3D打印技术联合CBL教学法在先天性脊柱侧弯教学中的应用

丁金勇 谭成双 徐继禧 任东成 刘俊成 许隆

先天性脊柱侧弯是指由于椎体先天发育异常导致的脊柱侧向弯曲畸形，发病率为0.5‰～1.0‰，占所有脊柱侧弯的10%左右[1]。大部分患儿症状会持续进展，影响患儿正常生长发育[2]。在该疾病的课堂教学中，因脊柱解剖结构复杂，而传统解剖结构的教学方式，对学生们的解剖学基础知识及空间想象能力要求高，且较为枯燥乏味，是临床教学中的重难点。将3D 打印技术联合案例教学法（case-based learning，CBL）应用于先天性脊柱侧弯的教学中不仅可以将抽象的脊柱结构直观、真实的呈现在学生面前，降低学习难度，同时增加了学生学习的主动性和积极性，从而提高学生对该疾病知识的掌握，以及临床分析的能力。本文就3D 打印技术联合CBL 教学法在先天性脊柱侧弯带教中的应用做初步探讨。

1 CBL 教学法

CBL 教学法是以临床案例为基础,设计与之相关的问题,引导并启发学生围绕问题展开讨论的一种小组讨论式教学法[3-4]。其主要过程是由带教老师选取经典案例，通过将学生带入特定的环境中，从而帮助学生形成临床思维，学生可以通过实践获得感知，帮助学生临床思维的形成。CBL 教学的核心是小组讨论、以学生为主体、以教师为主导、以病例为先导、以问题为基础，由教师提出典型的临床案例，学生通过对案例进行分析讨论，从而发现问题，并在分析讨论的过程中逐步掌握相关知识点[5]。相较于传统教学方法，CBL 教学法更能提高学生的学习兴趣和提高其学习效率。

2 3D 打印技术

3D 打印技术是一种快速成型技术,通过计算机建模生成的三维数据信息,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式快速、精准地来构造出模型实体[6]。传统脊柱骨科教学实践中，主要通过结合PPT 解剖插图、X 线片、CT、MRI、解剖模型等来讲解，2D 影像资料缺乏直观性，对于学生来说是一个不小的挑战，而人体模型的结构均为正常的解剖模型，对于复杂的脊柱结构变异很难揭示其发病特点。3D 打印技术的出现，为这一难题提供了解决的途径。多项研究表明[7-8]，通过3D 打印模型作为教学辅助工具，能有效的提高学生的学习兴趣，促进学生各项能力的提高，更加扎实的掌握理论基础知识。

3 CBL 联合3D 打印技术在先天性脊柱侧弯教学中的应用

CBL 教学法的基础是病例，病例的选择十分重要，带教老师要提前选择合适且典型的病例，准备好相关的影像资料，以及该患儿的3D 实体模型。同时与患儿家属做好沟通，取得患儿家属的知情同意。将学生进行分组，提前将准备好的病例分发给学生，安排学生查阅相关文献，了解最新研究成果，并结合所查文献，进行课前思考。

在我院脊柱骨科病房，由学生对选取的先天性脊柱侧弯患儿，进行问诊和查体，病例如下：患儿，女，12 岁，因发现脊柱侧凸3 年入院，患儿于3 年前无意中发现脊柱侧凸，左侧腰背部轻度膨隆，未行专科治疗。2016 年8 月9 日曾在我院就诊，拍摄X 片提示为先天性脊柱侧弯畸形，椎体轴心旋转,建议加照以T12 椎体为中心胸腰段正侧位X 线检查。近3 年来，患儿脊柱侧凸畸形日渐明显，无伴腰痛及下肢疼痛、麻木。遂来我院门诊就诊，门诊以"先天性脊柱侧凸"收治入院。入院症见：患儿神清，精神可，脊柱侧凸，左侧腰背部剃刀背畸形，无腰痛，无下肢疼痛、麻木，无发热，胸闷心悸，恶心呕吐等不适，纳眠可，二便调。体格检查：步入病房，步态正常，患儿脊柱侧弯呈C 形，胸段生理后凸减小和腰段生理前凸增大，胸腰段向左侧侧凸；双肩不对称，右肩高于左肩约3 cm，胸廓不对称左侧腰背部剃刀背畸形。双侧髂后上棘对称，下肢等长，颈7 棘突垂直线距离骶正中线无明显偏移，腰背部位压痛（+）、叩压痛（+）。四肢肌力、肌张力正常，双下肢大、小腿肌肉容积正常，双下肢支腿抬高试验（-），左/右侧Hoffman 征（-）/（-），左/右侧Babinski 征（-）/（-），余生理反射存在,病理反射未引出。结合患儿病史、症状、体征、影像资料，诊断先天性脊柱侧弯明确。

问诊及查体结束后，由学生派出代表汇报病例，然后通过分析影像学资料并对临床资料进行讨论，再用3D 实体模型进行对比与反思，其后各组学生进行分组讨论，在教学过程中，带教老师应引导学生积极讨论，相互提问，相互解答，若有重要知识点的遗漏由带教老师补充讲解。最后由带教老师根据各组讨论结果，对照影像资料及3D 打印模型，进行归纳总结，对重难点进行再次强调，加深学生对脊柱解剖结构以及先天性脊柱侧弯相关知识的掌握。

4 CBL+3D 打印技术的不足

CBL 联合3D 打印技术的教学方法也存在不足：（1）在病例的选择上，不同学生的临床分析能力有较大差异，病例的选择应根据学生的实际情况，既具有代表性同时难度适宜。（2）CBL 教学法对带教老师的要求较高，不仅需要扎实的专业知识、较高课堂掌握能力，同时需要耗费大量的精力熟悉病例及讨论过程中可能涉及的知识，对老师的备课要求高[9]。（3）3D 打印技术在临床上还处于初级应用阶段，模型无软组织附着，不能真实地对肌肉、血管以及神经的走形与分布等进行显示。（4）3D 打印模型，会增加患儿的费用，增加经济负担，患儿家属接受度不高[10]。

5 CBL+3D 打印技术意义及前景

1969 年,美国神经病学教授Barrows 在加拿大的麦克马斯特大学医学院首创“以案例为基础的学习”即“CBL”将案例教学法引入医学教学领域[11]。它通过病例引导学生进行分析和思考，避免了传统教学中教师单纯灌输知识的模式，提高了学生临床分析的能力和解决问题的能力。脊柱结构复杂，很多学生对于先天性脊柱侧弯还是基于正常人体解剖，对于病因、发病机理及治疗原理难以理解，在这种情况下，在教学中很容易又变成了教师单方面的讲授或示教,学员难免回到了死记硬背的传统教学模式中[12]。3D 打印技术是一种是近年来应用骨科的一种新技术，将3D 打印技术应用于CBL 教学中，可以直观的将畸形的脊柱结构特点呈现在学生面前，“化难为易”，通过与传统影像资料的对比，不仅增进了学生们疾病本身的了解，同时加深了学生对脊柱解剖结构的认知，提高了临床阅片的能力。

将CBL 教学法联合3D 打印技术应用于先天性脊柱侧弯的教学中，提高了学生的学习兴趣，学习效率，培养了学生的临床分析能力，自学能力、团队合作等个方面的能力。实践证明，CBL教学法联合3D 打印技术的教学方法在骨科先天性脊柱侧弯的教学中值得应用。