“3D”打印骨折模型在骨科理论教学中应用研究

袁伶俐，朱勋兵，牛国旗，耿春辉，乔少林，徐文弟

(蚌埠医学院第二附属医院，安徽 蚌埠 233000)

3D打印技术(3D Printing)是三维打印，也是快速成型技术的一种[1]，是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方法来构造物体的技术。该技术在工业设计、工程、汽车、航空航天、医疗卫生、教育、土木工程等领域都有所应用[2]。骨折在临床工作及手术过程中都是三维形象，但在传统教学实践中，缺少三维立体结构形象，在教学过程中“枯燥”“难记”，基本过程就变成了“你说我听，你讲我记[3]，下课便忘”的情形。为适应教学模式的改革和发展，我们将3D打印的骨折模型应用于创伤骨科理论教学中，取得了较好的教学效果。现报道如下。

一、对象和方法

(一)对象。

选取2014级临床专业两个理论教学班，按照随机原则，分成试验组(40人)采用3D打印的骨折模型和多媒体在下肢骨折中进行理论教学，对照组(40人)采用传统的理论讲解+多媒体教学。两组基线资料： 年龄、性别比及高考成绩比较无统计学差异(P>0.05)。

(二)方法。

附图 髋臼骨折3D打印模型

1.试验组。在讲授下肢骨折理论课之前，按照教学大纲和第八版教材所要求，搜集骨折病人的三维CT并打印3D模型，按照髋臼骨折照片所示打印骨折模型(见附图)。常用多媒体讲解并结合具体骨折X线片、CT和3D打印骨折模型讲解知识点，并通过3D打印骨折模型提问具体问题，吸引学生注意力，讲解受伤机制、临床表现、骨折分型、处理原则。采用3D打印骨折模型和钢板螺钉等内固定材料演示骨折手术过程，讲解手术方法及各种手术固定方式的异同。

2.对照组。采用传统教学法+多媒体讲解为主，教师占主导地位，学生被动地参与听课。

(三)考核评价。

1.理论考试。两组均采用课程结束后即刻进行考试，进行评估学生对此次课程内容掌握情况。两组均采用闭卷同一套试题、相同时间、试卷总分为100分考试。

2.问卷调查。问卷采用4个问题。在授课考试结束后告知学生填写规则，无记名调查，填写完成后当场收回并统计完成学生对两种教学方式的评估。

(四)统计学方法。

二、结 果

(一)两组理论课成绩比较。

两组在理论考试成绩上存在明显统计学差异，试验组平均理论成绩优于对照组(见表1)。

表1 理论成绩两组比较

(二)问卷调查。

发出80份，收回80份，回收率100%。试验组和对照组起到赞同、激发等作用的使用“+”表示,相反则使用“-”,可见,试验组对3D模型在创伤骨科理论教学中应用满意度较高(见表2)。

三、讨 论

创伤骨科内容繁多，知识点琐碎，对骨折的认识应该是三维立体的概念，而教学过程中使用语言描述和二维图片表示，学生难以理解和掌握[4]。解决骨折理论教学中形象化、具体化、三维立体结构的问题是创伤骨科理论教学的挑战。本研究有具体骨折的三维模型的参与，学生更好理解骨折特点，内容更易接受，易激发学生的学习兴趣，临床教学效果好。

表2 问卷调查两组比较

3D打印骨折模型直观形象，一目了然。在授课前根据骨折病人三维CT数据打印出骨折具体模型，上课时拿出模型一目了然、直观形象。比如粗隆间骨折是下肢骨折中重点内容。什么是粗隆间骨折？是涉及到股骨大小转子的骨折[5]。那什么是股骨大小转子？很难解释，但在3D打印骨折模型上根本就不需要解释，一目了然地可以观察到股骨大小转子。

3D打印骨折模型可以减少授课时的描述性语言，减少学生理解错误的机会。骨折在骨骼的实体解剖上是三维结构，很难使用语言描述，即使使用二维图片描述也容易产生各种误差。语言及二维图片描述产生误差后，将直接影响学生的理解，甚至产生错误。3D打印骨折模型则不会产生这样的误差，直观形象，不需要过多的语言描述，准确可靠。

3D打印技术对教师技术水平要求高，准备时间长，需要3D打印机和消耗打印材料，增加经济负担[6]。在授课之前要求老师对具体的骨折病例采集数据，打印出具体骨折模型，要求授课老师具有较高的计算机水平。3D打印机设备昂贵，一般院校不具备，并且打印一个骨折模型需要较长时间和消耗大量打印材料。此课题研究的过程时间较短,仅选择了一个年级进行,未进行多组多年级随机抽样比较,这主要是教学内容由年级所决定的,不能重复教学。另外不能排除学生预习及曾经学习过所授课程内容可能,但该组数据确切可信,基线资料比较P>0.05,两组基线资料年龄、性别比及高考成绩比较无统计学差异。预习及曾经学习过所授课内容的学生为个别现象,不影响整体抽样,不影响数据的可信度。

总之，虽然打印3D骨折模型需要较长时间、3D打印设备和打印所需材料昂贵，但在两组比较过程中我们发现具有3D骨折模型参与的试验组，学生能够更好理解骨折特点，更容易掌握各个知识点，更容易激发学生的学习兴趣，临床教学效果较传统教学方法好。