3D打印结合CBL教学法在脊柱侧弯规培教学中的应用

陶 晖 李 洁

脊柱由于其复杂的解剖结构特点，教学过程中要求学生具有良好的解剖基础和抽象思维能力[1]。其中脊柱侧弯由于涉及到脊柱矢状位、冠状位和水平面的三维空间位置改变，一直是教学中的难点。脊柱侧弯的治疗与预后与其病因、侧弯角度、分型有着密切关系，其治疗方式又常涉及到脊柱截骨角度的设计以恢复平衡状态[2]。单纯依靠影像学资料的基于案例学习（case-based learning，CBL）教学模式，对学生的理论知识和空间想象能力要求极高，学生常感觉课程枯燥乏味。3D打印技术的出现可1:1个体化打印脊柱侧弯模型，直观的表现出脊柱侧弯的特点，极大地改善了学生对脊柱侧弯的学习兴趣和学习曲线[3]。3D打印技术作为一种新型、直观、可触及的教辅手段，已广泛应用于经皮椎弓根穿刺、腰椎穿刺等教学过程中，并取得了良好的效果[4]。因此，我科将3D打印技术与CBL教学法相结合应用于住院医师规范化培训学员脊柱侧弯的教学过程中，显著提高了学员们的积极性，并有效提高了学员们对脊柱侧弯相关理论知识的掌握程度，现报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019年7月-2020年12月在我院脊柱外科轮转的住院医师规范化培训学员40人作为研究对象，依据入科时间顺序随机分配至实验组和对照组，两组各20人。其中实验组采用3D打印结合CBL教学法，男17人，女3人，平均年龄（23.67±1.46）岁；对照组采用CBL教学法，男15人，女5人，平均年龄（24.15±1.74）岁。两组学员基本资料差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。见表1。

表1 两组学员一般资料比较

1.2 研究方法 两组学员的教学均由具有经验丰富的主治医师完成。①实验组：采用多媒体、患者影像学资料、3D打印个体化模型进行脊柱侧弯的解剖特点和相关概念的讲解、指标测量的方法、截骨矫形原理讲解、手术术前规划设计等。②对照组：仅采用多媒体结合患者影像学资料对上述理论和方法进行讲解。两组学员除3D打印模型外，其它病例选择、教学内容等均完全相同。

1.3 教学效果评价 课程结束后，通过主观问卷和客观考核对授课教师和上述两种教学效果进行评价。其中，通过自制教学评价表和自我评价表分别对授课教师和学习效果进行评价，通过理论考试对脊柱侧弯概念理解能力、病理特点、指标测量、截骨矫形原理、手术术前规划设计等进行客观评价。所有问卷及考试均无记名。

1.4 统计学方法 所有数据应用SPSS 19.0软件进行统计学分析。计数资料以（n，%）表示，采用χ2检验；计量资料以（±s）表示，采用独立样本t检验，P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组学员主观问卷调查结果比较 实验组和对照组对授课老师教学总体满意度评价（非常满意和基本满意人数之和/总人数，下同）分别为95%和90%，两组差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。学员对自我学习效果评价结果显示，实验组学员的总体满意度为75%，不满意度仅为5%；对照组学员总体满意度为30%，不满意度高达35%。两组自我学习效果差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 两组学员主观问卷调查结果比较（例）

2.2 两组学员客观考试结果比较 实验组学员在脊柱侧弯概念理解能力、病理特点、指标测量、截骨矫形原理、手术术前规划设计考试成绩方面得分均高于对照组，且差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 两组学员客观考试结果比较（±s，分）

表3 两组学员客观考试结果比较（±s，分）

组别 n 概念理解能力 病理特点 指标测量 截骨矫形原理 手术规划设计 总成绩实验组 20 16.67±1.29 17.19±0.93 17.22±1.19 16.28±0.85 16.53±1.74 84.15±7.62对照组 20 14.17±3.46 13.28±1.16 14.58±1.37 14.65±1.29 14.36±1.23 71.82±8.26 t 7.826 13.493 12.758 9.526 10.164 13.563 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

3 讨 论

住院医师规范化培训是医学生毕业后教育的重要环节，也是医学生成长为一名合格的临床医生的必经之路。因此，如何提高住院医师规范化培训的教学质量对于规培学员的成长具有极其重要的意义。CBL教学法是以临床病例为基础，从而设计与之相关的问题，由教师引导并启发学生围绕问题展开小组讨论，并在分析讨论过程中逐步掌握相关知识点[5]。相较于传统教学模式，CBL教学法可显著提高学生的学习兴趣和学习效率[6]。

在传统的脊柱外科教学过程中，常以PPT结合影像学资料（X线、CT、MRI）和解剖模型等方式进行教学，对于脊柱相对简单的一些疾病，如颈椎病、腰椎间盘突出症、腰椎滑脱、脊柱骨折等，结合CBL教学法，规培学员通过对二维结构的改变尚可理解并掌握。但由于脊柱侧弯疾病常涉及到椎体、脊髓和神经、血管、肋骨、肌肉等解剖结构三维空间位置的异常，通过正常的解剖模型无法揭示出疾病的特点，导致学生很难在短期的培训中理解和认识该疾病的特点，从而难以做出正确的治疗和制定手术策略。这不仅让教师教授困难，而且学员学习主动性差，容易产生厌倦心理。

3D打印技术的出现为脊柱侧弯的教学带来了新的途径。3D打印是一种快速成型技术，通过导入患者真实的三维CT数据，利用计算机建模，运用3D打印机将可粘合塑料材料逐层打印，从而精准复制1:1实体模型[7]。利用3D打印技术可以真实的将患者的实体模型展现在学员眼前，避免了学员通过影像学资料在脑海中构造脊柱模型的过程，不仅可促进学员对脊柱复杂空间结构的了解，同时还可有效提高其学习积极性和学习效率。目前，该项技术已广泛应用于脊柱外科手术的术前规划、导板的构建、个体化生物假体的定制等[8-9]，此项技术于脊柱外科教学中的应用也在不断增多[10]。

本研究中，首先通过学员对授课老师满意度进行评价，两组学员并无统计学差异（P＞0.05），从而避免了因为老师授课水平对研究结果产生的影响。然后，通过将患者三维CT数据导入后，利用3D打印技术将患者椎体、脊髓、血管、肋骨等按照等比例进行打印，真实反映脊柱侧弯的畸形状态和异常的解剖特点。在教学过程中，与传统的CBL教学法相比，将3D打印和CBL教学法相结合，能显著提高学员的对脊柱侧弯概念理解能力、病理特点的掌握及相关指标测量等（P＜0.05），并有效增加学员的学习兴趣（P＜0.05）。这主要是由于3D打印可在三维空间上更直观地让学员了解脊柱侧弯患者椎体、脊髓、血管和肋骨等结构的异常形态，更透彻的理解脊柱侧弯的病理特点，有效弥补了单纯CBL教学法以平面图像和二维影像学资料为主的缺陷。此外，在带教老师的指导下，学员还可以利用3D打印模型进行手术策略的制定并通过截骨矫形进行手术模拟，能够让学员切身模拟感受到真实手术的操作过程，大大增加了学员的学习兴趣和积极性。

综上所述，在脊柱外科脊柱侧弯矫形过程中，3D打印技术结合CBL教学法可有效提高住院医师规范化培训学员的学习兴趣和积极性，并显著增强学员对脊柱侧弯解剖特点、病理过程等概念的理解能力，从而提高学习效率，增强实践能力，值得在教学过程中进一步推广应用。