3D打印模型结合人体解剖软件在骨科临床教学中的应用效果

赵良军 劳 山 赵劲民 韦庆军

(广西医科大学第一附属医院骨科，广西南宁市 530021)

人体正常解剖结构和实际病例的千差万别，加之骨科本身专业性强，内容多且抽象，使得骨科教学成为外科教学中的一大难点[1]。3D打印技术是一种以三维数字模型数据为基础，将微结构材料通过融合或者沉积的方式组成三维实体模型的快速制造方法[2]，是近期在各行各业中广泛应用的一项新兴技术，尤其是医学领域[3]。而三维人体解剖软件是将人体从简单的二维图像转入到三维图像，直观清楚地将人体骨骼、肌肉组织及神经血管通过软件展现出来。随着科技的发展，教学模式正在发生巨大的改变，3D打印技术和三维人体解剖软件的使用无疑是对传统临床教学模式的一次巨大变革，目前已逐步应用于临床教学中，取得了显著的效果[4-6]。本研究对骨科临床实习及规培人员进行分组，观察不同教学模式的差异。现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019年4～8月在广西医科大学第一附属医院骨科实习及规培的学生，共80人。利用随机数字表法分为A组、B组、C组、D组，每组20人。每组实习生12人，规培生8人；男11人，女9人；本科学历8人，研究生学历12人。各组研究对象的基础资料比较，差异无统计学意义(均P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法 3D打印数据直接来源于广西医科大学第一附属医院的计算机断层扫描和磁共振成像，获取的数据通过计算软件转换为计算机辅助设计模型，然后利用3D打印机打印出三维实体模型[7]。A组采用3D打印模型结合三维人体解剖软件教学，在课程讲解的过程中展示3D打印模型实体，并结合多媒体教学，通过三维人体解剖软件辨析骨骼解剖结构、骨折机制及手术入路；B组仅采用3D打印模型教学；C组采用三维人体解剖软件进行临床教学；D组按照传统教学模式进行临床教学，通过教材里的文字描述及图片展示来讲解骨科教学内容。

1.3 观察指标 骨科实习和规培各3个月，结束后安排统一考试，考试分为理论考试，即笔试(满分100分)，以及技能操作(满分10分)。通过自拟的问卷调查对学生进行兴趣评分(满分100分)，对四组教学方式进行评价。

1.4 统计学处理 使用SPSS 20.0统计学软件进行数据分析，符合正态分布的计量数据以均数±标准差(x±s)表示，多组间计量资料比较用单因素方差分析，两两比较采用SNK-q法，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 笔试成绩 A组实习生及规培生的笔试成绩优于B、C、D组，差异均有统计学意义(均P<0.05)；B、C组笔试成绩优于D组，差异均有统计学意义(均P<0.05)；B组与C组比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 各组实习生及规培生笔试成绩比较 (x±s，分)

2.2 技能操作成绩 A组实习生及规培生的技能操作成绩优于B、C、D组，差异均有统计学意义(均P<0.05)；B、C组技能操作成绩优于D组，差异均有统计学意义(均P<0.05)；B组与C组比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 各组实习生及规培生技能操作成绩比较 (x±s，分)

2.3 兴趣评分 A组实习生及规培生的兴趣评分优于B、C、D组，差异均有统计学意义(均P<0.05)；B、C组评分优于D组，差异均有统计学意义(均P<0.05)；B组与C组相比，差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 各组实习生及规培生兴趣评分比较 (x±s，分)

3 讨 论

3D打印技术在国内被广泛应用于外科领域，为医学的发展提供了新的契机。随着技术的成熟，其逐渐被应用到教育等其他领域[8-9]。临床实习和规培是医学生积累临床基础知识和训练临床基础技能的黄金时期[10]，内容多、时间紧、难度高，不易掌握。3D打印由于直观、仿真的特点，在临床教学中取得了良好的效果[11-12]，尤其在骨科实习的教学上。骨科学是外科学中一门重要的三级学科，传统骨科临床教学的局限给实习生及规培生的临床轮转带来很大的困惑，降低了其学习兴趣。因此，3D打印模型的教学方式将提高实习生和规培生的学习兴趣，缓解学习压力，使其顺利完成骨科的临床实习和规培。

在全新的教学方式中，与3D打印有着类似效果的还有三维人体解剖软件，这是一个可以在二维平面展示三维图像的工具，学生们可以从计算机上清楚观察人体各个组织结构，这一教学方式的引入，对于传统教学有着巨大的冲击。传统的骨科教学依赖于解剖学基础知识，课本内容繁多、复杂，很难激发学生的学习兴趣，学生无法建立三维抽象思维，导致动手能力不足[13]。现今电子产品成为年轻人生活的主导，其也乐意从手机中学习知识，这为三维人体解剖软件的发展提供了条件。将软件应用于临床教学，可以吸引医学生的关注，提升其空间想象力，大大提高了学习的能力。

无论是近年发展潜力巨大的3D打印技术，还是优势明显的三维人体解剖软件，都有其不足之处。3D打印的成本尽管已经降低很多，但是要全面应用于教学领域，还存在经济不足问题；3D打印虽然能准确反映三维实体，但是缺乏重要信息的文字提示，无法一一对应，如果基础知识不扎实，可能只起到事倍功半的效果。而三维人体解剖软件是一款免费的工具，能全方位展示人体组织结构，并提供标识，方便学习。三维人体解剖软件的不足在于它只能展示设计好的图像，不能针对不同病例展示其特点，而且没有直观性，实体感缺失。但3D打印模型能完美地弥补三维人体解剖软件的不足之处，两者存在明显的优势互补。因此，临床教学中通过两者结合，各自发挥优势，取长补短，取得了更加满意的教学效果。

本研究中无论是考试成绩，还是兴趣评分，结合3D打印模型和三维人体解剖软件的教学模式比单一的3D打印模型或三维人体解剖软件教学，以及传统的教学模式具有更加显著的教学效果。两者的结合使用，既能提高学生的考试成绩，又可以增加其学习兴趣。当然，单纯采用3D打印模型教学或三维人体解剖软件教学在一定程度上也可以提高学生成绩，改善传统教学的弊端，与相关研究结果一致[14]，但是其效果不如两者结合使用。3D打印模型结合三维人体解剖软件用于临床教学，不仅可以让学生从枯燥无味的课本中解脱出来，还能增加师生之间的互动，提高了骨科临床实习及规培生的动手能力。

综上所述，3D打印模型结合三维人体解剖软件在骨科实习教学中取得了满意的效果，只有不断思考和尝试，对现有的教学体制进行探索和改革，才能克服教学过程中出现的难题，更好地培养出新时代的医学人才。