3D打印技术在复杂创伤骨科教学中的应用研究

辛曾峰 张婷

复杂创伤骨科一直是医学教学的重点和难点。传统教学利用X 线片、CT 平扫等放射性检查帮助学生激发视觉感受，但由于缺乏立体性、直观性，导致学生很难直观认识到复杂创伤骨折的具体情况。近年来，随着计算机技术的进一步发展，数字化虚拟现实技术得以在临床中广泛应用。其中，综合了信息、化学、材料、机电控制、数字建模的3D 打印技术在复杂骨折数字化三维解剖重建方面取得突破[1]。如今，3D 打印技术已成为创伤骨科研究的重要方向，其形象、直观的临床模拟技术与丰富的临床教学指导为创伤骨科临床带教和医师培养提供了广阔前景。基于此，我们应用3D 打印技术开展复杂创伤骨科教学，一定程度上提升了教学质量。本研究选取2015 级医学实习学生为调查对象，通过与传统教学方法的对比，重点分析了应用3D 打印技术实施临床教学的效果及优势。现报告如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料

选取2015 级医学实习学生共70 名，按照数字表法进行随机分组，每组学生各35 名。观察组：男19 名，女16 名；年龄21～24 岁，平均年龄（22.9±0.8）岁。对照组：男18 名，女17名；年龄22～25 岁，平均年龄（23.2±0.7）岁。两组学生一般资料的对比差异无统计学意义（P＞0.05）。

1.2 方法

两组学生的理论课程均由同一位骨科教授进行授课，同时选取一位获得硕士学位的专科主治医师进行临床带教。在此基础上，对照组以传统方式进行教学，主要学习疾病相关原理知识，查看影像学资料，并进行讨论。观察组利用Mimics 软件对复杂骨折创伤建立3D 模型，借助3D 打印机将模型打印出来；学生借助辅助软件和骨折模型了解骨折损伤机制和力学传导机制；并根据骨折模型制定手术方案，通过手术固定方式的模拟加深学生对复杂骨折创伤的认识和理解。

1.3 效果评价

实习活动结束后，通过出科考核对两组学生的学习效果进行评价。参考《外科学》考试大纲的相关要求制定考核内容[2]，组织2 名骨科学主任医师进行成绩考核。考核项目主要包括理论和实践两个部分，理论知识考核以骨折疾病的定义、骨折力学机制、创伤常见分型、病例诊疗及分析为内容；实践能力考核以体格检查、手术设计、清创缝合、拆线换药、固定操作为内容。

1.4 统计学方法

2 结果

两组学生理论成绩的对比差异无统计学意义（P＞0.05）；与对照组学生相比，观察组学生实践成绩较高，差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 两组学生出科考试成绩的对比（分，）

表1 两组学生出科考试成绩的对比（分，）

3 讨论

复杂骨折创伤涉及骨盆、髋臼骨折和各类关节内骨折，由于骨盆、髋臼及各类关节的解剖复杂，很难从平面理解创伤骨折的三维立体结构。因此，创伤骨科教学一直是《外科学》教学的难点，即便是年轻的骨科医生，对于复杂髋臼骨折的认识和理解也存在一定偏差[3]。以往在教学过程中，学生主要借助X 线、CT 等影像学资料理解骨折创伤的具体情况，但这很难在短时间内掌握骨折创伤相关的病理知识。倘若机械性的记忆骨折解剖的类型及特点，学生不仅很难理解骨折解剖的立体结构，还会丧失一定的学习兴趣，故而学习效果往往欠佳。与此同时，随着教学要求的不断提高，传统教学已无法满足现阶段临床教学的目标及学生学习的需求。但如果借助数字化模拟技术重建创伤骨折的三维立体模型，以此帮助学生直观、形象的认识、理解骨折的解剖结构，并在模型上对固定手术进行模拟操作，则能够促使学生深入理解复杂创伤骨折的理论知识，更有助于提升他们实践操作的动手能力[4]。3D 打印作为快速成型的一种技术，广泛用于骨科临床和教学之中，可以通过三维物体模型的打印让学生更加直观、立体的认识创伤骨折的病理情况；学生利用3D 打印的模型进行学习，可以更为容易的理解创伤骨折的类型及相关的力学原理，同时与创伤起因、症状和体征结合进行分析，加深对复杂骨折本质的理解，有助于为治疗方案的提出和制定提供参考；打印技术打印出来的模型开展教学活动，在直观学习和理解的基础上，帮助学生从骨折模型中认识到创伤骨折的受伤机制，以此推断骨折的力学特性、好发部位以及临床症状，即可凭借模拟诊断的临床信息为手术方案的设计提供依据。一项调查显示[5]，运用3D 打印技术制备的髋臼骨折模型对医学生、护士和年轻医师进行临床培训，能够取得令人满意的教学效果。在模具上进行术前演练，提高操作者的临床技能，可以为手术成功率的提升以及术后并发症的控制奠定基础。本次研究通过与传统教学方式的对比，分析了复杂创伤骨科教学中3D打印技术的应用情况。从结果来看，虽然两组学生理论成绩的对比差异无统计学意义，但观察组实践成绩显著高于对照组学生，说明利用3D 打印技术施行复杂创伤骨科教学在提升学生实践能力方面具有突出成效。这得益于在教师的指导下，学生借助3D 打印技术打印的骨折模型反复、多次进行复位、固定的学习和训练，能够解决以往无法实施操作训练的一大难题[6]；而相比于传统的教学方式，3D 打印技术的应用不仅可以激发学生学习的兴趣，还能充分调动学生学习的热情；另外，即便是复杂创伤骨折，应用3D 打印技术进行临床教学，也可以为学生的实践操作提供良好的学习空间，继而提高学生的动手能力，便于为日后的实践操作奠定坚实的临床基础[6-9]。

综上所述，数字技术与现实模型相结合的3D 打印技术应用于复杂创伤骨科教学之中，可以有效提升学生实践操作的动手能力，并能够获取良好的教学效果，这不仅达成了当前临床教学的重要目标，也满足了学生培养的社会需求[10-12]。因此，3D 打印技术具有较高的应用价值，值得在复杂创伤骨科教学中广泛推广。