3D打印联合PBL与CBL教学法在足踝外科教学中的应用

尹刚 孔德海 邓明明 付炳金 赵永杰

足踝外科是新兴的一门学科，理论知识和临床实践联系紧密，包含足部畸形种类多，治疗方法多种多样，要求学生具有强大的空间想象力和动手操作能力[1]。目前国内的进修医师培养大多采用传统的教学法，以授课为学习的基础（lecture based learning，LBL）.传统的LBL 教学模式在临床实践方面和可操作性方面欠缺，学生在教学过程中相对被动，没有主动学习的热情，学生很难理解足踝外科疾病复杂的解剖结构，不利于他们分析问题、解决问题，已经无法满足学科发展的需求[2]，及早帮助学生形成独立解决临床问题的能力不容忽视。PBL 教学法，以疾病的具体问题为导向，教师引导学生进行小组讨论式教学，它把学生置于混乱、结构不良的环境中，并让学生成为该情景的主人，让学生自己去分析问题、学习解决该问题所需的知识，逐步的解决问题，老师把实际生活中问题作为教学材料，采用提问的方式，不断激发学生去思考、探索，最终解决问题，PBL 教学法在国外医学教育中应用广泛，得到了国外很多学者的推崇[3]。CBL 案例教学法，通俗的讲，是将客观实际的案例应用到教学中，并运用医学知识进行分析与探讨，并找到经验与教训，是以案例为基础，将空洞的理论置于具体病例下阐述的教学方法[4]，提高学生解决实际临床问题的能力。近年来，3D 打印技术在医学领域发展迅猛，是快速成型技术的一种，以数字模型数据为基础，通过有限元软件，利用可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体模型的技术，此技术可能够真实再现患者畸形、肿瘤、骨折，有很强的三维直观性，利于理解，让学生直视患者足部畸形情况做出精确的临床诊断，并能够进行对应的手术操作演练[5]。研究将3D 打印技术结合PBL 与CBL教学法应用在足踝外科进修医生临床教学中，从而提高进修医生培训水平。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2018 年7 月—2019 年6 月于滨州医学院附属医院足踝外科进修40 名为研究对象。按随机数字表法将其分为对照组（20 名）、试验组（20 名）。对照组采用传统教学法进行培养，试验组采用3D 打印技术联合PBL与CBL 教学法。对照组中，男20 名，年龄23～45岁，平均（30.2±0.4）岁；试验组中，男20 名，年龄24～42 岁，平均（31.5±0.2）岁；两组学员性别、年龄一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

对照组按照传统教学法，带教过程中以临床老师为主导，进修医师被动接受知识。试验组采用3D 打印联合PBL 与CBL 教学法，具体操作如下。

（1）成立培训小组：由科室选拔带教老师4 名，资质标准：具有硕士及以上学历，足踝外科临床工作时间≥5 年，中级以上职称，具有丰富的临床教学经验，具有培训资格。

（2）提出详细问题：选择足踝外科常见病、多发病，例如马蹄内翻高弓足，先让进修医师区采集病史，查阅专业书籍及文献资料，然后带教老师提出具体问题，例如：①马蹄内翻足的分类；②马蹄内翻足的发病机制；③马蹄内翻足临床表现及诊断；④马蹄内翻足治疗原则。

（3）案例的选择：带教老师提前挑选出足踝外科典型病例。以跖痛症为例，带教老师通过病例引出跖痛症，分析各病例的发病原因、病理机制、诊断依据及鉴别诊断要点、治疗原则等问题，带领进修医师给患者详细专科查体，查阅文献，由带教老师提出专业问题，将进修医师分为4 组，每组5 名，以小组长为代表回答问题。带教老师指出每组进修医师回答的不足之处，分析存在的问题，最后总结分析。

（4）3D 打印模型的制备：应用的64 层螺旋CT 扫描，得到0.5 mm 层厚的CT 图像，导入Mimics17.0 进行三维重建，通过3D 打印机打印出1 ∶1 高仿真的模型。

（5）分组讨论：带教临床老师对进修医生在诊疗过程中的诊疗思路进行评价，依据自身临床经验及患者具体病情制定诊疗方案，指导进修医生在3D 打印模型上进行手术操作训练。

1.3 观察指标

（1）评价指标：运用问卷调查表对进修医生进行测评，调查表内容包括对教学方法选择认可度、自主学习的能力、分析解决问题的能力、学习的兴趣、可能有效性。总分100 分，统计分析得分情况。

（2）理论知识考核：考查包括选择题和问答题；内容包括常见足部畸形相关理论知识，实践操作规范知识。

（3）技能操作：考查内容为跖骨远端截骨、跟骨截骨、趾骨截骨等。满分为100 分，统计分析得分情况。

（4）病例分析能力：选取经典病例，根据各组进修医生发言的准确性和合理性测评，评分满分为100 分，统计分析得分情况，评分人均为副高医师以上职称。

1.4 统计学方法

采用SPSS 21.0 统计学软件对数据进行分析。计数资料用n（%）表示，采用χ2检验；计量资料用（）表示，采用t检验，P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

问卷调查的结果分析显示：教学方法选择认可度、自主学习的能力、分析解决问题的能力、学习的兴趣、可能有效性五个方面，试验组均高于对照组，两组统计分析差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 两组调查问卷结果比较（分，）

表1 两组调查问卷结果比较（分，）

两组不同的教学方法考核结果比较显示：在试卷考查、技能操作、病例分析能力三方面考核中，试验组均高于对照组，两组统计分析差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组教学效果结果分析比较（分，）

表2 两组教学效果结果分析比较（分，）

3 讨论

足踝外科是理论与实践结合非常紧密的学科，“以学生为中心，主动式学习”的教育模式是目前比较受推崇的教育模式[6]。PBL 教学法避免了传统教学课堂与临床脱节、学员被动学习的缺点，是以学员为中心，带教老师围绕临床病例提出问题，让学员自己收集病例资料，学员相互合作，讨论焦点问题并总结分析。PBL教学法具有能够提高学生主动学习的积极性、自主解决问题的优点[7]，可培养学员查阅文献资料的能力，总结分析、综合理解的能力，养成不断学习获取知识的习惯和团队合作精神，对今后开展足踝外科临床工作打下坚实的基础，使学员终生受益。由于学员对疾病认识深度的不足，临床经验的缺乏，导致学员讨论焦点问题的积极性受到影响[8]。CBL 教学法是一种理论紧密联系实际的教学方法，围绕临床病例分析、思考问题，有利于激发学生的学习欲望，提升解决问题的能力[9]，增强学生的学习效果。CBL 教学法很好的弥补PBL 教学法学生临床知识缺乏，有利于发挥两种不同的教学方法的优点[10]，更好地将医学理论与临床实践相结合。但是足踝外科学是一门临床操作能力要求很高的学科，PBL 联合CBL 教学仍不能完全突破以理论形式进行临床教学的瓶颈，缺乏临床教学操作性，学生不能直观体验各种骨科疾病的真实特征，极大影响教学效果。3D 打印技术最早于1990 年运用在骨科手术中，是一种以数字影像资料为基础，通过逐层打印的方式构建物体的技术。运用3D 打印技术能够打印出1 ∶1 病例模型，学生通过模型更容易掌握疾病的病理结构，对于疾病的诊疗和治疗方式的选择更加直观[11-14]。3D 打印技术是近年来在骨科应用的一种全新的技术，3D 打印呈现出立体的结构，一些复杂的病例从影像学资料转化成三维立体的模型，全面展示各组织之间的毗邻关系，真实显示出复杂畸形的局部细节特征，立体感强，容易理解。对于足踝部不规则骨如距骨、舟骨等，3D 打印可从多个角度观察，极大的增强了对于复杂形态骨骼的认识，弥补了二维图谱观察视野的不足。3D 打印的实物模型再加上计算机辅助模拟技术，可以把患者的影像资料、患者、3D 打印的实体模型有机结合起来，直观形象的展示丰富的教学内容，3D 打印可以使学生更加容易理解和掌握解剖结构、患肢的受伤机制、病理变化等情况，有利于更加快速、准确的制定治疗方案，选择最佳的手术方法。极大提高学生的临床阅片能力，加深了学生对足踝解剖结构的理解，使学生的学习能力和学习信心进一步增强，提高学生的学习兴趣和满意度，培养了学生的自学能力、分析问题的能力、团队协作等各个方面的能力。3D 打印技术解决了国内医学院校面临的尸体来源短缺的问题，使得学生能够获得良好的解剖学知识培训。目前采用3D 打印模型来教学存在不足之处，模型只是骨性结构，缺乏血管、神经等软组织，给临床带教带来一定困难[15]。开展3D 打印技术用于临床教学，需要教学医院配备3D 打印机器和配套软件，打印模型费用比较昂贵，增加患者经济负担，患者接受度不高，在不少基层医院很难做到普及，对带教老师要求较高，需具备相对较多的数字骨科知识，需带教老师专门学习此类专业知识。

对调查问卷结果分析，3D 打印技术结合PBL 与CBL 教学法应用在足踝外科进修医生临床教学中，较传统培养模式表现出更高兴趣、积极性、主动性及认可度。理论考查、技能操作、综合病例分析结果显示：试验组均高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。结果提示，足踝外科理论知识的掌握和足踝部解剖的理解是相辅相成的，3D 打印技术结合PBL 与CBL 教学法，在教学的整个过程，调动进修医生的主观能动性，促进了学生对于足踝外科知识的掌握，从而进一步提高其临床能力，推动临床诊疗思维的提升。实践证明，3D 打印技术结合PBL 与CBL 教学法在足踝外科教学中值得应用。3D 打印技术结合PBL 与CBL 教学模式的开展对老师提出更高的要求，要求带教老师具有丰富的理论知识和临床经验，还要不断的学习各种新知识、新技术，掌握本专业知识的新进展。带教老师具备充分调动学生学习的积极性的能力，能够激发学生强烈的求知欲，鼓励学生提出各种具有挑战性等问题，通过学生自己思考、小组讨论等途径，锻炼临床思维能力。3D 打印技术结合PBL与CBL 教学法是一种新兴的教学方法，教学过程的复杂性决定了老师在教学过程中会投入很多的时间和精力去充分选择合适的病案并设置关键问题。3D 打印有其不足之处，需要在以后的打印技术中进一步完善，目前3D打印价格偏高，极大的增加了临床教学的成本，随着3D打印技术的进一步发展，打印成本会大幅度下降，3D 打印技术会更加广泛的应用于医学临床教学当中。与传统教学方法相比，3D 打印技术结合PBL 与CBL 教学法进一步提高了教学质量、教学水平，更加促进了教学效果的提升。

综上所述，3D 打印技术结合PBL 与CBL 教学法是一种教学效果极佳的教学模式，兼顾了系统的理论知识和临床实践技能的学习，提高了学生主动学习的积极性，锻炼了学生的临床思维能力和临床动手能力，与传统的教学模式比较，3D 打印技术结合PBL 与CBL 教学法更加适合临床医学生全面培养，极大提高足踝外科进修医师的教学质量，值得在临床教学工作中大力推广，将对足踝外科教学模式产生长远的积极影响。