3D打印模型联合CBL教学法在骨折教学的运用 *

陈 江 袁慧婵 袁巧妹 邸学士 龙水文 冉 宇 覃昌龙张 超 李忠泽 孙慧怡 穆晓红

（1.北京中医药大学东直门医院骨伤科一区，北京 100700；2.北京中医药大学东直门医院肾病内分泌科，北京 100700；3.北京中医药大学东直门医院中医内科教研室，北京 100700；4.北京中医药大学东直门医院骨伤科四区，北京 100700）

中医骨伤科学是一门研究人体骨关节及其周围筋肉损伤与疾病的学科，作为中医临床课程之一，该学科较内科学等其他课程具有更强的实践性和操作性。该学科重要的组成部分是骨折内容，关于骨折的复位、固定等操作中医都具有一定的优势。在教学过程中，由于目前传统教学模式缺乏实时、直观及可操作的有效案例示范，如何形象地描述和展现骨折移位情况及复位过程，是中医骨科教学的一个难点。所以，本研究通过3D打印模型联合病案教学法（Case-based learning，CBL）对骨折的诊断、评估及手术技能培训进行教学探索，并分析其应用效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料选择2018 年9 月—2019 年5 月于北京中医药大学东直门医院参与中医骨伤专业临床实习的40名学生作为研究对象，随机分为观察组、对照组。观察组23 人，男8 人，女15 人；年龄21～27 岁，平均年龄（21.78±1.24）岁。对照组17人，男4人，女13人；年龄20～22岁，平均年龄（21.35±0.61）岁。对比2组实习生年龄和性别资料，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 教学方法

1.2.1 分组设计观察组参考统编教材《中医骨伤科学》结合3D打印模型进行教学设计，通过理论授课将相关章节的内容讲述完成后，模拟临床场景，联合CBL 教学法，利用3D打印模型进行实际操作，操作中出现的不足与错误进行现场纠正。着重强调疑难点、重点步骤，加深学生印象。

对照组除应用常规教具代替3D 打印模型进行教学外，其余教学方式方法与观察组一致，同样在理论授课后结合CBL 教学法带教，但仅结合临床实际，用语言描述及平面图示的方法讲述骨科疾病的发病、临床表现、治疗；骨折的移位、复位。对重点、难点进行详细讲述。

1.2.2 教学方案由同一名骨科教授给2 组学生的理论课程进行集中授课，2 组学生所处的教学环境相同。并由同一位骨科学专业主治医师（硕士学位）对2 组学生进行临床实习带教。2 组实习生共享典型骨科创伤病例资料。观察组完成常规基础临床教学后，对于复杂骨折使用CT平扫+三维重建后，利用Mimics 10.1软件（Mate⁃rialise 公司，比利时）建立3D 模型，使用3D 打印机（HRPM 3D 打印机，广州传正科技有限公司）打印出复杂骨折模型，通过打印出的骨折模型及其辅助软件模拟实体创伤类型。对照组则采用传统的教学方式，完成常规基础临床教学后，结合CBL 教学法带教，在试教室进行疾病原理讲授，并开展查体、阅片、术前常规讨论的学习。

1.3 考核评价以客观效果评价和主观效果评价2 种形式对学生进行综合测评。客观效果评价包括理论知识考试和实践技能考核，考核内容按照全国高等院校规划五年制教材《中医骨伤科学》考试大纲的要求制定，理论考试内容包括考试大纲规定的骨折疾病的定义、常见分型、骨折力学机制、诊疗方法及病例分析等；临床技能主要考核学生体格检查、换药或拆线、简单清创缝合、术前对骨折的理解程度、固定方式的选择以及术前的手术设计等方面的能力。主观效果评价包括学生对自己学习效果的满意度、学习兴趣、对复杂骨折的理解程度、对复杂骨折的诊断能力、对复杂骨折的术前计划能力、对复杂骨折的手术操作能力及总体满意度评价。每项内容满分均为10 分，最低为1分，学生根据自己的学习情况及对知识的掌握情况进行自我评分。

1.4 统计学方法计量资料应用SPSS 26.0 软件进行统计处理，采用（±s）表示，先行正态分布性检验，若2 组均正态，组间比较采用独立样本t检验；若正态性条件不满足，则采用Mann-WhitneyU检验。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 客观效果评价观察组学生的临床实践技能考核成绩高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），但2 组理论知识考核成绩差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 2组学生客观效果评价结果比较(± s，分)

表1 2组学生客观效果评价结果比较(± s，分)

组别观察组对照组t/Z值P值人数23 17理论知识考核成绩90.57±2.23 91.18±1.74-0.937 0.355临床实践技能成绩89.09±2.19 83.59±4.54-3.697 0

2.2 主观效果评价观察组学生均认为使用3D 打印模型有益于对技能的掌握，且在自我评价中，观察组学生在学习效果、学习兴趣、对骨折理解程度、诊断能力、术前计划能力、手术操作能力及总体满意度方面评分均高于传统教学组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 2组学生主观效果评价结果比较（± s，分）

表2 2组学生主观效果评价结果比较（± s，分）

评价内容学习效果学习兴趣对骨折理解程度诊断能力术前计划能力手术操作能力总体满意度观察组（23人）9.00±1.348 9.26±1.356 9.26±1.322 9.00±1.537 9.26±1.389 8.87±1.486 9.22±1.506对照组（17人）5.76±1.393 5.59±1.543 5.06±1.819 4.94±1.784 4.94±2.045 4.94±2.135 6.41±0.870 t/Z值-4.905-5.014-5.081-4.904-5.052-4.905-4.990 P值0000000

3 讨论

“骨折”首见于唐代·王焘《外台秘要》，是指骨或软骨组织的完整性或连续性遭到部分或全部破坏，是一类常见病和多发病，近年来发生率逐步升高，且损伤程度和病情越来越复杂，治疗也更加困难。骨折根据骨折线形态的不同可以分为横断骨折、斜形骨折、螺旋形骨折、粉碎骨折、青枝骨折、嵌插骨折、裂缝骨折、骨骺分离、压缩骨折、爆裂骨折等，不同的类型骨折特点不同，复位、手术的操作不同［1］。同时，由于手术可能会改变骨折的生物学环境，固定会改变骨折的力学环境，这些环境的改变又可能会对骨折的预后产生深远的影响，因此在骨折的治疗中需要重视生物学和生物力学之间的平衡［2］。所以形象、准确、深入地理解骨折移位情况、生物学和生物力学的特点及复位过程，对于学生在步入临床后对真实复杂的患者进行准确的诊断、术前计划及有效的复位、手术操作等具有重要意义。

3D 打印技术最早在1984 年由Charles W.Hull 提出，并于1986 年开发了第一台商业3D 印刷机［3］，该技术早期多应用于工业领域，在2012 年首次运用于医学领域。3D打印技术虽然工作原理与普通打印机相同，但是可以使用包括金属、塑料、陶瓷、砂等真实存在的原材料，通过打印机将打印材料进行叠加，从而将三维图像转化为立体物理结构。3D 打印作为一种新型的数字打印技术，越来越重要，近年来在医学领域得到了广泛的应用，具有许多优势和广阔的应用前景［3，4］。

在临床骨伤科学的教学实践中，3D 打印模型可以将患者骨折形态通过三维图像展示出来。相较于传统教学模式，临床学习的学生通过观看三维的立体图形，可以更深入地了解患者骨折的具体情况，并根据所得到的信息，跟随教师的教学思路更合理地制定手术方案。有研究［3-5］显示，3D 打印能改善外科教育和临床实践，有利于提高外科医生的知识水平和技能。因此，将3D 打印模型引入骨科教学中，不仅能弥补骨伤科教学的一些不足之处，而且可以有效提高学生学习骨科知识的兴趣，激发学习积极性和主动性，提高学生的逻辑思维能力和分析解决问题的能力；值得我们努力去探索及实践。

本研究的客观效果评价显示，在中医骨伤科学的教学实践中引入3D 打印模型后，观察组学生的临床实践技能考核成绩相较于对照组有明显提高，但是2 组理论知识考核成绩差异无统计学意义，说明3D 打印模型的引入主要在提高该学科实践操作技能方面有较好的作用。而在主观效果评价方面，研究结果显示多数学生认为在中医骨伤科学的教学中引入3D 打印模型是有益的，且使用3D 打印模型后也能有效改善自己的学习效果、学习兴趣、对骨折理解程度、诊断能力、术前计划能力和手术操作能力。通过应用3D 打印骨折模型可以使学生更好地理解力学传导机制和骨折损伤机制；利用骨折模型提前制订手术方案，模拟手术固定方式，动态调整内固定位置并根据骨折模型预弯内固定装置，让学员对复杂骨折有了更加深刻的认识和理解。学生对于3D 打印模型联合CBL 教学法的教学模式总体满意度较高。

综上所述，相较于传统教学，3D 打印模型联合CBL教学法的教学模式用在中医骨伤科学课程中更有优势，有助于提高学生的兴趣，改善学生的学习效果，提升学生操作能力，值得进一步推广。