3D打印結(jié)合CBL教學(xué)法在脊柱側(cè)彎規(guī)培教學(xué)中的應(yīng)用

陶 暉 李 潔

脊柱由于其復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)特點，教學(xué)過程中要求學(xué)生具有良好的解剖基礎(chǔ)和抽象思維能力[1]。其中脊柱側(cè)彎由于涉及到脊柱矢狀位、冠狀位和水平面的三維空間位置改變，一直是教學(xué)中的難點。脊柱側(cè)彎的治療與預(yù)后與其病因、側(cè)彎角度、分型有著密切關(guān)系，其治療方式又常涉及到脊柱截骨角度的設(shè)計以恢復(fù)平衡狀態(tài)[2]。單純依靠影像學(xué)資料的基于案例學(xué)習(xí)（case-based learning，CBL）教學(xué)模式，對學(xué)生的理論知識和空間想象能力要求極高，學(xué)生常感覺課程枯燥乏味。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)可1:1個體化打印脊柱側(cè)彎模型，直觀的表現(xiàn)出脊柱側(cè)彎的特點，極大地改善了學(xué)生對脊柱側(cè)彎的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)曲線[3]。3D打印技術(shù)作為一種新型、直觀、可觸及的教輔手段，已廣泛應(yīng)用于經(jīng)皮椎弓根穿刺、腰椎穿刺等教學(xué)過程中，并取得了良好的效果[4]。因此，我科將3D打印技術(shù)與CBL教學(xué)法相結(jié)合應(yīng)用于住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員脊柱側(cè)彎的教學(xué)過程中，顯著提高了學(xué)員們的積極性，并有效提高了學(xué)員們對脊柱側(cè)彎相關(guān)理論知識的掌握程度，現(xiàn)報道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019年7月-2020年12月在我院脊柱外科輪轉(zhuǎn)的住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員40人作為研究對象，依據(jù)入科時間順序隨機分配至實驗組和對照組，兩組各20人。其中實驗組采用3D打印結(jié)合CBL教學(xué)法，男17人，女3人，平均年齡（23.67±1.46）歲；對照組采用CBL教學(xué)法，男15人，女5人，平均年齡（24.15±1.74）歲。兩組學(xué)員基本資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。見表1。

表1 兩組學(xué)員一般資料比較

1.2 研究方法 兩組學(xué)員的教學(xué)均由具有經(jīng)驗豐富的主治醫(yī)師完成。①實驗組：采用多媒體、患者影像學(xué)資料、3D打印個體化模型進行脊柱側(cè)彎的解剖特點和相關(guān)概念的講解、指標(biāo)測量的方法、截骨矯形原理講解、手術(shù)術(shù)前規(guī)劃設(shè)計等。②對照組：僅采用多媒體結(jié)合患者影像學(xué)資料對上述理論和方法進行講解。兩組學(xué)員除3D打印模型外，其它病例選擇、教學(xué)內(nèi)容等均完全相同。

1.3 教學(xué)效果評價 課程結(jié)束后，通過主觀問卷和客觀考核對授課教師和上述兩種教學(xué)效果進行評價。其中，通過自制教學(xué)評價表和自我評價表分別對授課教師和學(xué)習(xí)效果進行評價，通過理論考試對脊柱側(cè)彎概念理解能力、病理特點、指標(biāo)測量、截骨矯形原理、手術(shù)術(shù)前規(guī)劃設(shè)計等進行客觀評價。所有問卷及考試均無記名。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 所有數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。計數(shù)資料以（n，%）表示，采用χ2檢驗；計量資料以（±s）表示，采用獨立樣本t檢驗，P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組學(xué)員主觀問卷調(diào)查結(jié)果比較 實驗組和對照組對授課老師教學(xué)總體滿意度評價（非常滿意和基本滿意人數(shù)之和/總?cè)藬?shù)，下同）分別為95%和90%，兩組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。學(xué)員對自我學(xué)習(xí)效果評價結(jié)果顯示，實驗組學(xué)員的總體滿意度為75%，不滿意度僅為5%；對照組學(xué)員總體滿意度為30%，不滿意度高達35%。兩組自我學(xué)習(xí)效果差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組學(xué)員主觀問卷調(diào)查結(jié)果比較（例）

2.2 兩組學(xué)員客觀考試結(jié)果比較 實驗組學(xué)員在脊柱側(cè)彎概念理解能力、病理特點、指標(biāo)測量、截骨矯形原理、手術(shù)術(shù)前規(guī)劃設(shè)計考試成績方面得分均高于對照組，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表3。

表3 兩組學(xué)員客觀考試結(jié)果比較（±s，分）

表3 兩組學(xué)員客觀考試結(jié)果比較（±s，分）

組別 n 概念理解能力 病理特點 指標(biāo)測量 截骨矯形原理 手術(shù)規(guī)劃設(shè)計 總成績實驗組 20 16.67±1.29 17.19±0.93 17.22±1.19 16.28±0.85 16.53±1.74 84.15±7.62對照組 20 14.17±3.46 13.28±1.16 14.58±1.37 14.65±1.29 14.36±1.23 71.82±8.26 t 7.826 13.493 12.758 9.526 10.164 13.563 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

3 討 論

住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)是醫(yī)學(xué)生畢業(yè)后教育的重要環(huán)節(jié)，也是醫(yī)學(xué)生成長為一名合格的臨床醫(yī)生的必經(jīng)之路。因此，如何提高住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的教學(xué)質(zhì)量對于規(guī)培學(xué)員的成長具有極其重要的意義。CBL教學(xué)法是以臨床病例為基礎(chǔ)，從而設(shè)計與之相關(guān)的問題，由教師引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生圍繞問題展開小組討論，并在分析討論過程中逐步掌握相關(guān)知識點[5]。相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式，CBL教學(xué)法可顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率[6]。

在傳統(tǒng)的脊柱外科教學(xué)過程中，常以PPT結(jié)合影像學(xué)資料（X線、CT、MRI）和解剖模型等方式進行教學(xué)，對于脊柱相對簡單的一些疾病，如頸椎病、腰椎間盤突出癥、腰椎滑脫、脊柱骨折等，結(jié)合CBL教學(xué)法，規(guī)培學(xué)員通過對二維結(jié)構(gòu)的改變尚可理解并掌握。但由于脊柱側(cè)彎疾病常涉及到椎體、脊髓和神經(jīng)、血管、肋骨、肌肉等解剖結(jié)構(gòu)三維空間位置的異常，通過正常的解剖模型無法揭示出疾病的特點，導(dǎo)致學(xué)生很難在短期的培訓(xùn)中理解和認識該疾病的特點，從而難以做出正確的治療和制定手術(shù)策略。這不僅讓教師教授困難，而且學(xué)員學(xué)習(xí)主動性差，容易產(chǎn)生厭倦心理。

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為脊柱側(cè)彎的教學(xué)帶來了新的途徑。3D打印是一種快速成型技術(shù)，通過導(dǎo)入患者真實的三維CT數(shù)據(jù)，利用計算機建模，運用3D打印機將可粘合塑料材料逐層打印，從而精準(zhǔn)復(fù)制1:1實體模型[7]。利用3D打印技術(shù)可以真實的將患者的實體模型展現(xiàn)在學(xué)員眼前，避免了學(xué)員通過影像學(xué)資料在腦海中構(gòu)造脊柱模型的過程，不僅可促進學(xué)員對脊柱復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的了解，同時還可有效提高其學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率。目前，該項技術(shù)已廣泛應(yīng)用于脊柱外科手術(shù)的術(shù)前規(guī)劃、導(dǎo)板的構(gòu)建、個體化生物假體的定制等[8-9]，此項技術(shù)于脊柱外科教學(xué)中的應(yīng)用也在不斷增多[10]。

本研究中，首先通過學(xué)員對授課老師滿意度進行評價，兩組學(xué)員并無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），從而避免了因為老師授課水平對研究結(jié)果產(chǎn)生的影響。然后，通過將患者三維CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入后，利用3D打印技術(shù)將患者椎體、脊髓、血管、肋骨等按照等比例進行打印，真實反映脊柱側(cè)彎的畸形狀態(tài)和異常的解剖特點。在教學(xué)過程中，與傳統(tǒng)的CBL教學(xué)法相比，將3D打印和CBL教學(xué)法相結(jié)合，能顯著提高學(xué)員的對脊柱側(cè)彎概念理解能力、病理特點的掌握及相關(guān)指標(biāo)測量等（P＜0.05），并有效增加學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣（P＜0.05）。這主要是由于3D打印可在三維空間上更直觀地讓學(xué)員了解脊柱側(cè)彎患者椎體、脊髓、血管和肋骨等結(jié)構(gòu)的異常形態(tài)，更透徹的理解脊柱側(cè)彎的病理特點，有效彌補了單純CBL教學(xué)法以平面圖像和二維影像學(xué)資料為主的缺陷。此外，在帶教老師的指導(dǎo)下，學(xué)員還可以利用3D打印模型進行手術(shù)策略的制定并通過截骨矯形進行手術(shù)模擬，能夠讓學(xué)員切身模擬感受到真實手術(shù)的操作過程，大大增加了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

綜上所述，在脊柱外科脊柱側(cè)彎矯形過程中，3D打印技術(shù)結(jié)合CBL教學(xué)法可有效提高住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣和積極性，并顯著增強學(xué)員對脊柱側(cè)彎解剖特點、病理過程等概念的理解能力，從而提高學(xué)習(xí)效率，增強實踐能力，值得在教學(xué)過程中進一步推廣應(yīng)用。