3D 打印技术在骨科临床教学中的应用效果

2021-04-14袁峰

人人健康 2021年7期

袁峰

（安陆市普爱医院湖北安陆 432600）

3D 打印是一种先进的技术，它基于数字模型文件，使用金属或塑料粉末等粘性材料，通过层层堆叠和堆积来制作3D 实体。近年来，随着3D 打印技术的成熟和价格的下降，其应用范围逐渐从工业领域扩展到医疗、教育等领域[1]。

医学3D 打印首先通过C T 或M R I获取原始数据，经软件处理后建立三维数字模型，并根据临床需要借助计算机辅助制造软件进行修改和设计，最后将数据输入3D 打印机完成打印。随着医学影像技术的发展，3D 打印技术在颅颌面整形外科的临床应用中已处于领先地位，并取得了成功。在一定程度上也促进了骨科医生将3D 打印技术应用于临床工作。3D 打印技术起步相对较晚，主要是在20 世纪90 年代。3D 打印技术的主要原理是逐层打印材料，最终生成3D 三维模型。3D 打印技术作为一种新的制造技术，一经应用就引起了各行业的关注。近年来，3D 打印技术在航空、汽车制造等领域得到了广泛应用，不仅如此，3D 打印技术还应用于医学领域，为医学发展做出了巨大贡献。因此，3D 打印技术已经悄然渗透到人们的生活中，极大地推动了社会的发展[2-3]。在医学上，骨科主要关注肌肉骨骼疾病的诊断和治疗。因此，骨科是一门高度专业化的学科。目前骨科临床教学中存在一个极其严重的问题，即一些教学模式缺乏良好的直观性和可操作性，临床教学效果不理想，这是目前临床带教老师需要思考的问题。3D 打印技术的出现很好地解决了这一问题，为骨科临床教学提供了一定的条件。传统的教学方法不能使实习生清楚地掌握相关知识，而采用3D 打印技术制作的实体模型可以显著提高教学效果。

本研究将我院2019 年1 月～2020 年1 月80 例骨科临床实习生，数字表随机法分二组。对照组给予常规法带教，实验组实施3D 打印技术教学方式。比较两组对教学过程的满意度、骨科临床实践操作考核成绩、骨科临床理论内容成绩，探析了3D 打印技术在骨科临床教学中的应用效果，报道如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料

将我院2019 年1 月～2020 年1 月80 例骨科临床实习生，数字表随机法分二组。每组例数40。

其中实验组年龄21～22 岁，平均（21.02±0.12）岁，男女各有28 例和12 例。对照组年龄21～23 岁，平均（21.24±0.44）岁，男女各有29 例和11 例。两组一般资料统计P＞0.05。

1.2 方法

对照组给予常规法带教，实验组实施3D 打印技术教学方式。

（1）授课前一周，新教学法组将授课内容分发给实习生，并设置相关问题，使实习生可以借助PA C S 系统查询相关疾病的病例资料，并利用电子图书馆查询相关文献。该疾病的影像数据在上课前获取并提交给科室管理人员，经专业软件处理后打印成3D 模型(如下图所示)。在课堂上，每个小组讨论提出的问题，得出结论，并派代表详细阐述。然后，借助PA C S 系统和三维实体模型，对本病的定义、基本分类、影像表现、生理病理知识、临床表现、诊断治疗方法、最新研究动态等相关知识进行了介绍和总结。

（2）3D 打印技术在骨科临床教学中的应用。

①手术前的准备：利用3D 打印技术打印出骨折部位的三维模型，可以让操作者在手术前对骨折有详细全面的了解，在脑海中建立三维立体结构，做出准确的诊断和分型。在模型上模拟操作，减少骨折，选择合适的内固定器，预弯塑料板，确定螺钉的方向和长度等。尝试不同的运营方式，调整运营策略，制定出最适合的个性化运营方案。这样，操作者在手术前对骨折有了充分的评估和判断，并对手术过程进行了巧妙的排练，大大提高了手术的安全性，缩短了手术时间，减少了手术中的出血和侧伤，从而减少了手术相关并发症，减少了麻醉剂用量，手术过程顺利，最终使患者受益。

②解剖学知识与临床实践相结合：局部解剖是骨科临床学习最基本的知识点，也是学习过程中的难点。这是因为脊椎和四肢以及周围的肌肉、血管和神经中有大量的骨骼。如果一些解剖体征的机械记忆经常枯燥乏味，那么学习效果就不好。通过3D 打印模型，实习生可以根据课前掌握的医学知识推断出疾病的病因、症状和体征，然后尝试利用现有的医学知识提出骨科疾病诊断的治疗方案。这一理解过程加深了实习生对解剖结构特殊性的本质理解。结合三维模型的PBL教学法，实习生可以直观地了解患者的解剖结构，从而更好地从病例数据中模拟患者受伤的场景。从解剖结构到生物力学特征，从单个骨折到系统的诊断和治疗，可以推断骨折的常见部位、力学性质、临床症状和并发症。然后根据国际骨折分类进行临床诊断，制定治疗方案，设计手术方案。

③在外科手术训练中的应用：将3D 打印模型固定在桌面上，并在第一次教学中采用统一的教学方法。根据模型，上级医师讲解了进钉点各部分的特点和识别技巧，以及进钉点大小、进钉角和进钉深度的选择。讲解完毕后，实习生从上方观察骨背，确定每个拱根的入口点，在相应的入口点用开孔器打开钉道，用锥子打开钉道，探查钉道各壁是否完整，然后拧入螺丝，安装螺杆系统。教学结束后，取下固定棒，不取钉子，沿着螺丝方向切割模型，观察钉子路径，并提供教学医生分析总结钉子位置、钉角、钉子深度是否存在问题。在后续教学中，实习生可以反复使用新的3D 打印模型对椎弓根螺钉的放置进行教学，分析总结得失，并在接下来的教学中根据分析结果提高操作技能。模拟训练结束后，对实习生进行测试，植入螺钉10 枚，观察螺钉植入成功率。

1.3 观察指标

比较两组对教学过程的满意度（0-100 分，越高越好）、骨科临床实践操作考核成绩、骨科临床理论内容成绩（0-100分，越高越好）。

1.4 统计学处理

SPSS23.0 软件中，计量数据行t检验，P＜0.05 表示差异有意义。

2 结果

2.1 对教学过程的满意度

实验组对教学过程的满意度比对照组高（P＜0.05）。实验组对教学过程的满意度是95.21±3.12 分，而对照组对教学过程的满意度是80.01±2.68 分。

2.2 骨科临床实践操作考核成绩、骨科临床理论内容成绩

实验组骨科临床实践操作考核成绩、骨科临床理论内容成绩均高于对照组，P＜0.05，见表1。

3 讨论

3D 打印技术是当前我国社会发展中非常重要的技术手段。对于这项技术的应用，在很多方面都表现出突出的应用价值，从临床医学的角度来看，这项3D 打印技术的合理应用也是极其有效的，特别是对于创伤骨科的临床治疗，3D 打印技术可以在很多方面开展和应用。基于目前3D 打印技术在我国骨科创伤临床救治中的应用，已经有了一定程度的开发和应用，在某些方面确实起到了理想的作用和价值[4]。

3D 打印技术在骨科临床应用的优势在于：（1）有效完善临床治疗方案。对于骨科创伤的临床治疗，术前的相应规划是必不可少的关键环节。在此治疗方案的基础上，主要是根据相应的C T 数据和其他相关参考资料来分析患者的实际情况，并在此过程中根据这些情况制定相应的应对策略。3D打印技术的应用可以更好地实现物理模型的构建，从而有效地提高最终规划效果和可靠性。（2）提高临床治疗的适应性。基于3D 打印技术在骨科创伤临床治疗中的应用，其仍具有理想的适应性。事实上，这种适应性主要体现在3D 打印技术的应用可以更好地针对患者相应的临床症状，开发出更合理的内固定，进而推动这种内固定更适合临床患者的治疗，提高其依从性。（3）提高运行效率。对于骨科创伤患者的临床救治，手术治疗的高效性也更为重要。对于这类外科手术，如果能充分利用3D 打印技术来设计具体的模型，进而推动该模型在骨折复位或钉板方面发挥更理想的价值，减少之前手术过程中的一些繁琐操作，提高了手术效率，缩短了手术时间，为提高最终手术成功率做出了很大贡献。

本研究显示，实验组对教学过程的满意度高于对照组，骨科临床实践操作考核成绩、骨科临床理论内容成绩高于对照组，存在显著差异，P＜0.05。

综上，骨科临床实习生实施3D 打印技术教学方式效果确切，可提高骨科临床实习生的理论以及临床技能掌握水平，并提高其对临床教学方法的满意度。

表1 两组骨科临床实践操作考核成绩、骨科临床理论内容成绩比较（，分）