3D打印技术在复杂股骨粗隆间骨折的临床PBL教学中的应用

刘昌艺 张逢乐 杨辉 罗家良 罗雨鹭

3D打印技术在复杂股骨粗隆间骨折的临床PBL教学中的应用

刘昌艺 张逢乐 杨辉 罗家良 罗雨鹭

目的探讨3D打印技术在复杂股骨粗隆间骨折的临床PBL教学中的应用效果，以提高骨科临床教学的整体质量。方法纳入骨科临床专业学生共28名，随机数字法将学生分为传统教学法和新教学法（3D打印技术、PBL教学法）进行临床教学。通过实体讲解，而后再参观手术过程，比较两组教学方法的效果，包括学生的学习成绩、综合能力自我评估数据。结果与传统教学法组比较，新教学法组学生的学习成绩与综合能力自我评估分数显著提高，差异具有统计学意义（P＜0.05）。结论采用3D打印技术、PBL教学法的新教学法在复杂股骨粗隆间骨折的临床教学中具有良好的教学效果。

3D打印技术 复杂股骨粗隆间骨折 PBL教学 骨科教学

骨科教学中，大多数临床教学还采用传统方法，对尚未接触临床的医学生而言，仅可提供一个大概的印象；对于对骨科专业的学生来说，传统的教学效果并不理想，与临床应用差距较大。对于骨科医生来说临床知识和临床实践同样重要，因此如何改进教学方法，提高临床实践的教学效率，是骨科临床指导时需认真思考的问题。

随着计算机技术的飞速发展，3D技术在骨科临床和教学中不断使用，极大地提高了临床与教学的质量。PBL教学方法是以典型教学为基础，通过小组合作的方法，结合实际问题，解释问题背后的科学知识，提高终身学习能力，增进学生的自主学习能力。

本研究以复杂股骨粗隆间骨折为教学模型，对比传统教学方法与新型教学方法 （3D打印技术、PBL教学法）的教学效果差异。

1 材料与方法

1.1 对象

纳入骨科2015级临床专业学生共28名，随机数字法将学生分为传统教学法和新教学法组（3D打印技术、PBL教学法）进行临床教学，每组14例，传统教学法组入学成绩（84.2±10.57）分，新教学法组（83.23±9.51）分，两组入组考核成绩、一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 教学设备

传统教学法采用PPT与影像学教学片进行教学，新教学法配备有HIS系统的3D打印机1台。

1.3 教学方法

传统教学法组：授课的骨科教师结合教材对相关理论知识进行PPT幻灯片讲解，在授课之后观影教学片，并对学生的问题进行解答。传统教学法是以知识为中心进行讲授的一种教学方法，其教学重点在灌输理论知识。该方法每次授课时能够系统地讲解基本理论知识，信息量大、进展速度快。传统教学法由一名专业课老师带领几十甚至一百多名学生，采取大班教学，进行理论学习。

新教学法组：采用3D打印技术、PBL教学法进行临床教学。①在临床医院影像科对复杂股骨粗隆间骨折进行CT薄层扫描，扫描范围包括骨折部位，在CT工作站导出数据，然后进行三维重建。②3D打印技术制作实体模型进行实例教学。基于材料叠层和材料累加的概念，在计算机制作下，根据CT数据进行材料的制造，并将设计出的模型转化为物理模型，或者直接制造，可以最大限度还原复杂的结构，从而将复杂股骨粗隆间骨折的空间结构还原并以1∶1的比例，制造出高度仿真模型（图1）。③采取小班教学，一次授课人数控制在10人左右，根据实际的教学病例进行临床结合理论教学，在教学前让学生对病例进行熟悉，提前预习，从简单到复杂，针对该病例病史资料、影像学资料等进行讨论，并根据打印出来的3D骨折模型，进行全方位观察，让学生进行诊断和治疗性学习，提高学生对手术方案的认知。④确定治疗方案。通过对3D打印模型的学习，了解复杂股骨粗隆间骨折的形态和位置，了解病例的基本情况，明确骨折的类型，并进行测量，制定手术入路、方法，尤其是对内固定材料和方案的制定，如采取何种内固定材料、何种手术操作方法、以何种角度进行操作等。⑤应用PBL教学方法，以“提出问题-建立假设-收集资料-论证假设-总结”的五段式教学模式，同时采取“以教师为引导，以学生为中心”的方法，把教学内容设置于有意义的问题情境中，由问题引导学习，并发现问题，然后共同实践创新，以小组协作解决问题。教师提前将准备的病例说明和

课前问题发放给学生，使学生进行资料查阅收集，自行制定学习计划；学生进入模拟病房，首先向模拟病人进行问诊完成病史采集；然后结合问诊，进行体格检查，形成初步诊断；接下来安排辅助检查；观摩整个手术操作的过程，最终完成治疗方案，完成整个临床诊断思路的训练。在模拟诊疗结束后将诊治思路、出现的问题进行小组内讨论，辅导老师在整个过程中进行引导启发和评分。

1.4 观察指标

图1 3D骨折模型Fig.1 3D fracture model

授课后对两组学生进行考核，内容包括临床实践技能、专业理论两个部分。专业理论考试包括典型复杂股骨粗隆间骨折的定义、发病、分型、诊断、治疗等。临床操作以实际操作为主，包括患者入院询问病史、查体、手术、牵引、缝合、拆钉、病例书写等实际的技能操作。并在授课结束后对学生进行自我教学效果评估，包括学习能力、发现问题、解决问题能力、学习兴趣、交流表达能力、理解能力、临床实践技术能力、学习自觉性、知识掌握能力及课程参与度，每项10分，共100分。

1.5 统计学分析

以 SPSS20.0 统计分析，数据以（x±s）表示，组间比较采用t检验，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 专业理论考试及临床实践技能操作分数比较

新教学法学生的学习成绩显著提高，与传统教学法比较，差异具有统计学意义（P＜0.05）（表 1）。

表1 专业理论考试及临床实践技能操作考试分数比较Table 1 The comparison of the scores of professional theory and clinical practice skills

2.2 综合能力自我评价比较

与传统教学法组比较，新的教学方法组学生的综合能力自我评价分数显著高于传统教学法组，差异具有统计学意义（P＜0.05）（表 2）。3 讨论

表2 综合能力自我评价比较分析Table 2 The comparison of comprehensive ability selfassessment data

复杂股骨粗隆间骨折老年人常见，手术复杂，易引起畸形愈合、关节僵直等，死亡率较高。目前，多采用手术治疗，且方法较多。传统教学法与临床实践脱节，无法达到理论结合实践的良好效果。近年来，3D打印在骨科临床中不断推广应用，我们将该技术引入骨科临床教学中，模拟实体骨折情况，结合具体病例，对患者的影像学资料进行更为深入的了解，让学生在理论学习的同时，掌握读片、病情判断，对影像学资料进行分型诊断，理论与临床实践相结合，提高了对复杂股骨粗隆间骨折的诊断和治疗的认识。在此基础上，对学生进行手术方法的讲解，操作性更强，让学生对模具的具体解剖学定位，内固定的置入，手术的切口、角度等有更深入的认识。通过复杂股骨粗隆间骨折的实践教学，并与PBL教学法相结合，提高了学生的实际动手能力和系统知识构建能力。该方法有利于学生对知识全面系统了解，对实际病例全面模拟操作，进而提高实际动手能力，使得学生对股骨粗隆间骨折的认识得到进一步的提高，实现知识和专业技能一一对应的目的。

新教学法能使改变学生对专业理论课程及实践认识的偏差，使学生由表层性动机向深层性动机发展。同时，该方法能够改变学生的学习方式，由记忆型学习变为理解型、理论与实践融合型，提高了学习效率。不仅如此，新教学法把结果性评价和过程性评价有机结合起来，将实际操作能力、系统理论知识获取、教师评价和自我评价统一结合。本结果显示，与传统教学法比较，新教学方法组学生的学习成绩与综合能力自我评估分数显著提高。

综上所述，3D打印技术结合PBL教学法使学生主动学习教学内容，提高了学生的综合学习能力、临床动手能力，有效提高了教学质量。因此，随着医学教育改革的发展，3D打印技术结合PBL教学法将改变传统的教育模式，具有良好的应用前景。

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Application of 3D Printing Technique in PBL Teaching of Complicated Femoral Intertrochanteric Fractures

LIU Changyi1,ZHANG Fengle1,YANG Hui1,LUO Jialiang1,LUO Yulu2．1 Traditional Chinese Medicine Hospital of Liwan District,Guangzhou 510160,China;2 Zhongshan Medical College of Zhongshan University,Guangzhou 510080,China.

ObjectiveTo explore the effect of 3D printing technique in clinical PBL teaching of complex intertrochanteric fractures in order to improve the overall quality of orthopedic teaching.MethodsA total of 28 students were included in the orthopedic clinical program.The random number method was used and the students were divided into 2 groups:traditional teaching method group and new teaching method group(3D printing technique,PBL teaching method).The teaching method was explained by the entity,and then the proced

ure was followed.The effects of the two groups of teaching methods were compared,including the student's academic performance,comprehensive ability self-assessment data.ResultsCompared with the traditional teaching method group,the scores of the new teaching method group were higher,and the difference was statistically significant(P＜0.05).ConclusionThe new teaching method of PBL teaching method with 3D printing technique has good teaching effect in clinical teaching of complex femoral intertrochanteric fractures.

3D printing technique;Complex femoral intertrochanteric fractures; PBL teaching; Orthopedic teaching

G232.1

A

1673－0364（2017）06－0360－03

10.3969/j.issn.1673-0364.2017.06.017

广州市荔湾区2016年科技计划项目（2016080055）。

510160 广东省广州市 广州市荔湾区中医医院（刘昌艺，张逢乐，杨辉，罗家良）；510080 广东省广州市 中山大学中山医学院（罗雨鹭）。

2017年9月19日；

2017年11月3日）