三维数字化重建及打印技术对骨科临床实习教学质量及综合能力的影响

代秀松

（蚌埠医学院第一附属医院骨科 安徽·蚌埠 233004）

临床实习作为医学生教育的重点组成部分，是医学生将理论知识与实践操作相结合的重要阶段，但对骨科实习而言，由于医学生仅能够通过图片、视频及影像检查照片等资料，导致学生对患者骨骼解剖结构相关知识了解程度较低，影响了骨科临床实习教学质量。[1]3D打印技术起步于上世纪90年代，能够以数字模型数据为基础，将可粘合材料逐层打印成标本，[2]朱菁菁[3]等学者指出，在骨科临床教学中，通过对患者病变部位骨骼进行扫描，并使用三维数字化重建技术构建骨骼模型，之后使用打印技术打印出实体模型，使医学生能够直接观察患者病变及创伤类型，有助于提高医学生对疾病的认知及理解，进而提高教学质量及医学生综合能力。为探究三维数字化重建及打印技术对骨科临床实习教学中的应用效果，特选取 2018年-2019年在我院实习的116名临床医学本科学生进行对比研究，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年-2019年在我院实习的116名临床医学本科学生，其中男性 53名、女性 63名，年龄 20-24岁，平均（22.07±1.26）岁，根据班级将学生分为常规组及研究组，每组学生58名，其中常规组男性27名、女性31名，年龄（21.93±1.39）岁；研究组男性26名、女性32名，年龄（22.20±1.15）岁。两组学生一般情况无显著差异（P>0.05）。

1.2 纳入及排除标准

纳入标准：（1）入组学生均为临床专业5年制学生；（2）本次实习前，学生未进行骨科实习；（3）学生认知及沟通能力正常，能够按时参加实习课程；（4）学生对本次研究知情，并自愿参与。排除标准：（1）学生在本次研究期间请假时间≥5d；（2）学生伴有严重沟通障碍。

1.3 教学方法

对常规组学生采取常规骨科临床实习，即由带教老师根据实习大纲及教学任务选定课题，学生提前进行相关知识的预习，由带教老师在课堂上通过PPT即视频等方式对相关课程内容进行讲解，并在征得患者同意后，带领学生到与课堂内容病症相似的患者床旁，指导学生进行病史采集、查体及影像资料阅读等操作，在此过程中，由带教老师对学生存在的问题进行指导及补充，之后，带领学生返回教室，组织学生进行小组讨论，最后由带教老师对实习情况进行总结。

对研究组学生在常规骨科临床实习基础上采用三维数字化重建及打印技术进行教学，具体步骤包括以下方面。

1.3.1 3D模型的设计与打印

由带教老师根据课程安排，获取收集临床经典病例的CT及MRI等影像学数据，将数据保存至计算机，通过相关软件的自动边界识别功能，识别骨性边界，之后使用三维重建技术制作3D图像，并在图像中填写文字及语音讲解，之后，使用3D打印机，基于材料累加概念及层叠制造方法，对模型进行打印，制造1：1的高仿患者伤情模型。

1.3.2 骨科临床实习教学方法

由带教老师根据课程安排，编写2-3个教学病例，病例中包括CT、X线及MRI等影像学资料，通过3D数字模型，告知学生患者病变或创伤部位骨骼变化，同时引导学生分析患者可能出现的临床表现，要求学生通过小组讨论方式回答课前提出的相关问题，组织学生总结必要的检查方式，对病例进行诊断及鉴别诊断，之后拿出已打印好的3D模型，指导学生对模型进行全方位观察，使学生能够观察到患者病损的全貌，以详细了解病变部位的形态及位置，明确患者病症类型，同时实际测量，探究合适的手术入路及内固定材料的位置、角度、深度等数据，并根据观察结果，反思及修正之前作出的诊断，并征得患者同意后，带领学生至病房对患者进行探查，指导学生进行病史采集、查体及影像资料阅读等操作，在带领学生回到教室后，再次指导学生根据患者实际情况，再次观察3D打印模型，探究患者具体治疗方法，必要时可指导学生以3D打印模型进行模拟手术，最后，由学生代表总结病例信息，由带教老师进行课堂总结。

两组学生课程安排均为3-4个学时/次，2次/周，骨科实习时间均为3周。

1.4 观察指标

1.4.1 培训效果

比较两组护生培训前后考核结果，考核成绩包括理论成绩及操作成绩，满分均为100分，分数越高表明护生对相关知识的掌握水平越高。

1.4.2 知识掌握程度

采用我院自制的《骨科培训知识调查表》在培训后对两组学生进行调查，该调查表包括专业兴趣、骨折理解程度、骨折类型表述及骨折类型判断共4个维度，总分为100分，评分越高表明学生对骨科相关知识掌握程度越高。

1.4.3 学生综合能力

由教师根据学生课堂表现及培训后考试结构，对学生综合能力进行评价，评价范围包括分析问题能力、解决问题能力、实际操作能力及医患沟通能力，各项能力评分均为0-10分，能力满分为40分，评分越高表明学生综合能力越高。

1.4.4 实习满意度

在实习结束后，由学生对实习过程及结果进行评价，评价标准为：（1）非常满意，即学生非常认可实习内容及带教方式，实习后学生能够掌握一定程度的医疗操作，学生对骨科工作的兴趣被充分满足；（2）满意，学生比较认可实习内容及方式，能够良好的配合带教老师完成相关课程；（3）不满意，学生不认可实习内容及方式，对相关患者病情的了解程度及操作能力较低，未能满足学生对相关知识的需求。同时，由带教老师对学生实习情况进行评价，评价标准为：（1）非常满意，学生能够根据课程要求了解患者病情及治疗方法，实习后相关知识掌握程度较高；（2）满意，学生基本能够达到预期效果，基本能够掌握骨科相关知识；（3）学生对骨科实习中的理论知识及实际操作技能认知程度均较低，未能达到预期教学目的。

1.5 数据处理

所有数据均采用SPSS 20.0软件进行统计分析，计量资料应用平均值±标准差（%），计量资料组间比较采用独立样本t检验，计数资料以百分率（%）表示，采用2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 实习前后考核情况

实习前，两组医学生理论及操作考核结果无显著差异（P>0.05），实习后，研究组医学生理论及操作考核成绩分别为（85.76±6.11）分及（81.31±4.52）分，均显著高于常规组（P<0.05），如表1所示。

表1 实习前后考核成绩[（±s），分]

表2 实习后知识掌握程度[（（±s），分]

表3 实习后综合能力[（±s），分]

表4 学生及带教老师满意度

2.2 实习后知识掌握程度

研究组学生知识掌握评分为（92.16±3.58）分，显著高于常规组的（76.28±4.02）分（P<0.05），如表 2 所示。

2.3 实习后综合能力

研究组学生综合能力评分为（34.15±1.94）分，显著高于常规组的（30.43±1.58）分（P<0.05），如表 3 所示。

2.4 学生及带教老师满意度

研究组学生及带教老师对实习的满意率分别为96.55%及94.83%，均显著高于常规组（P<0.05），如表4所示。

3 讨论

骨科学作为涉及面广、综合性强的学科，是临床教学的重要组成部分，但由于该学科解剖部位多、专业知识广，加之人体骨骼多呈不规则形态，且在常规教学过程中，学生仅能够通过X线或CT等影像学检查材料观察患者骨骼损伤情况，[4]缺乏立体直观感，导致学生难以准确了解患者骨骼病变或创伤部位及程度，影响了教学质量。[5]

随着科学技术的发展，三维数字化重建及打印技术已逐渐应用于临床治疗中，[6，7]本次研究中将该技术引入教学过程中，即根据教学内容，以典型患者影像学扫描资料为依据，打印损伤部位1：1模型，使学生直观的对患者伤病骨骼进行观察，提高学生对患者病情的认知水平，进而提高教学质量。[8]本次研究结果显示，实习前，两组医学生理论及操作考核结果无显著差异（P>0.05），实习后，研究组医学生理论及操作考核成绩分别为（85.76±6.11）分及（81.31±4.52）分，均显著高于常规组（P<0.05），实习前，学生理论及操作考核评分均较低，主要原因为此时学生尚未能将书本知识联系实际情况，而在实习后，研究组学生考核评分的提高，主要受以下原因影响：首先，通过直观的观察骨骼病损情况，学生对疾病诊断、患者损伤程度及致伤原因等认知水平显著提高，[9]有助于提高理论实践的结合程度，同时，通过3D模型，学生能够在与患者沟通时提出更具专业性的知识，且能够帮助学生更准确的开展患者查体等工作，[10]另外，以3D模型为道具，学生能够在教师指导下进行模拟手术，能够进一步提高学生对患者病情的了解程度，[11-12]同时张志鹏[13]等学者指出，采用3D模具开展模拟手术，能够有效提高学生对实习的兴趣及积极性。本次研究还显示，实习后，研究组学生知识掌握评分为（92.16±3.58）分，综合能力评分为（34.15±1.94）分，均显著高于常规组（P<0.05），该情况原因包括：在常规实习中，受到患者病情及意愿等因素影响，实习生在实习期间难以彻底完成实习任务，即在进行实习过程中无相关疾病患者，而通过采用3D打印技术，教师能够根据教学计划打印模具，进而满足了教学需求，有助于学生完成实习计划，同时，李明[14]等学者指出，该教学模式能够引导学生主动发现生物力学及解剖学知识与临床治疗UC内在的关联，进而提高分析病情及解决患者问题能力，另外，由于学生对患者病情理解程度更好，在与患者交流时，能够更好的讲解相关知识，进而有助于提高患者的信任感。

另外，本次研究还显示，研究组学生及带教老师对实习的满意率分别为96.55%及94.83%，均显著高于常规组（P<0.05），其中学生满意度主要反映了学生对带教模式的认可程度，由于学生能够直接观察患者病损骨骼及模拟手术，有效提高了学生对实习的积极性，而带教老师满意度评分则反映了学生的学习情况，在该模式下，学生因更好的掌握了患者病损情况，有助于相关操作准确性的提高，进而有助于提高学生实习后考核结果，[15]对提高教学质量具有重要意义。

综上所述，在医学生进行骨科临床实习中使用三维数字化重建及打印技术，能够有效提高教育治疗及学生综合能力，同时在提高学生及教师对实习方式及实习结果的认同程度方面具有重要意义，值得推广。