3D打印技术结合TBL教学法在住院医师规范化培训阶段马蹄足畸形临床教学中的应用

张宇 胡军 孙晓萱 王嫱

摘要：目的：探索3D打印技术结合TBL教学法是否可以改进“5+3”一体化培养模式住院医师规范化培训中马蹄足畸形临床教学的效果。方法：以马蹄足畸形的临床诊疗为教学内容，根据在TBL教学法中是否使用3D打印技术将住院医师随机分为实验组和对照组分别进行教学。根据课堂测试成绩和调查表评价教学质量，对结果进行統计学处理后进行组间比较。结果：应用3D打印技术结合TBL教学法的实验组考核成绩高，学生评价好。结论：3D打印技术联合TBL教学法可以显著提高住院医生马蹄足畸形诊疗的临床教学效果。

关键词：TBL;3D打印;住院医师

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）49-0170-03

在“5+3”一体化培养模式下的住院医生规范化培训中，肢体畸形的诊断和治疗是骨科的重要教学内容。其中马蹄足畸形因发病率和致残率较高，给患者和社会带来沉重的经济负担，是骨科的重点学习病种之一。但马蹄足畸形为足踝部的三维畸形，病因多样，表现形式复杂，手术治疗方案需要个体化制定，学习难度较大，也是骨科临床教学中的难点之一。自从我科将以团队为基础的学习（Team-Based Learning，TBL）教学法引入住院医生规范化培训以来，获得了较好的效果。由于这种教学法以学生自主学习和团队协作为中心，可以激发学生的学习兴趣，通过充分的课前准备、积极的课中讨论，明显改善了马蹄足畸形的临床教学效果。但由于骨科是实践性极强的一门学科，熟悉正常足踝部的解剖是学习马蹄足畸形的前提，其矫形的术前规划需要对畸形的特点有深刻的理解，能分清柔软畸形和僵硬性畸形的区别。即使在TBL教学的情境下，住院医生们仍反映改良临床教学内容理解困难、缺乏感性体验。即便给予的真实教学案例包含了充分的大体照、X线及CT影像资料，住院医生们仍然很难将具体的矫形术式和特定的畸形形式结合起来。

3D打印技术起源于工业上的增材制造工艺，也称为快速成型技术[1]。该技术从20世纪80年代末于国外兴起以来，迅速被应用于医学领域，在矫形外科、种植外科领域显示了重要的应用价值[2-4]。由于3D打印技术基于真实患者的影像元数据，在建模、打印过程中几乎没有数据的丢失、畸变和失真，因此最常被应用于医学领域的模型制造。由于3D打印技术可以完全再现马蹄足畸形的骨结构畸形，利于学习者直观地观察、理解畸形的特点，甚至模拟手术操作，因此具备了与TBL教学法联合在住院医生临床教学中进行推广的潜力。

本文以马蹄足畸形临床课程为教学内容，旨在探讨是否可以通过将3D打印技术与TBL教学法联合改进住院医生规范化培训中的施教效果。

一、对象与方法

（一）研究对象及教学内容

进行一阶段规范化培训的住院医师48人，随机分为实验组（3D打印模型联合TBL教学法）和对照组（单一TBL教学法），每组24人。教学内容是基于真实病例的马蹄内翻足的临床诊疗。各组间在年龄、性别、一阶段结业考试成绩上的差异上无统计学意义（P>0.05），均由相同团队教师授课。

（二）研究方法

1.单一TBL教学法对照组。按照TBL教学法的开展小班教学，每班6人。课前由教师根据真实临床病例制作教案，提前两周将教学目标和重点内容告知受训的住院医生。教学过程中首先进行个人测试、小组测试和小组讨论。在教学过程中将马蹄足的畸形特点、足踝各部位之间的代偿机制和制定手术方案作为分目标和终点，在达到终点后进行教师和住院医生间的互动、反馈和评价。如果教师认为没有达到教学目标，可以针对重点内容进行进一步的授课和讲解。

2.3D打印技术结合TBL教学法实验组。在课前准备阶段即将3D打印模型分发给住院医生学习小组，在小组内讨论阶段提供截骨工具和内固定器械，根据小组讨论的手术方案进行模拟截骨、固定手术操作。在整个案例结束后，同样由教师回顾并评价该案例总体教学目标的完成情况，并演示推荐的规范手术方案。

3.教学评价。采用客观理论考核（30分）和主观问卷调查进行教学效果评价。理论考核采用标准化单选题进行考核，内容包括病历书写的要点、足踝部解剖知识、马蹄足畸形的病因、马蹄足畸形的核心病理改变和手术治疗策略五个部分。主观问卷调查包括学习效果、学习兴趣、教学方法的认可度和教学过程中的体验等几个部分。

4.统计学分析。采用SPSS 19.0，计量资料的比较采用独立样本t检验。

二、结果

（一）课堂教学氛围和教学过程比较

试验组住院医生在小组讨论中表现得更为自信，讨论气氛积极、热烈，团队成员分工明确，对模拟手术操作展现出了极大的兴趣和专注度。在与教师的互动环节中，实验组提问的数量和深度都明显高于对照组。对照组住院医生在讨论中出现的分歧较多，并且难以达成一致的意见。但对照组的教学过程运行顺畅，与实验组相比教学效率较高，全部在规定学时内完成教学活动。

（二）理论考试成绩比较

反映学生对核心知识掌握程度的单选题均分：实验组为（22.92±2.27），对照组为（18.08±6.08），两者之间有显著的统计学差异（P<0.05）。

（三）问卷调查结果

问卷调查表设置的问题见附表，以0-10分为评价分数。共发放调查48分，收回48份，全部有效。结果显示在“专业知识”、“临床技能”、“学习积极性”、“团队协作能力”、“人文沟通能力”方面，实验教学组的分值显著高于对照教学组（P<0.05）。

三、讨论

与传统的授课教育相比，TBL教学法改变了学生被动接受教师知识灌输、缺乏教学过程中与教师的互动和团队协作及沟通技巧训练不足的弊端[5]。这种教学方法主要依靠学生的自学和团队协作能力完成临床知识的积累和技能养成，因此特别适合于复杂案例的学习。多个临床学科应用TBL教学法的经验表明，这种教学法可以更好地帮助学生掌握自我指导下的学习方法，养成分析问题、解决问题和终身学习的能力。笔者较早地在住院医生骨科轮转学习阶段应用了TBL教学法，发现其教学效果显著优于常规的课堂教学，利于激发学生的发散性思维。同时也注意到相对于其他学科中较为抽象教学案例，骨科病例往往更加具体、直观，特别是马蹄足畸形有显著的外在特征。因此，最佳的学习方式是在真实的病例上通过观察和模拟操作来进行临床知识的学习。但受限于骨科案例的特点，极难获得理想的“标注化病人”供住院医生学习。

3D打印技术制成的模型具有高度的仿真性和均质性，非常适于帮助使用者理解器官、结构的复杂构型和进行手术设计，因此被广泛应用于医学领域。3D打印出的模型可以帮助住院医生直接观察马蹄足畸形的解剖特点，分析畸形发生的病因和对肢体负重功能的影响。因此，与单纯的理论学习相比，在3D打印模型上进行学习可以显著地提高住院医生的学习效率、激发其学习兴趣，进而改善其在TBL团队学习中的表现。3D打印技术结合TBL学习法还可以提高住院医生的认知层次，强化和凝练掌握的知识，这反映在实验教学组住院医生的理论考试成绩较对照组显著提高。

3D打印技术还可以改进TBL教学法的课堂体验。问卷调查显示，在实验教学组中，住院医生的学习积极性得到了进一步的提高。因为模拟手术是教学过程的重要环节，临床知识和技能的学习收获可以通过模拟矫形手术的效果进行直观的评价，因此住院医生有很强的学习动机。此外，在模拟手术过程中需要团队成员间较高程度的分工和协作，这不仅能锻炼参与者的临床技能，还能强化其团队协作能力和人文沟通能力。

综上所述，将3D打印技术与TBL教学法结合可以改进住院医师规范化培训中马蹄足畸形临床课程的教学效果。通过观察逼真的3D打印模型，住院医生可以很好地理解畸形的特点，增强课前准备中的学习的目的性和效率，并在TBL教学过程中通过有效的讨论、沟通和模拟手术操作将学习效果固化和凝练。我们建议在住院医师规范化培训中进一步推广和改进TBL联合CBL教学法。

参考文献：

[1]Ashly S.Rapid prototyping is coming of age[J].Mechanical Engineering，1195，117（7）：63-68.

[2]章瑩，万磊，尹庆水，等.计算机快速成形辅助个体化三踝骨折的手术治疗[J].

[3]孟国林，胡蕴玉，袁志，等.骨折快速成形模型在手术治疗中的指导作用[J].中国骨与关节损伤杂志，2008，（11）：906-908.

[4]张伟，张铁良，张玉朵.三维重建及快速成形技术在肢体畸形矫正术中的应用[J].中华骨科杂志，2010，（5）：521-522.

[5]穆攀伟，王庭槐，曾龙驿，王淑珍，陈晓萍，舒冏，王曼曼.在医学教育中引入以团队为基础的教学模式[J].中国高等医学教育，2011，（01）：55-56.