3D打印技术在骨科住院医师规范化培训中的应用

住院医师规范培训是医学生毕业后教育的重要组成部分，也是医学临床专家形成过程的关键所在[1-4]。以往的传统教学，多以课本知识讲解为主，X线等二维图像解读为辅，住院医师很难在短时间内掌握骨科疾病相关临床诊治知识，存在培训后仍然不能很好的将理论知识融入到临床实践操作中等问题[5]。如何将理论知识有效融入到临床手术操作中，提高住院医师规范化培训质量，已成为目前三甲教学医院的一个重要课题。随着3D打印技术的发展和应用，3D打印骨关节教学模型成为解决骨科住院医师规范化培训中相关问题的有效手段[6-7]。近年来，我们尝试将3D打印骨关节教学模型应用到骨科住院医师规范化培训的临床教学实践中，显著提高了教学效果，现报告如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取2016级50名于西安交通大学第二附属医院骨一科进行规范化培训的住院医师作为研究对象，其中男38名，女12名，培训时间均为3个月（2017年10—12月），按照培训学号随机将其分为3D打印教学组和传统教学组，每组各25名。其中3D打印教学组男18名，女7名，年龄22～24岁，平均（22.8±0.3）岁，传统教学组男20名，女5名，年龄22～25岁，平均（23.1±0.5）岁。两组医师在性别、年龄上差异无统计学意义（P＞0.05），所有医师对本研究均已知情同意。

1.2 教学方法

两组医师均按照住院医师规范化培训教学大纲要求进行教学培训，其中3D打印教学组在传统教学的基础上，利用3D打印模型加深对骨关节疾病的理解，掌握相关的诊断和治疗方法。两组均采取小课讲授方式教学，带教老师均为骨科具有教学资质的高年资讲师，具备丰富的临床经验及娴熟的技能操作，能对教学过程中规培医师提出的相关问题给予准确、合理的解释，并根据文献、指南等举一反三的进行扩展讲解。

3D打印教学组：以先天性髋关节发育不良患者为例，获取患者髋关节薄层CT数据，将DICOM数据导入Mimics软件并重建出髋关节三维模型，于西安交通大学机械学院进行髋关节三维模型的3D打印（1∶1等大），材料为树脂材质，成本较低。教学安排：提前将授课内容及大纲告知规培医师，按要求进行预习并查阅相关文献，对相关疾病的诊断、治疗及进展有所了解；带教老师将提前准备的多媒体课件进行讲解，讲解过程中设置提问，以检查规培医师是否进行相关知识预习和了解；选择典型病例进行讨论分析，将病史、查体及影像学资料展示后，规培医师分组讨论，提出诊断、分型及相应的治疗方案，带教老师给予点评；展示3D打印模型，规培医师仔细观察，根据模型讨论具体手术入路、操作方法及注意事项，带教老师给予点评，并在模型上进行手术演示及讲解；分组对典型患者进行床旁问诊、查体及诊治方案讨论，带教老师给予点评并进行相应演示；规培医师分组进行总结，带教老师最后给予总结，并将该疾病相关诊治知识的重点和难点给予梳理，并介绍该疾病的最近研究进展；每次授课时间为2学时，每周1次，总共24学时。

传统教学组：提前将授课内容及大纲告知规培医师，按要求进行预习；带教老师将提前准备的多媒体课件进行讲解；选择典型病例进行讨论分析，将病史、查体及影像学资料展示后，规培医师分组讨论，提出诊断、分型及相应的治疗方案，带教老师给予点评；按照教学查房要求，分组对典型患者进行床旁问诊、查体及诊治方案讨论，带教老师给予点评并进行相应演示；每次授课时间为2学时，每周1次，总共24学时。

1.3 教学效果评价

培训结束后，对两组规培医师进行考核，包括理论考核和临床实践技能考核，考核内容根据教学大纲而定，理论考核内容包括相关疾病的概念、发病机制、临床分型、症状体征、影像学表现、诊断及鉴别诊断、治疗方法、研究进展等，临床实践技能考核包括问诊、查体、病历书写、影像阅片、病例分析、手术模拟操作等。理论考核和临床实践技能考核题目均由教学组长确定，教学科审核，两部分考核内容各占50分，总共100分。

考核结束后两组规培医师均填写综合能力自我评价反馈问卷[6]，以对两组教学方法实施效果进行自我评价，问卷内容包括：自学能力、学习兴趣、发现和解决问题能力、理解能力、交流和表达能力、临床实践操作技能等，共设计10个问题，每个问题满分为10分，总分100分。

1.4 统计学分析

使用SPSS17.0统计软件进行统计学分析，计量资料以（±s）表示，采用t检验，计数资料采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

3D打印教学组规培医师理论考核和临床实践技能考核成绩均高于传统教学组，两组比较差异有统计学意义（P＜0.05）。具体考核成绩统计如表1所示。

3D打印教学组规培医师综合能力自我评价评分高于传统教学组，两组比较差异有统计学意义（P＜0.05）。具体评分结果统计如表2所示。

3 讨论

随着我国医学教育的不断发展，住院医师规范化培训已经在全国范围内普及，而接受住院医师规范化培训的大部分医师已经是基层医院的在职医生，对培训的要求不仅仅是理论学习那么简单，而是要更多的理解和应用，以及更有应用价值的实践操作技能[8]。骨科教学以往多停留在二维影像的学习中，没有三维立体结构的展示，学生很难在短时间内掌握复杂的骨关节结构，而临床操作在实际手术中又很难上手，造成了“教师很难讲透、学生很难吃透”的被动局面。这些问题对于培养即将面临复杂临床工作的医生来讲，需要尽快并有效解决[9]。

3D打印技术的出现以及广泛应用，给我们解决上述问题带来了曙光。目前，已有教师将3D打印技术应用到神经外科、口腔科等学科的教学中[10-11]，并获得了满意的效果，也给我们将3D打印技术应用到骨科住院医师规范化培训中提供了参考和借鉴。临床上骨科疾病众多，手术操作复发，尤其是骨关节疾病，多数手术治疗涉及三维空间定位，如关节置换手术，因此制作个体化的三维模型，不仅能够辅助教师将骨关节疾病讲解的更透彻，也可以帮助规培医师更好的理解疾病的诊治，对手术操作有更直观的印象，且可以通过模拟手术进行实际操作，掌握更多的操作技能，为以后开展临床工作奠定基础[12]。我们通过与传统教学方法的对比，发现3D打印模型对临床教学的促进作用还是很明显的，规培医师不管在理论考核还是临床实践技能考核上，成绩均优于传统教学组，差异有统计学意义（P＜0.05），与骨科其他疾病教学中的应用报道相似[13-14]。

表1 两组规培医师考核成绩比较（分，±s）

表1 两组规培医师考核成绩比较（分，±s）

理论考核 46.34±3.22 41.51±2.85 4.16 0.000临床实践技能考核 45.58±3.12 40.42±3.04 3.71 0.000

表2 两组规培医师综合能力自我评价评分比较（分，±s）

表2 两组规培医师综合能力自我评价评分比较（分，±s）

自学能力 8.58±1.58 7.32±1.41 3.78 0.000学习兴趣 8.82±1.22 6.95±1.42 4.34 0.000发现和解决问题能力 8.67±1.17 7.13±1.18 4.05 0.000理解能力 9.36±1.25 7.43±1.23 4.53 0.000交流和表达能力 7.74±1.14 6.56±1.07 3.66 0.000临床实践操作技能 9.11±1.09 7.84±1.34 3.74 0.000

3D打印技术在临床的应用已经得到大家的认可，但在临床教学中的应用，还在探索阶段，但因其具有数据容易获得、制作简单、成本较低、个体化、可重复使用等优点，未来可将其与其他先进的教学方法进行结合，进行更多的研究和探索，以期获得一套适合骨科临床教学的方法，并可尝试进行推广。3D打印技术在临床教学中的应用仍有一些问题需要解决或优化，比如：如何获得精度更好的数据，以制作更精确三维模型；如何改进3D打印的材料，制作出更接近人体组织的模型；如何将骨骼、肌肉、血管、神经等组织打印到一个模型中，让学生的操作更接近实际临床手术等等。

综上所述，3D打印技术引入骨科住院医师规范化教学培训中的效果良好，有助于提高住院医师的临床思维和临床实践操作能力，具有良好的应用前景。