PBL教学法结合3D打印在脊柱外科临床教学中的应用效果

杨旭铭，牟东刚，张继美，熊 鹰，普 淇，杨慧勤

(昆明医科大学附属延安医院 脊柱外科，云南 昆明 650055)

临床见习、实习及进修是医学教育必不可少的一个环节．在此环节中有许多医学教学者采用了多种实施有效的临床教学方法，例如，病案分析、带教观摩、标本操作等，这些教学法均取得了良好的教学效果．但本研究在脊柱外科临床教学中发现，很多实习生对复杂的脊柱解剖结构理解不够透彻，没有立体感觉，缺乏直观认识．而PBL(Problem based learning)是以学生为主体，并将问题作为导向的一种教学模式[1]，目前已被国内外医学教育者普遍接受．但若将PBL教学法单独用于脊柱外科临床教学，其教学效果在一定程度上会受到学生的解剖基础水平参差不齐及临床教具缺乏等因素的影响．然而采用哪种教学方法才能加深学生对脊柱解剖结构的感性认识，而且有助于学生掌握所学知识，这是脊柱外科临床教学需要解决的问题．而3D打印技术是一种以CT扫描数据为基础，应用不同材料，通过逐层增材的方式快速成型的技术[2]．其可以构建诸如医学模型、手术辅助器械、人工骨骼和支架、组织和器官、药物等．将3D打印技术、影像资料、解剖标本和理论知识融入到临床教学，可以进一步帮助学生掌握相关理论知识及临床技能．因此，本研究拟在脊柱外科的临床实习教学中，探索PBL教学法与数字化模拟重建技术(3D打印)相结合(以下简称3D+PBL)的教学效果，并与采用单纯的PBL教学法进行比较，旨在为骨科临床教学方法的选择取提供参考．

1 对象与方法

1.1 对象

以2017年7月—2019年6月在某医院脊柱外科的66名实习生为研究对象，将其随机分为实验组和对照组，实验组采用3D+PBL教学法，对照组采用单纯PBL教学法．每组33名实习生，其中：实验组女生18名，男生15名；对照组女生16名，男生17名．

1.2 方法

对照组(PBL)：选择脊柱外科典型病例．带教老师指导实习生进行病史采集、规范的体格检查、完善辅助检查资料等，然后进行诊断及鉴别诊断讨论，同时拟定初步诊疗方案，提出诊疗问题，查阅相关文献，再根据存在的问题进行探讨，制定出最终治疗方案．

实验组(3D+PBL)：按教学大纲选择脊柱典型病例设计教案．带教老师指导实习生进行病史采集、规范的体格检查、完善辅助检查资料等，然后进行诊断及鉴别诊断讨论，同时拟定初步诊疗方案，提出诊疗问题，查阅相关文献，再对脊柱进行薄层CT扫描，制作3D仿真模型，随后带教老师结合3D打印模型对实习生不清楚的问题进行讲解，制定出最终治疗方案．

1.3 观察指标

1)出科考试成绩：包括理论知识和实践能力．

2)教学法满意度：自拟满意度调查问卷进行评定，评定范围包括教学方法、教学态度等．满分为10 分，其中，9～10分为满意，7～8分为基本满意，7分以下为不满意．满意率包括满意和基本满意．

3)自主学习时间：课后自主学习的时间．

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 出科考试成绩

出科考试包括理论考试及实践操作考试．由表1可以看出，3D打印+PBL组实习生的理论知识、实践能力考试成绩均高于PBL教学组，且两组间差异有统计学意义(P<0.05)．

表1 两组实习生出科考试成绩比较

2.2 教学法满意度调查

从表2可知，3D打印+PBL组实习生对教学的满意率为100.0%；PBL教学组满意率为90.9%，其中：满意为23人，占69.7%；基本满意7人，占21.2%；不满意为3人，占9.1%．经检验，χ2=6.477，P<0.05，表明两组间差异有统计学意义．

表2 两组实习生教学法满意度调查

2.3 自主学习时间

由表3可以看出，3D打印+PBL组实习生的课后自主学习时间为35.5 min/d，而PBL教学组为17.2 min/d，且两组间差异有统计学意义(P<0.05)．

表3 两组实习生主动学习时间比较

3 讨论

PBL教学模式是以学生为中心，教师为辅的引导式自主学习方式[3]，该教学模式是在带教老师的引导下，以临床病例为载体，围绕教学中的重点、难点，引导学生发现问题，提出问题，并进行讨论，最后解决问题．但如何解答学生的问题、拓展学生创新思维，就需要带教老师深入思考，并选择最有效的教学方法．

由于脊柱位于人体的深部，周围涉及重要的大血管、脊髓神经、重要的内脏组织等．且椎骨属于不规则骨，结构复杂．因此对于脊柱外科的临床实习则要求实习生具备较好的解剖学基础知识，在教学过程中还需要直观模型来展示病例的解剖及病理生理，才能帮助学生进一步认识和理解病例．

目前，脊柱相关的微创手术技术报道已相对较多，但在教学中不易将其直观地展现出来．20世纪90年代，3D打印技术开始应用于脊柱外科临床教学[4]，3D打印的模型能够逼真地展示组织器官的结构关系．因此，在临床教学中采用3D打印+PBL教学模式，学生通过对骨盆、距骨、脊柱等三维模型的观察，增强了其对脊柱外科相关骨结构的认识和理解，激发了他们的学习兴趣，提高学习效率，同时还弥补了解剖学标本及模具的不足所带来的难题[5]．此外，3D打印技术还可应用于临床教学病例的诊断、术前规划、术中导航、植入物定制等，并提高精准性及安全性．因此，采用3D打印+PBL教学模式能有效地弥补单纯采用PBL教学法的不足．

本文探讨了3D+PBL教学法在脊柱外科临床教学中应用效果，发现该教学法可提升实习生的理论知识水平和实际操作能力，以及学生的学习主动性，值得在有条件的教学医院推广．

然而，应该注意的是，3D打印技术目前尚存在一些不足：1)由于其成本较高，采用3D打印技术的教学医院需具备相关条件和充足的教学经费；2)3D打印还不能展示器官内不同病理类型的结构；3)3D打印出来的模型是静态的，无法展示组织器官的动态活动．