3D打印模型辅助CBL教学模式在神经外科医师规范化培训中的应用

谭 亮，鲜继淑，许银才，谭彬彬，张开元，陈前伟，葛红飞，储卫华，刘 智，冯 华，陈 志

(陆军军医大学第一附属医院神经外科，重庆 400038)

住院医师规范化培训作为我国毕业后医学教育的关键环节，对于培养合格的临床专科医师至关重要，是我国加强卫生事业人才队伍建设、提高医疗卫生水平的根本之道，其重要性在于不断培养了解全科疾病基本诊疗规范、精通专科诊疗技术手段且具有医学人文精神和临床科研能力的高素质卫生人才。进入神经外科专科培训的住院医师虽已在本科阶段储备部分神经系统疾病认识，但面对神经外科这一高度抽象化、概念化的学科，随着影像学技术的飞速发展，手术复杂性与日俱增，而学时安排相对偏少，传统的“学徒式”授课方式已无法满足神经外科专科的规范化医师培训需求，也无法满足培养医师立体性、精准性及可视性能力和激发学习热情[1]。

随着3D打印与计算机辅助成像技术在医学领域中应用逐渐成熟，我们针对具体病例定制个体化3D病理解剖模型，基于临床具体病例为基础，让学员更直观理解病变的解剖基础与手术入路，辅助目前在住院医师神经专科培训中采用的案例导向教学法(Case-based Learning, CBL)，以培训住院医师临床能力为核心，与传统教学模式中纯理论教学相反，强调在具体实践中熟悉与掌握专业技能，显著提高临床教学效果，激发学习兴趣，并将经验报告如下：

1 对象与方法

1.1 教学对象

本课题以2017年1月～2018 年10月于陆军军医大学第一附属医院神经外科进行规范化培训的82名住院医师作为研究对象，分为3D打印模型辅助CBL教学组(试验组)和传统教学组(对照组)。82名研究对象随机单盲入组为试验组(n=41)与对照组(n=41)，对照组按照传统讲授式教学，教学时间为3个月，结束后进行量化考核与满意度调查。研究对象中男性为60人(73.2%)，女性为22人(26.8%)，平均年龄为(25.7±2.9)岁，两组医师在年龄、性别、学历、授课讲师资质等方面均无统计学差异。

1.2 教学方式

对照组由神经外科带教教员根据教学大纲内容对住院医师实施教学计划，采用小班课讲授，讲师主导课程。教学过程按照知识点准备多媒体教程，结合临床教学查房，对知识点进行“输入式”讲解。

试验组住院医师全程采用3D打印模型辅助CBL教学方式。根据拟讲授知识点，选取典型临床病例，提供详细病史、神经系统查体、术前影像学检查及实验室检验。同时课前根据拟讲授的具体病例制作患者颅内病灶与周围解剖结构的3D打印模型，发放给学员加深其对解剖结构的直观印象，学员结合术前影像学检查矢状面、冠状面、水平面等平面转换，直观了解脑血管、颅骨及其缺损、脑深部核团、颅底、脑室、颅颈交接区、胸腰椎体等目标区域解剖结构，自行拟定手术入路方案，明确入路过程中可能遇到的颅神经、静脉窦、重要血管及脑功能核团等解剖定位。最后收看手术录像，于3D打印模型上拟合显微手术场景，加深对神经外科手术方式及入路的认识。

1.3 教学评价

3个月的教学结束后，试验组和对照组的教学效果分别从学员的考试成绩和教学的满意度两个方面进行评价。出科考试分为临床理论和临床技能考核。理论考核内容按照神经外科住院医师规范化培训考试大纲的要求内容，考试题目由培训讲师拟定，满分均为100分。临床技能考核主要包括询问病史、神经系统查体、病例书写、外科常规操作及神经外科手术模拟等技能。同时对两组学员发放调查问卷，按照Likert 5分量表计分。非常满意计5分，满意计4分，不确定计3分，不满意计2分，极不满意计1分。

1.4 统计方法

图1 部分3D打印教学模具照片

2 结果

2.1 理论考试和临床技能考核分数比较

3D打印模型辅助CBL教学组学生在理论考核及临床实践技能考核中的成绩均明显优于传统教学组，两组比较有统计学差异(P<0.05)，详见表1。

表1 两组学生出科理论考试与临床技能考试成绩比较分)

注：*与对照组相比P<0.05

2.2 教学满意度调查

共发放82份调查问卷，回收82份调查问卷，回收率为100%。经统计分析，3D打印模型辅助CBL教学组在空间想象力自我评判、加深对神经解剖理解、增加临床学习兴趣等三个方面的满意度均显著高于传统教学组(P<0.05)，详见表2。

表2 两组学生出科时满意度调查比较分)

注：*与对照组相比P<0.05

3 讨论

本研究将3D打印技术与CBL教学方法同时引入神经外科医师规范化培训中，提高了学员学习成绩，改善了学员的学习兴趣度，提高了教学质量和教学满意度。

3.1 3D打印模型辅助教学在神经外科教学中的应用

神经外科这一古老的学科随着影像学技术的飞速发展，其治疗范围不断扩大，治疗手段不断改进，治疗理念不断创新，手术技术更随之神经内镜、立体定向技术、微创神经外科及血管内治疗等新兴治疗手段的交汇发展，对于学生的神经系统解剖知识及空间想象能力提出了更高的要求。显微神经解剖大师，Rhoton教授曾这样说过：“我通过40余年不间断的显微神经解剖研究才逐步掌握了脑这一器官的复杂结构，终身从事显微神经外科解剖研究是我职业生涯的最大荣幸和提高患者预后的回报；精益求精的显微神经外科研究是通过神经外科手术技艺的力量和源泉[2]。现代神经外科已进入显微神经外科时代，如何让神经外科规培医师快速全面系统地掌握神经解剖结构空间毗邻关系及病变结构解剖基础是神经外科规范化培训教学中的核心问题。

从手术入路的角度来说，Kawase入路通过充分磨除岩骨尖，暴露三叉神经周围间隙，以实现岩斜区脑膜瘤的切除和后循环动脉瘤的夹闭；显微神经外科之父Yarsargil所创造的经典翼点入路的关键手术步骤就是蝶骨嵴的磨除，以减少其对侧裂结构的遮挡；另外，Dolenc入路通过磨除部分颅底骨质来实现颅底硬脑膜的减压及重要结构的暴露。由此可见，在各个经典入路中处理颅底骨质结构非常重要，而颅底存在海绵窦、各重要动静脉及各大颅神经等重要解剖结构，处理稍有不慎可能造成严重后果。通过现代影像学技术的支持，可以三维重建颅底与周围解剖结构的空间模型，进而利用3D打印技术实现解剖图像实物化[3]。据报道，让规培医师有机会通过拆解与组装三维模型，实现从外到内，从前到后，从上到下地逐步暴露相关解剖结构的三维空间关系，可以让学员更有参与感，更好地验证及巩固显微神经解剖知识[4]。

3.2 CBL教学方式在神经外科教学中的优势

随着以学生为中心的教学理念与临床教学实践相互融合发展，形成了目前适应现代医学教育的全新教学模式-病例导向教学法(CBL)[5]。“病例作为先导，问题作为基础，学生作为主题，教授作为导向”作为CBL教学模式的原则，目的在于最大限度地激发学生对于临床理论与技能的学习兴趣，提高学习的主观能动性，促进其自主思考以形成临床思维能力[6]。CBL教学法不仅改变了被动灌输知识的教学模式，也有效地调动了规培医师自主学习的积极性，提高了对于临床知识点的认识和利用能力[7]。

在CBL教学过程中，教师根据住院医师教学大纲选取典型病例，促使学员将书本理论与临床实践结合，培养学习采集、分析、归纳、判断复杂病情的能力。临床带教教师通过借助影像学检查结果，向学生讲解手术方案，使学习过程变得更加直观，加深学生对病变解剖结构的理解[8]。本研究中，教员在教学中坚持以临床病例为切入点，围绕典型病例安排教学内容，灵活掌握教学进度，以规培医师为主体，组建病例临时讨论组，发挥学习主动性，激发其主动查阅文献资料，展开讨论，让规培医师“知其然”，更“知其所以然”。

3.3 CBL教学方法为3D打印模型辅助教学扩展了更多的可能性

如果3D打印技术只单纯应用于神经解剖教学，则无法让学员了解与掌握病理情况下的解剖结构移位、毗邻病变关系及手术入路真实情况[9]。而CBL这一教学手段，具有很强的兼容性，结合3D打印模型对于提高学生临床认识具有良好效果[10]。在教学中，教师根据神经外科规范化培训教学大纲要求，遴选典型病例，利用影像学图像3D重建模型，充分展示病理条件下神经解剖变异特点。针对教学大纲的每一病种，都挑选典型病例建立3D打印模型，供学员观摩，以此为切入点，引导学员对知识点全面的理论学习掌握。

以Chiari畸形为例，患者常伴随寰枢椎脱位、颅底凹陷及脊髓空洞，而颅颈交界区骨性结构解剖复杂，学员难以通过触摸体表标志或影像学二维图像直观理解，手术中只能暴露部分解剖结构，无法与教科书中正常的颅颈交界解剖图像相对应。通过重建典型Chiari畸形患者颅底、颈椎与血管的3D打印模型(图1 C与D)，让学员多角度观察颅底与寰枢椎关节的关系、椎动脉在其间走行方向与位置、扁平颅底形态，真正建立空间想象结构。而观摩相关手术过程或录像更有利于学员全面理解Chiari畸形病变机理及手术方式及处理原则。

随着高清影像学技术、3D打印技术、计算机辅助外科理念在神经外科显微解剖教学中逐步应用，增加了神经外科规培医师对于神经解剖结构与各种手术入路的直观理解与认识，提高了其空间想象能力。尤其是结合CBL个体化教学模式，建立基于病人个体化教学模式，极大提高了规培医师的学习兴趣及满意度，有利于其临床技能培养。