3D打印體表定位系統(tǒng)在創(chuàng)傷骨科教學(xué)中的應(yīng)用

創(chuàng)傷骨科因其面臨的骨折形態(tài)多變，尤其涉及骨盆骨折、跟骨骨折、距骨骨折等情況，一直是臨床教學(xué)的難點。傳統(tǒng)上對復(fù)雜骨折的教學(xué)，只能通過相關(guān)放射檢查，無法使學(xué)生深入理解骨折類型、術(shù)前方案的制定及術(shù)中操作過程[1]。隨著3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用于臨床，目前對大多復(fù)雜骨折可通過3D打印體表定位系統(tǒng)微創(chuàng)治療，取得了良好臨床效果[2]。應(yīng)用在臨床教學(xué)中，能加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解，增加專業(yè)興趣，為復(fù)雜骨折教學(xué)提供了新技術(shù)。2015年7月—2017年8月，我院創(chuàng)傷骨科將3D打印體表定位系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)雜骨折臨床教學(xué)中，并與傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行比較，報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本組共50名大五實習(xí)學(xué)生，隨機分為對照組和試驗組。對照組男13名，女12名，年齡22～25歲，平均（23.24±0.83）歲。試驗組男15名，女10名，年齡22～25歲，平均（22.90± 0.78）歲；兩組學(xué)生的性別、年齡差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05 ），具有可比性。

1.2 研究方法

由我科同一教授給兩組學(xué)生的理論課程進(jìn)行集中授課。選取我科一位主治醫(yī)師對兩組學(xué)生進(jìn)行臨床實習(xí)帶教。兩組實習(xí)者共享典型復(fù)雜骨折病例資料。對照組則采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，在（示）教室講述疾病原理，帶領(lǐng)學(xué)生查體，并查看X線片、CT以及相關(guān)輔助檢查，參加術(shù)前病例討論。試驗組除接受傳統(tǒng)的教學(xué)方式外，指導(dǎo)學(xué)生使用軟件重建骨折損傷的三維模型、模擬骨折復(fù)位過程、設(shè)計個體化體表導(dǎo)板、打印骨折模型及導(dǎo)板模型、術(shù)前模擬置釘?shù)?，在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生參與制定手術(shù)方案，通過軟件模擬實現(xiàn)手術(shù)過程。

1.3 研究結(jié)果評價

以自我評價和出科考核兩種形式對學(xué)生進(jìn)行測評。學(xué)習(xí)效果自我評價，內(nèi)容包括骨科專業(yè)是否感興趣、復(fù)雜骨折的理解程度、理論與臨床的結(jié)合能力、醫(yī)患溝通能力、學(xué)科前沿掌握能力等。每項內(nèi)容滿分均為10分，學(xué)生按照自己對本階段實現(xiàn)情況進(jìn)行自我評分。出科考核：分理論與操作兩部分?？己藘?nèi)容按照全國高等院校規(guī)劃五年制教材《外科學(xué)》（第九版）考試大綱的要求制定，由2位骨科副主任醫(yī)師分別對所有學(xué)生進(jìn)行考核。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料采用（均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差）進(jìn)行描述。組間比較采用獨立樣本t檢驗，計數(shù)資料用n（%）表示，組間比較采用χ2檢驗，檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

試驗組學(xué)生對骨科專業(yè)興趣、復(fù)雜骨折的理解程度、理論與臨床結(jié)合能力及學(xué)科前沿掌握能力這四個方面均高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）（表1）；醫(yī)患溝通能力差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。兩組學(xué)生出科考試成績比較：理論考試差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；但是操作能力差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）（表2），這可能與試驗組學(xué)生對骨折的理解程度以及術(shù)前方案的制定能力提高有關(guān)。

表1 兩組學(xué)生自我認(rèn)知能力評價（分，±s）

表1 兩組學(xué)生自我認(rèn)知能力評價（分，±s）

骨科專業(yè)興趣 6.44±0.66 8.53±0.65 4.18 0.000復(fù)雜骨折理解程度 6.24±0.78 8.39±0.56 3.97 0.000理論與臨床結(jié)合能力 7.35±0.62 8.45±0.61 1.92 0.035醫(yī)患溝通能力 8.30±0.27 8.19±0.64 1.30 0.238學(xué)科前沿掌握能力 6.53±0.27 8.43±0.67 3.72 0.000

表2 兩組學(xué)生出科考試成績比較（分，±s）

表2 兩組學(xué)生出科考試成績比較（分，±s）

理論知識 82.44±10.66 85.53±12.65 1.18 0.256操作能力 80.24±10.78 89.39±11.16 2.64 0.019

3 討論

復(fù)雜骨折一直是臨床教學(xué)難點，主要原因是解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實習(xí)生對治療方案認(rèn)識不清[3]。目前傳統(tǒng)教學(xué)方式相對單一、多采用平面而非立體展示，使學(xué)生主動參與度不高。隨著數(shù)字骨科技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)將復(fù)雜骨折的治療數(shù)字化[4]，臨床上對復(fù)雜骨折通過軟件重建骨折模型，模擬復(fù)位骨折，設(shè)計個體化導(dǎo)板，通過導(dǎo)板經(jīng)皮置入螺釘?shù)膽?yīng)用越來越多，取得了良好臨床效果[5-6]。使用導(dǎo)板植入螺釘不僅可增加精確度，而且可做到微創(chuàng)[7]，本科室將此技術(shù)應(yīng)用到臨床教學(xué)中，取得良好的結(jié)果。

將3D打印體表定位系統(tǒng)引入臨床教學(xué)有幾大優(yōu)勢；（1）傳統(tǒng)教學(xué)過程中學(xué)生對于復(fù)雜骨折的X線及CT無法充分理解，很難在短時間內(nèi)掌握復(fù)雜骨折的分型和治療[8]。試驗組學(xué)生通過CT掃描獲得病人骨折數(shù)據(jù)，將Dicom數(shù)據(jù)輸入Mimics軟件中，建立1：1骨折模型，并以三維動態(tài)的形式展示，可通過軟件模擬骨折復(fù)位，更好的理解骨折損傷機制和分型。（2）實習(xí)生提前了解患者個體的解剖結(jié)構(gòu)并參與導(dǎo)板的設(shè)計，術(shù)前復(fù)位骨折，模擬固定方式，動態(tài)調(diào)整內(nèi)固定，可預(yù)知在術(shù)中可能遇到的各種問題，真正使醫(yī)學(xué)生主動參與診療計劃的制定。（3）在帶教老師的指導(dǎo)下，學(xué)員可以利用3D打印機打印出個體化導(dǎo)板及骨折模型，直觀地學(xué)習(xí)和理解一些復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)[9]，利用骨折模型進(jìn)行復(fù)位、熟練準(zhǔn)確的放置導(dǎo)板，根據(jù)導(dǎo)板置入螺釘，模擬練習(xí)。這種教學(xué)措施進(jìn)一步調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)生實際動手操作能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)復(fù)雜骨折奠定良好基礎(chǔ)。

醫(yī)學(xué)生實習(xí)中存在單一?？茣r間較短、實際接觸病例較少、臨床操作訓(xùn)練不足等問題，從時間、經(jīng)驗等各個方面無法滿足目前臨床科研的需求，無法有效激發(fā)其臨床科研興趣[10]。而3D打印體表定位系統(tǒng)為醫(yī)學(xué)生創(chuàng)傷骨科臨床科研能力的培養(yǎng)提供了更為有效的手段和技術(shù)方法。醫(yī)學(xué)生的特點之一是計算機應(yīng)用能力較強，其接受、理解、應(yīng)用數(shù)字骨科相關(guān)軟件困難相對較少[11]，從本科室教學(xué)實踐來看，醫(yī)學(xué)生也對此普遍表現(xiàn)出極大的興趣和熱情。

3D打印體表定位系統(tǒng)在本科醫(yī)學(xué)生復(fù)雜創(chuàng)傷骨科臨床教學(xué)中的優(yōu)勢已得到初步展現(xiàn)[12]。但3D打印體表定位系統(tǒng)不能脫離臨床教學(xué)的其他方法，必須與床旁教學(xué)、以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)等行之有效的教學(xué)方法有效結(jié)合，才能有效的提高創(chuàng)傷骨科實習(xí)生對復(fù)雜創(chuàng)傷骨科知識的興趣，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性和主動性。