3D打印技术联合CBL、PBL教学法在头颈部疾病影像教学中的应用

温彦 黄福灵

医学影像学是现代化技术与基础医学、临床医学共同结合产生的新学科。近年来，伴随着影像技术的快速发展，影像学的教学模式也一直在不断探索、改良。目前案例教学法（case-based learning，CBL）、以问题为基础的教学法（problem-based learning，PBL）以及CBL结合PBL 的教学模式广泛应用于影像学教学中，取得了较好的效果[1-3]。影像与解剖的关系极为密切，掌握正常解剖的影像是学习疾病影像极其重要的前提和基础。头颈部各器官空间狭窄、结构精细、解剖和功能复杂[4]，且头颈部疾病涉及种类繁多，对初次接触的本科学生而言，在较短的时间内掌握相关知识仍有较大难度，因此，该部分内容仍是影像教学中的难点与痛点。近年来，影像重建技术的应用基本解决了从横断层解剖图像到整体解剖图像认识的问题，但对于病变与解剖结构间立体关系的显示仍然有较大欠缺，对学生学习能力、空间想象力及教师讲授能力的要求也更高。3D 打印技术的应用无疑可以最大程度地构建立体环境。如果CBL 联合PBL 教学法能促进学生主动学习，那么联合3D 打印技术的影像教学就能更直观地显示解剖结构关系，加深对疾病的认识，更好地调动学生的学习兴趣及积极性。本研究在本科学生头颈部疾病影像见习教学过程中，通过3D 打印技术结合CBL、PBL 教学法，取得了一定的教学效果，现汇报如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2021 年9 月—2022 年1 月在广西医科大学进行医学影像诊断学课程学习的大四本科生，共47 名，纳入标准：（1）全程参与本学期头颈部疾病影像诊断学理论大课及见习课者；（2）完成研究观察指标的评估。排除标准：（1）中途请病假、事假，不能全程参与者；（2）未能完成研究观察指标的评估。采用抽签法将研究对象分为3D 打印技术联合CBL、PBL 教学法的试验组24名，CBL 联合PBL 教学法的对照组23 名。试验组中男7名，女17 名，年龄19～22 岁，平均（20.95±0.62）岁；对照组中男5 名，女18 名，年龄20～22 岁，平均（20.87±0.46）岁。2 组学生在性别、年龄等一般资料方面比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

2 组学生接受相同的教学资源（教材、授课教师、学时、试题难易程度等），严格按照教学大纲内容进行，教学内容完整。见习课授课内容选取在头颈部影像诊断教学中具有代表性的耳、鼻、咽喉及颈部常见疾病的影像学诊断。时间为2 周，每周教学时长为3 课时，共6课时，每课时40 min。

1.2.1 对照组

见习课带教老师上课前1 周按教学大纲选取课程内容对应的典型影像病例，并将病例的临床资料及问题提供给学生。学生课前需要进行充分的准备，观察病例影像表现，利用学校图书馆及网络资源查阅疾病资料，通过小组讨论得出诊断结论，回答病例问题并进行疾病相关知识拓展，包括病理、治疗等，制作病例学习幻灯片。上课时每个小组派代表进行病例学习汇报，包括病例诊断及鉴别诊断、临床知识拓展等。带教老师在整个过程中合理把控时间和进度，引导学生对重点解剖结构横断面及重建图像的正常影像学表现及疾病影像学表现进行观察、分析。

1.2.2 试验组

本组在对照组基础上，联合应用3D 打印技术模型，包括：（1）见习课带教老师上课前除了给学生提供典型病例、临床资料及病例问题外，同时进行3D 模型打印。课前学生亦同步进行病例准备及幻灯片制作；（2）上课时试验组除CBL、PBL 教学外，学生可同步对3D打印模型进行观察。教师针对学生汇报实时提出问题，在病例横断面及重建影像基础上引导学生对3D 打印模型重点解剖结构、相互空间关系进行观察，强调正常解剖结构观察及疾病范围判断的临床意义，学生可同步提问，使学生能在模型上围绕解剖及疾病进行学习、思考、讨论，更直观地观察，以及更沉浸式体验、思考和提问，提高学生对疾病的整体认识及诊断能力。

1.3 观察指标

见习课前，2 组学生对耳、鼻、咽喉、颅脑及呼吸系统疾病进行主观评分问卷调查，每项的评分为0～10分，分数越高证明学生对疾病及解剖越熟悉。

见习结束后，对2 组学生的解剖理解度、课堂理解和掌握深度、学习兴趣及课堂总体满意度的教学效果进行主观评分问卷调查，每项的评分为0～10 分。同时，对2 组学生进行相同的专业理论知识及病例读片考核，理论知识考试包括疾病发病机制、定义、解剖分区、疾病诊断等，读片考核包括影像征象识别、疾病诊断及鉴别诊断等技能，满分均为100 分。

1.4 统计学处理

采用SPSS 26.0 统计学软件进行数据分析，计数资料用n（%）表示，采用χ2检验；计量资料采用（）表示，组间比较采用两独立样本均数t检验，以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 对照组和试验组课前解剖及疾病熟悉度对比

见习课前，2 组学生对耳、鼻、咽喉、颅脑、呼吸系统解剖及疾病熟悉度的单项评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 对照组和试验组学生课前解剖及疾病熟悉度比较（分，）

表1 对照组和试验组学生课前解剖及疾病熟悉度比较（分，）

2.2 对照组和试验组主观教学效果对比

见习课结束后，试验组学生的解剖理解度、课堂理解和掌握深度、学习兴趣、课堂总体满意度评分均优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.001），见表2。

表2 对照组和试验组学生主观教学效果对比（分，）

表2 对照组和试验组学生主观教学效果对比（分，）

2.3 对照组和试验组头颈知识客观能力考核成绩对比

见习课结束后，试验组学生专业理论成绩与病例读片成绩优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 对照组和试验组学生头颈知识客观能力考核成绩对比（分，）

表3 对照组和试验组学生头颈知识客观能力考核成绩对比（分，）

3 讨论

近年来，随着医学影像设备不断发展及医学影像成像技术的飞速进步，医学影像学成为现代医学发展最快的学科之一，在临床疾病的诊断、鉴别诊断及疗效评估等方面扮演着重要的角色，临床地位日趋重要[5-6]。如何在影像教学中增加学生对疾病的理解，加深其对理论知识的掌握及临床典型病例的记忆，提高知识吸收效率，是临床教学追求的目标。影像诊断见习课是学生将理论课的知识向临床实践转化的桥梁，在整个教学过程中不可或缺，既是学生记忆、理解和巩固理论知识的必要环节，也有助于学生培养临床思维能力，训练临床基本技能，是医学生进入实习和工作岗位前重要的训练课[7-8]。

头颈部各器官结构精细深在、各解剖结构的空间关系及生理功能复杂。与其他系统相比较而言，学生对头颈部解剖结构的认识以及对疾病与解剖空间关系更为陌生、想象困难，见习前学生的问卷调查可证实该观点。在影像上对解剖部位、毗邻解剖关系的准确识别，对疾病侵犯范围的准确判断，涉及疾病诊断及分型、分期准确性，具有重要的临床意义。目前医学影像诊断常用的是横断面图像结合冠、矢状位重建图像，均为断层解剖图像，部分疾病使用三维重建图像，而掌握立体解剖结构是影像断层学习的重要基础。在见习课传统教学模式中，主要是教师按教学大纲准备更多的临床病例进行幻灯片讲授，重复了理论课的讲授模式，学生通常处于被动接受状态。对于初学者而言，头颈部疾病繁多，见习学时相对较少，这种重复的填鸭式的讲解，缺乏在直观实体的帮助下进行影像的理解，导致学生缺乏主动地参与及自主学习，学习难度增加，学习兴趣度降低，学习效果不佳。在见习课的教学中，好的教学方法能够激发学生的学习兴趣，还能激发学生的创新思维，培养其创造性[8]。因此，如何与时俱进地利用先进的教学手段和方法，在先进教育观念理论的指导下，解决学生临床学习中的困难，培养具有临床高素质的医学新人是新时代教改要切实解决的问题和医学院校教学的努力方向[9]。

CBL 教学法是以案例为中心的临床教学方法，属于实践类的教学模式，能够充分发挥学生的主观能动性[10]。通过真实案例，学生可以整合所学知识来分析、推理并最终解决问题，以结果为导向，注重培养学生严谨的逻辑推理能力[11]。在影像诊断见习中使用CBL 教学法可以让学生在课前带着真实病例的临床资料、影像资料及问题，通过小组讨论，以及利用图书馆及网络资源查阅疾病资料，复习疾病的解剖、病理基础、生理变化过程、临床表现，结合所提供的病例临床资料和影像资料，得出诊断结论，回答病例问题并进行疾病知识拓展，包括鉴别诊断、诊疗的最新进展等。从而引导学生综合运用既往基础学科知识，结合影像，达到明确诊断临床意义、准确诊断疾病的目的，最终提升学生的临床思辨能力。

PBL 教学法近年来已应用于医学教育并已逐步得到业界学者的认可。该教学方法的中心思想是：“以问题为核心，以学生为主体”[12]，强调在教学过程中始终以问题为教学线索，始终以学生作为教学主体，是目前影像学见习中常用的教学方式，并在教学质量提高中发挥重要作用。教师在其中扮演引导角色、根据课堂进度及学生对病例理解程度实时提出问题，严格把握学习主线及重点。从提出问题到实时解决问题，使教师与学生在课堂上能够积极互动，增强师生之间的交流及沟通，不仅使学生学到更多知识，同时还能够加深对专业知识的掌握程度，提高学生对重点知识点及诊断关键点、难点的关注及学习专注度和参与性，并有效地增强了学生的理解力以及学生间的互助合作。因此，相比见习教学中传统的以单纯讲授为主的教学方法，CBL 结合PBL 教学法的融合更具实用性及针对性，可以激发学生的学习热情，从而提高医学影像教学质量[8，13]。

3D 打印技术属于快速成型技术的一种，是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D 打印模型具有数据来源广泛、疾病种类多样等优势[14]。在影像诊断教学中，对于学生而言，掌握必要的影像诊断基础知识及基本的影像征象难度较大。学生在头颈部疾病的影像诊断学习中需要面临多个解剖部位，更为复杂的解剖结构及解剖关系，对良好的空间解剖立体感的要求较其他系统要更高。而传统的影像诊断教学中使用的横断面图像以及冠、矢状位重建图像，均为断层解剖图像。而三维重建图像对于头颈部解剖毗邻及疾病与解剖结构的展示仍不够立体直观。如何最大化地利用影像病例图像资料，更好地帮助学生理解病例解剖实况是一个急需解决的问题[15]。3D 打印技术可最大程度地构建高度直观、可视化的学习环境，让学生具有更真实、更沉浸式的学习体验，达到提高学生对影像结构的识别能力和疾病正确诊断的目的，符合教育部新课程改革倡导学生主动参与体验的教育实践要求。近年来，随着3D 打印技术的发展与普及，3D 打印模型在内、外科、医学影像科等的临床教学中都有一定应用，取得了令人惊喜的教学效果[16-19]。在头颈部疾病的临床教学中，韩静等[20]将3D打印技术联合CBL 教学法应用于头颈肿瘤临床教学中，发现对于在肿瘤科接受住院医师规范化培训的学员，3D 打印+CBL 教学组在理论基础知识、典型病例分析、临床操作技能和常见影像阅片成绩均明显高于传统教学组，有益于提升头颈肿瘤教学课程的教学质量和教学满意度。何时知等[21]在耳鼻咽喉头颈外科临床教学中应用3D 打印技术联合PBL 教学法，结果显示3D 打印联合PBL 教学组理论知识、病例分析及实践操作考核评分高于传统教学组，能够显著提高耳鼻咽喉头颈外科临床教学效果，提升医学生综合能力及对教学方式的满意度。本研究中，尝试将3D 打印技术引进头颈部疾病的影像诊断见习教学中，结合原有的CBL 联合PBL 教学法，结果显示，3D 打印技术联合CBL、PBL 教学法在提高学生的解剖理解度、学习兴趣、课堂理解度和掌握深度、课堂满意度等方面优于CBL+PBL 教学法组，差异有统计学意义（P＜0.05）。在客观考核成绩评估及病例读片考核中，试验组理论成绩均优于对照组，本研究结果与既往的一些研究报告相似[22-24]。

医学影像学是一门注重实践的学科，需要通过对基础知识、临床表现扎实的学习，对影像征象的反复讨论和病例实践，更需要建立对立体解剖与图像间的深度感受和理解，才能对疾病的影像诊断有一定的掌握和理解。在见习课前以病例及问题为导向，在课中以教师提问为引导，将相关知识灵活穿插、有机整合，并以3D 打印模型为辅助，在原有的横断面及冠、矢状面影像图像基础上，学生可以直观、多角度旋转、观察模型，理解头颈部复杂的解剖结构关系。模型可以直观地显示病变在解剖结构中的位置，使学生进行沉浸式学习，丰富了见习课程的趣味性与生动性，学生的参与意识和课堂理解度、认同感提高，在循序渐进、潜移默化中帮助学生建立疾病的诊断思维。这些多元化的教学方式在提高学生学习自觉性、参与性、实际问题解决能力的同时，也树立了其使用高科技技术促进临床知识学习、辅助临床医学发展的理念以及创造性解决问题的能力。

综上所述，将3D 打印技术联合CBL、PBL 教学法应用于头颈部疾病影像教学中，不仅能提高本科学生对教学的满意度及认可度，还能提高学生的理论知识和病例读片成绩，增加学生对头颈部疾病影像诊断的学习兴趣。