式去传授知识。例如：常常期望教师能从实际出发针对具体病例诊治，尤其是术前能够详细讲解该疾病特点与手术方案，让其深入理解外科治疗原则及具体手术原理、步骤；术中可以进行实时观摩与讨论，使其将理论与实践相结合；术后还可以深入讨论以助学员们进行归纳、总结与提高，等。所以，如何找到合适的教学方法，并将其应用于骨科住院医师规范化培训中，吸引学生的关注，调动学习热情，对于提高最终的教学效果有着至关重要的意义。

2 PBL教学在临床教学中的优势及所存在问题

PBL（problem based learning，PBL）是以问题为基础的一种学习方法，最早由加拿大McMaster大学医学院提出并应用，其核心模式是由教师提出问题，不断激发学生去思考、探索，让学生自己去分析问题、学习解决该问题所须的知识，最终一步步解决问题［6］（如图1所示）。

图1 PBL教学模式图

PBL应用于临床教学，具有以下几方面优势［7］：①提高学生自学能力。PBL目的是让学生通过各种途径获取知识，最终解决问题，这从本质上提高了学生的自学能力，加强了综合分析问题的能力，提高了应用所学知识解决实际问题的能力。②提高了学生的交流能力。PBL要求学生具有一定的交流能力，互相协作，学习小组内部人员各司其职，每个人探索问题的一个方面，然后在组内充分讨论，互相交流，充分理解问题，小组成员需要积极准确表达自己的想法，从而培养了学生的团队合作能力。③提高学生的思维能力。LBL教学以教师为核心，以灌输知识为手段，使得学生缺乏积极性，学习兴趣较低，导致教学效果不佳。而PBL以学生为核心，以问题为手段，运用启发式的方法激发学生学习热情，提高学生发现问题能力，让培养出来的学生学会思考，学会探索问题的方法，以便其在未来临床工作中更好地解决所遇到的问题。随着PBL的应用广泛，越来越多的教师将其应用于所在专业的教学工作中。例如：候光宇将PBL结合SP教学模式应用于口腔颌面外科住院医师的培训中，鄢承元将PBL教学法应用于骨科临床教学中，取得了良好的效果［8-9］。但是，我们发现：PBL教学固然有诸如上述的优势，也存在一定的问题，与本科教学不同，PBL在住院医师规范化培训中以患者为学习基础，以主诉及症状为先导，需要对疾病全面掌握，逐步明确诊断、学习手术方案、理解手术操作要点。骨科疾病的发病机制、分类、治疗与解剖等关系非常密切，对于解剖学、力学及空间思维能力的要求较高，对于刚进入骨科专业规培的医师来说存在一定的学习困难。另外，单纯的采用以问题为导向的PBL教学，固然在一定的程度上提高了规培医师的学习热情，但并不能从根本上解决规培医师对于骨科专业治疗方案的理解，尤其是对复杂手术的理解［10］。大多规培学员更加希望在教学中引入形态学的东西，从而更加直观、明了地理解手术方案，进而提高规培效果。

3 3D打印在临床教学中的应用

3D打印（3D printing）是快速成型技术的一种，起源于20世纪80年代，主要原理以数字模型数据为基础，运用可粘合材料（粉末、陶瓷、金属、塑料），逐层打印叠加制作实体三维立体模型［11］。根据不同的制备目标及原材料，生物医学中最常用的三种打印技术分别为［12］：①熔融沉积制造（fused deposition modeling，FDM）；②热感应式喷墨（thermal inkjet，TIJ）；③选择性激光烧结（selective laser sintering，SLS）。在临床中，我们通过薄层CT扫描、MRI扫描等方式获取病变部位及相邻部位数据，利用光盘刻录的方式导出数据进行三维重建，经过专业软件处理后，由3D打印机打印出与病损部位一致的实体模型（如图2所示）。

图2 3D打印流程图

骨科学未来发展的一个重要趋势就是个体化、精准化治疗，3D打印技术的广泛应用，对于骨科学的发展有着至关重要的意义，被誉为“第三次工业革命的标志”［13］。由于3D打印可以打印出与病损1∶1比例的模具，越来越多的教师将其应用于临床教学：管华清将3D打印用于骨科临床教学中，获得了良好的教学效果；马兴教授从医工结合教学领域的特点出发，提出具有鲜明特色的“4P”教学方法，同样取得了良好的教学效果［14-15］。学生在临床学习中反映，通过3D打印制作的实体模型，可以帮助其更加直观地了解病损部位，更加容易明确疾病本身，提高学习兴趣，进而提高教学效果。

4 3D打印结合PBL在骨科住院医师规范化培训中的优势

PBL与3D打印在临床教学中已经大范围展开，是目前最受学生欢迎的教学方式，然而将两种教学模式结合在一起，并且应用在骨科住院医师规范化培训中还未见报道。这两种教学方式各有所长，相互结合可以更好地发挥彼此优势，提高教学质量，可使进行骨科专业规培的学生学到更多的临床知识，提高其临床思维，强化团队协作。

该教学团队将3D打印结合PBL教学联合应用于在骨科住院医师规范化培训中，取得了如下的一些成绩：①提高了学习的积极性及创新能力。PBL教学所涉及的问题是开放的、多样的，可以最大限度地提高学生学习的积极性及探索问题的能力，培养学生参与问题讨论的兴趣，了解骨科最新技术的进展。但是学生提出临床解决问题的方法是否正确，是否具有可行性，如何验证，一直是一个难以解决的问题。3D打印技术的使用为此提供了一个突破口，实体打印模型让学生在手术方案的设计，手术入路的选择，合适内固定的选取等方面发挥其创新能力。②深化对疾病的认识。规培教员通过PBL教学法提出问题，让学生带着问题去学习，例如：“先天性寰枢椎畸形治疗方案的选择有哪些？先天性髋关节发育不全，髋臼角度如何设计？”，这些问题的存在，促使学生查阅相关资料，同时以3D打印实体模型作为参考，辅导学生进行模拟操作、反复讨论，让学生在自行学习的过程中，对疾病及其治疗有一个立体、直观的认识及理解，最终深化和提高专业能力。③缩短学习曲线。PBL教学以问题为导向，激发学生学习热情，促进学生自主查询文献、自主学习。但理论知识的提高，对于学习曲线缩短的意义是有限的，更多的学生希望对疾病有感性的认识。临床三维CT重建，虽然可以提供一个立体的视觉，但也是在一个平面上，3D打印模型可以等比例复制病损模型，全面提升学生对骨科疾病的认识，术前可以在模型上进行模拟操作；术中可以与实体模型精确比对，尽量做到精细化操作；术后利用3D模型，进行教学总结和评估，告知学生学习的要点及手术的难度点，从而缩短学习曲线，提高学习效果。

总之，3D打印结合PBL在骨科住院医师规范化培训中的应用有着广泛的前景，不仅弥补了PBL教学的一些不足，而且可有效提高学生学习专业知识的积极性，激发学生探索问题的能力，缩短了学习曲线，为培养出更多优秀骨科医师奠定了坚实的基础，这种教学模式值得进一步深入研究与实践推广。

［1］张朝斌，唐艺宸，翟军，等.住院医师规范化培训中肝胆外科带教技巧探索［J］.医学教育探索，2010，9（3）：354-356

［2］李忠海，唐家广，王华东，等.3D打印技术在骨科临床教学中的应用初探［J］.中国医学教育技术，2016，30（2）：198-200

［3］孙覃莉，宋淑敏，翟继红.LBL-PBL-LBL模式在骨科教学中的应用［J］.中国农村卫生，2015（20）：6

［4］饶志涛，俞光荣，李海丰，等.PBL联合CBL及LBL模式在骨科实习教学中的应用［J］.中国高等医学教育，2014（1）：105-106

［5］李志跃，赵群.浅谈骨科临床教学中LBL结合PBL教学模式的应用［J］.医学与社会，2008，21（2）：53-54

［6］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

［7］梁庆威，王岩峰，李良满，等.骨科教学应用PBL模式促进学生临床思维能力的培养［J］.中国高等医学教育，2008（8）：96-98

［8］侯光宇，康非吾，张雪明，等.PBL结合SP教学模式在口腔颌面外科住院医师规范化培训中的应用［J］.口腔颌面外科杂志，2014，24（1）：69-71

［9］鄢承元，赖大伟，田智勇，等.PBL教学法在骨科教学中学生临床思维能力培养的应用［J］.医学美学美容：中旬刊，2014（10）：43

［10］张晨，李苗.3D打印模型引入PBL教学在骨科见习课中的应用［J］.临床医学研究与实践，2016，1（6）：115-116

［11］胡澜也，贾欢，杨军.3D打印颞骨模型制备方法及其在耳科中的应用展望［J］.中华耳科学杂志，2016，14（3）：420-426

［12］朱信心，周爱梅，杨柳青，等.生物3D打印在医学中的应用［J］.肿瘤代谢与营养电子杂志，2016，3（2）：127-130

［13］许玮，张旭鸣，林昊，等.3D打印实体模型在创伤骨科困难手术的应用［J］.创伤与急诊电子杂志，2016，4（1）：16-20

［14］管华清，徐明，杨同其，等.3D打印技术在骨科临床教学中的应用［J］.教育教学论坛，2015（14）：178-179

［15］马兴，吴小明，吴尧平，等.骨科专业医工结合领域PBL教学法的应用初探［J］.中国高等医学教育，2010（6）：97-99

Combined use of 3D printing and PBL in orthopedic residents＇standardized training

JiWenchen1，Jiang Wanting2，Li Zhiqiang1，Qiu Yusheng1，Ma Xing11Department of Orthopedics，the First Affiliated Hospital of Xi＇an Jiaotong University，Xi＇an710061；2Department of Reproduction，Xi＇an No.4Hospital，Xi＇an710004，China

Resident standardized training is an important part of post-graduation education for medical students.Orthopedics involvesmany kinds of diseases and the sub-groups of orthopedics have close relation with anatomy and biomechanics.Besides，it has high requirements for spacial thinking ability.However，it is difficult for the traditional teachingmethod to achieve good teaching results.There is a broad prospect of application for orthopedic resident standardized training combined with 3D printing and problem-based learning（PBL），which can offset some inadequacies of PBL，arouse the residents＇enthusiasms about learning professional knowledge，shorten the learning curve，and lay a solid foundation for producingmore high-quality orthopedic residents.

3D printing；problem-based learning（PBL）；standardized training for orthopedic residents

G434

A

1004-5287（2017）01-0064-03

西安交通大学本科教学改革研究项目（15-02-Q）；2015年西安交通大学研究生教学研究与教学改革项目（精品课程：骨科研究生专业课程）

2016-10-18

姬文晨（1985-），男，陕西榆林人，助理研究员，博士，主要研究方向：脊柱脊髓损伤。

马兴（1975-），男，西安人，主任医师，博士，主要研究方向：骨创伤及关节外科。电话：18991232491；E-mail：maxing2826＠mail.xjtu.edu.cn

【DOI】：10.13566／j.cnki.cmet.cn61-1317／g4.201701019