3D 打印模型在骶骨肿瘤教学中的运用及效果评价

王世东 刘奎生 臧 杰

北京大学人民医院骨肿瘤科，北京 100044

骶骨及周围解剖结构极其复杂，周围有多个重要的神经和血管结构穿行，骶骨肿瘤的手术包括局部肿瘤切除和功能重建，而肿瘤周围复杂的解剖结构使得手术过程极为复杂，外科医生必须进行精确的手术操作，以避免对周围重要结构造成损伤[1-4]。复杂的解剖结构加上巨大的个体差异，仅凭脑海中的想象和理论知识往往难以直观重现整个手术过程[5-6]。因此，在骶骨肿瘤的教学时，单纯的案例教学（case-based learning，CBL）难以达到预期效果，如何更高效、直观地引导学生构建空间想象力是教学的关键[7]。3D 打印是一种新兴技术，它以数字模型文件为基础，通过将可粘合材料逐层打印的方式来构造物体[8-9]。近年来，3D 打印模型在教学中得到了广泛的应用，它作为一种新颖且直观的教学辅助手段，适用于对理论知识和抽象思维要求较高的教学，并且已在骨盆骨折、脊柱畸形教学中进行了初步的尝试，并取得了良好的效果[10-11]。在本研究中，通过将3D 打印模型整合入骶骨肿瘤CBL 课程中，并观察3D 打印模型结合CBL 的教学效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019 年9 月至2023 年8 月北京大学人民医院骨肿瘤科轮转的60 名专业型硕士研究生作为研究对象，采用区组随机化的方法将其分为CBL 组（30例）、3D 打印结合CBL 组（30 例）。CBL 组男18名，女12 名；年龄23～28 岁，平均（24.90±0.99）岁；轮转第一、二、三年的学生数量分别为9、12、9 名。3D 打印结合CBL 组男16 名，女14 名；年龄23～29 岁，平均（25.4±1.40）岁；轮转第一、二、三年的学生数量分别为11、10、9 名。两组一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 教学方法

1.2.1 CBL 组CBL 组授课教师精心准备教案并选取经典的骶骨肿瘤临床病例，教案须符合教学大纲的要求[12]。在教学过程中，教师首先对骶骨肿瘤课程中的重点和难点进行梳理和归纳，并有机地融入骶骨肿瘤临床病例中。在授课过程中，学生们以4～6 人的小组形式进行分组，授课教师讲解真实的临床病例，引导学生对病例进行深入的分析和讨论[13-15]；学生们被要求主动参与案例探讨，并发表自己的观点。在小组讨论中碰到的一些问题，授课教师需要进行答疑式讲解，针对性地解决课程难点。小组讨论完成后，授课教师对骶骨肿瘤的课程要点进行总结。

1.2.2 3D 打印结合CBL 组 3D 打印结合CBL 组在CBL 组的基础上增加3D 打印实体模型。3D 打印实体模型使用了真实病例的案例学习，可增加教学的直观性和实际操作性，以帮助学生理解骶骨周围的空间解剖关系[16-18]。相关实例见图1。

图1 3D 打印累及骶骨和骨盆的肿瘤模型

1.2.3 质量控制 研究者和相关人员在研究实施前对实验设计方案的具体流程进行讨论，收集的数据由骨肿瘤科研究生录入，并由专人进行二次检查和保管。授课和试卷评分由经过专业培训的资深骨肿瘤专家进行，采用盲法使授课专家并不知道学生的分组情况，以保证数据的精确性和可靠性。

1.3 观察指标

课程结束后，为了评估学生对CBL 和3D 打印结合CBL 这两种授课模式的认可度，本研究设计了一份问卷调查[19]。在这份问卷中，学生对授课模式的认可度被划分为6 个等级：非常不满意、不满意、有些不满意、有些满意、满意、非常满意，满意度=（有些满意+满意+非常满意）人数/总人数×100%；此外，问卷还包括几个主观询问学生课程收获的问题，每个问题根据学生自己的情况进行给分，得分为0～10 分，0 分代表非常不同意，10 分则代表非常同意。问题包括：该课程是否有助于理解骶骨周围的解剖结构、该课程是否有助于提高综合能力、该课程是否有助于理解骶骨肿瘤知识与手术内容的联系、该课程是否可以增加医学兴趣、该课程的学习过程是否愉快轻松、该课程是否提高了你的自主学习能力。问卷的信度和效度分别为0.81 和0.86。

在课程结束后，由指导老师设计骶骨肿瘤章节的理论考试，重点考察骶骨肿瘤的常见肿瘤类型、诊断和治疗等理论知识；另外根据骶骨肿瘤手术要点设计实践操作考核，理论和实践操作考核。总分均为100分，考核将由3 名具有高级职称的医师担任考核者，以确保评估的专业性和公正性，且3 名教师并不知道学生的分组情况。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0 统计学软件进行数据分析。计量资料用均数±标准差（）表示，比较采用t 检验；计数资料用例数或百分率表示，比较采用χ2检验。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组满意度比较

3D 打印结合CBL 组满意度为86.7%（26/30），高于CBL 组的60.0%（18/30），差异有统计学意义（χ2=5.454，P=0.020）。

2.2 两组调查问卷评分比较

3D 打印结合CBL 组调查问卷各维度评分及总分高于CBL 组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 两组调查问卷评分比较（分，）

表1 两组调查问卷评分比较（分，）

注 CBL：案例教学。

2.3 两组理论及临床实践技能考核成绩比较

3D 打印结合CBL 组理论考核成绩及临床实践技能考核成绩高于CBL 组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 两组理论及临床实践技能考核成绩比较（分，）

表2 两组理论及临床实践技能考核成绩比较（分，）

注 CBL：案例教学。

3 讨论

3.1 3D 打印骶骨肿瘤模型在临床教学中的作用

在我国医学人才培养体系中，住院医师规范化培训至关重要。骶骨肿瘤解剖结构复杂、病因复杂、易复发及转移[20]。因此，骶骨肿瘤的教学对教师来说是一个严峻的挑战，创新的教学方法和工具变得尤为重要。

将3D 打印技术引入教学工作中是一种新兴的教学策略[21]。3D 打印可以将难以理解的骶骨肿瘤影像学资料以真实还原的3D 模型呈现给学生，学生可以直观地了解骶骨部位的血管和神经走行方向，体会骶骨肿瘤手术设计方法和步骤，进而提高临床思维和问题解决能力[22]。

CBL 模式是通过具体的临床案例进行教学，可以调动学生的主观能动性，增强学习效果。本研究采用3D 打印技术定制了经典临床病例的骶骨肿瘤模型，将抽象的解剖结构直观化，3D 打印和CBL 的有机结合有助于将骶骨肿瘤知识与手术内容进行整合，提升学习效果。

3.2 3D 打印模型辅助CBL 在骶骨肿瘤教学中的应用效果

本研究结果显示，3D 打印结合CBL 组满意度高于CBL 组。这可能是因为CBL 组学生在课堂中缺乏参与感，他们被动接受填鸭式的知识灌输。在学生的问卷中，3D 打印结合CBL 组获得了更好的反馈，3D打印CBL 模式更有助于理解骶骨周围的解剖结构，理解骶骨肿瘤知识与手术内容的联系[23-24]；此外，该种教学模式还可以增加学生的学习兴趣，让学生在轻松愉快的氛围中学习，并提高自主学习的能力。

本研究结果显示，3D 打印结合CBL 组理论考核成绩及临床实践技能考核成绩高于CBL 组。提示在教学中使用3D 打印模型可以帮助学生更好地掌握理论知识，提升实践操作技能[25-26]。

综上所述，3D 打印技术在骶骨肿瘤临床教学中的应用，能够使学生更直观地理解复杂的解剖结构和病理特征，提升学生的临床思维。将3D 打印模型与CBL 有机结合可以显著提升学生对教学方式的满意度，帮助学生掌握骶骨肿瘤的理论知识、提升临床实践能力。这些发现证实3D 打印结合CBL 在医学教育中的巨大潜力，也为未来临床教学方法的改革提供了有价值的参考。

利益冲突声明：本文所有作者均声明不存在利益冲突。