李鋒濤，王 棟，程 劍，劉 園，賀西京

西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部第二附屬醫(yī)院：1 骨二科；2 手術(shù)麻醉科， 西安 710004

3D打印結(jié)合PACS系統(tǒng)在骨科PBL臨床教學(xué)模式中的應(yīng)用

李鋒濤1，王 棟1，程 劍2，劉 園2，賀西京1

西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部第二附屬醫(yī)院：1骨二科；2手術(shù)麻醉科， 西安 710004

目的 探討3D打印結(jié)合PACS系統(tǒng)在骨科PBL臨床教學(xué)模式中的應(yīng)用，進(jìn)一步提高骨科臨床教學(xué)質(zhì)量。方法 選取2010級(jí)臨床專業(yè)學(xué)生60名，隨機(jī)分為新教學(xué)法組和傳統(tǒng)教學(xué)法組，新教學(xué)法組采用PACS系統(tǒng)、3D打印及PBL教學(xué)方法進(jìn)行臨床教學(xué)，傳統(tǒng)教學(xué)法組采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，分析兩組學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)及綜合能力自我評(píng)估分?jǐn)?shù)有無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。結(jié)果 與傳統(tǒng)教學(xué)法組相比，新教學(xué)法組學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)及綜合能力自我評(píng)估分?jǐn)?shù)明顯高于傳統(tǒng)教學(xué)法組(P<0.05)。結(jié)論 3D打印技術(shù)、PACS系統(tǒng)以及PBL教學(xué)法應(yīng)用于骨科臨床教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。

PBL；臨床教學(xué)；骨科；3D打印

骨科疾病病種繁多，與影像學(xué)關(guān)系密切，許多疾病的發(fā)病機(jī)制、分型、分類以及治療與解剖學(xué)密切相關(guān)，對(duì)于解剖學(xué)知識(shí)要求較高。這對(duì)于剛進(jìn)入臨床實(shí)習(xí)的醫(yī)學(xué)生來(lái)說，在學(xué)習(xí)上有較大困難。加之傳統(tǒng)教學(xué)方式一直采用“填鴨式”的教學(xué)模式，以教師為中心，將知識(shí)強(qiáng)行灌輸給學(xué)生，嚴(yán)重限制了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及積極性。PBL教學(xué)法[1-2](problem-based learning)是一種以學(xué)生為主體的典型教學(xué)方法，通過讓學(xué)生以小組合作的形式共同解決復(fù)雜的、實(shí)際的或真實(shí)性的問題，來(lái)學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)，以促進(jìn)他們解決問題、自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。

近年來(lái),隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，更加方便、快捷、價(jià)格低廉的通過3D打印機(jī)打印出多種疾病的病理模型成為可能。在骨科臨床教學(xué)過程中，通過PACS系統(tǒng)(picture archiving communicating system)選取所需典型疾病影像學(xué)資料(薄層CT、MRI掃描)，將圖片信息經(jīng)過專業(yè)軟件處理傳輸給3D打印機(jī)打印出實(shí)體模型，結(jié)合PBL教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，進(jìn)行討論分析和總結(jié)，更好地掌握相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制、分型分類、診療過程，糾正原有教學(xué)模式的弊端，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象及分組

選取西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部2010級(jí)臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生60名，其中男生22人，女生38人，隨機(jī)分為新教學(xué)法組和傳統(tǒng)教學(xué)法組，每組各30名，男女比例相同。

1.2 教學(xué)設(shè)備

新教學(xué)法組配備安裝有HIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)的電腦5臺(tái)，3D打印機(jī)一臺(tái)。傳統(tǒng)教學(xué)法組配備傳統(tǒng)影像教學(xué)片及幻燈片。

1.3 教學(xué)方法

兩組學(xué)生接受基本接近的教學(xué)環(huán)境(如使用教材、授課教師、試題難易程度、學(xué)時(shí),等)，嚴(yán)格按照教學(xué)大綱內(nèi)容進(jìn)行，難易適中，教學(xué)內(nèi)容完整。

1.3.1 新教學(xué)法組 新教學(xué)法組上課1 周前向?qū)W生下發(fā)授課內(nèi)容，設(shè)置相關(guān)問題，讓學(xué)生借助PACS 系統(tǒng)查詢相關(guān)疾病患者病例資料及利用電子圖書館查詢相關(guān)文獻(xiàn)資料。在上課前獲取該疾病的影像學(xué)數(shù)據(jù)，提交科室管理人員，經(jīng)過專業(yè)軟件處理后打印成3D模型(如圖1所示)。上課時(shí)各小組對(duì)提出的問題進(jìn)行討論，得出結(jié)論，并派代表進(jìn)行闡述。之后借助PACS系統(tǒng)讀片以及3D實(shí)體模型，介紹此種疾病的定義、基本分型、影像學(xué)表現(xiàn)、生理病理學(xué)等相關(guān)知識(shí)、臨床表現(xiàn)、診治方法、最新研究動(dòng)態(tài)等并總結(jié)。

圖1 a 經(jīng)PACS系統(tǒng)調(diào)取術(shù) b 經(jīng)PACS系統(tǒng)調(diào)取術(shù)前 前患者膝關(guān)節(jié)X線片 患者膝關(guān)節(jié)CT斷層掃描

1.3.2 傳統(tǒng)教學(xué)法組 教師根據(jù)傳統(tǒng)的教學(xué)方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)的講解，帶學(xué)生觀看影像教學(xué)片，以提問的方式加深學(xué)生的記憶。

1.4 觀察指標(biāo)

實(shí)習(xí)結(jié)束后，對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行考評(píng)。內(nèi)容分為專業(yè)理論考試及臨床實(shí)踐技能操作考評(píng)兩部分。專業(yè)理論考試分?jǐn)?shù)滿分為100分，包括典型疾病的定義、發(fā)病機(jī)制、分型、診斷及治療等理論知識(shí)以及典型病例分析。臨床實(shí)踐技能操作分?jǐn)?shù)滿分同樣為100分，包括詢問病史、查體、病例書寫、換藥、拆線、縫合、打石膏、牽引等操作技能。另外，通過調(diào)查問卷形式自我評(píng)價(jià)教學(xué)效果，內(nèi)容包括：自學(xué)能力、學(xué)習(xí)興趣、發(fā)現(xiàn)問題解決問題能力、理解能力、交流和表達(dá)能力、臨床實(shí)踐操作技能等，每項(xiàng)滿分為10分。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)生專業(yè)理論考試及臨床實(shí)踐技能操作考試分?jǐn)?shù)比較

采用3D打印、PACS系統(tǒng)結(jié)合PBL自主學(xué)習(xí)教學(xué)方法組學(xué)生在專業(yè)知識(shí)的理論筆試成績(jī)(93.13±6.51)和臨床實(shí)踐技能操作考試成績(jī)(91.92±6.64)均高于采用傳統(tǒng)教學(xué)方法學(xué)生的成績(jī)(專業(yè)知識(shí)：87.36±7.20；臨床實(shí)踐：86.79±8.69),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(如表1所示)。

表1 兩組學(xué)生專業(yè)理論考試及臨床實(shí)踐技能操作考試分?jǐn)?shù)比較

2.2 綜合能力自我評(píng)價(jià)

采用3D打印、PACS系統(tǒng)結(jié)合PBL自主學(xué)習(xí)教學(xué)方法組學(xué)生在綜合能力自我評(píng)價(jià)方面自我評(píng)價(jià)得分也同樣高于采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的學(xué)生,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(如表2所示)。

表2 兩組學(xué)生綜合能力自我評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)比較

3 討論

骨外科是一門病種多、與生物力學(xué)、影像學(xué)、解剖學(xué)關(guān)系密切的學(xué)科。對(duì)于剛接觸臨床的醫(yī)學(xué)生來(lái)說，骨科學(xué)習(xí)較為困難，加之臨床實(shí)習(xí)時(shí)間短(一般為3周、與理論課間隔時(shí)間長(zhǎng))、操作少、思維能力及與患者溝通能力欠缺。傳統(tǒng)教學(xué)方法以教師為中心,只注重向?qū)W生灌輸知識(shí),導(dǎo)致很多實(shí)習(xí)生進(jìn)入骨科實(shí)習(xí)感到收獲甚微。如何更好地將骨科典型疾病的病因、發(fā)病機(jī)制、分型、診斷及治療過程形象、直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，提高其學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性，在有限的實(shí)習(xí)時(shí)間內(nèi)更好地培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力，提高其臨床思維能力，更加深刻地理解臨床診療過程具有重要的意義。

PACS系統(tǒng)是對(duì)醫(yī)學(xué)圖像信息進(jìn)行數(shù)字化采集、存儲(chǔ)、管理、傳輸和重現(xiàn)的系統(tǒng)[3]，其與HIS系統(tǒng)相結(jié)合，可以十分便利地在各個(gè)科室之間共享患者的病例資料、檢驗(yàn)結(jié)果、影像學(xué)資料及病理資料,等。將其用于骨科臨床教學(xué)，可遠(yuǎn)程、隨時(shí)、完整、動(dòng)態(tài)地獲取所需教學(xué)資料，極大地方便了臨床教學(xué)的開展。

利用PACS可以方便地獲取患者的影像學(xué)資料，但大多數(shù)影像資料為二維影像，對(duì)于剛接觸臨床的醫(yī)學(xué)生來(lái)說，將二維影像抽象理解成三維影像，然后對(duì)疾病進(jìn)行分型、分類學(xué)習(xí)存在較大困難。如果將二維影像直接制作成實(shí)體三維模型，使學(xué)生更加直觀地理解疾病病理狀態(tài)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)有很大幫助。近年來(lái)，3D打印的發(fā)展為解決以上問題提供了條件。3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)已在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有所應(yīng)用，程文俊等[4]利用3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)取得了較好療效；馬立敏等[5]應(yīng)用3D打印技術(shù)應(yīng)用于骨腫瘤手術(shù)方面，明顯縮短了手術(shù)時(shí)間，降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。在教學(xué)過程中，同樣可以通過PACS選取所需典型疾病影像學(xué)資料，經(jīng)過專業(yè)軟件處理，通過3D打印技術(shù)將其制成實(shí)體模型，幫助學(xué)生更好地理解疾病的分型、分類及治療。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，許多學(xué)者開始對(duì)于其在教育領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行探索[6-7]。

PBL教學(xué)法是一種以學(xué)生為主體的典型教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的有意義的問題情境中，通過讓學(xué)習(xí)者以小組合作的形式共同解決復(fù)雜的、實(shí)際的或真實(shí)性的問題，來(lái)學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)，以促進(jìn)他們解決問題、自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。

將3D打印技術(shù)、PACS系統(tǒng)以及PBL教學(xué)法三者有機(jī)結(jié)合起來(lái)開展臨床教學(xué)未見文獻(xiàn)報(bào)道。作者根據(jù)教學(xué)大綱要求，通過課前設(shè)置所學(xué)疾病相關(guān)問題，讓學(xué)生以小組為單位帶著問題去查閱相關(guān)書籍及文獻(xiàn)，利用PACS系統(tǒng)隨時(shí)提供所學(xué)疾病患者臨床資料及影像學(xué)資料，并將有關(guān)影像學(xué)資料經(jīng)過處理后3D打印成實(shí)體模型，使學(xué)生更加形象直觀地了解疾病病理狀態(tài)，去分析疾病的病因、發(fā)病機(jī)制、分型分類、診斷及治療等，最后進(jìn)行討論及總結(jié)。提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、發(fā)現(xiàn)問題解決問題能力，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力[3]。該研究結(jié)果證明，與傳統(tǒng)教學(xué)模式比較，將3D打印技術(shù)、PACS系統(tǒng)以及PBL教學(xué)法三者有機(jī)結(jié)合進(jìn)行臨床教學(xué)，能明顯提高學(xué)生專業(yè)理論考試及臨床實(shí)踐技能操作考試成績(jī)以及綜合自我評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)(P<0.05)?？傊?D打印技術(shù)、PACS系統(tǒng)以及PBL教學(xué)法應(yīng)用于臨床教學(xué)，將骨科抽象的二維圖像變成三維實(shí)體模型，更加形象直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，提高學(xué)習(xí)興趣；同時(shí)把更多的時(shí)間讓給學(xué)生，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)效率。

[1]李文春，李靜，王配軍，等.醫(yī)學(xué)課程PBL教學(xué)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建與應(yīng)用[J].中華醫(yī)學(xué)教育探索雜志,2011，10(2)：138-140

[2]Neville A J.Problem-based learning and medical education for- ty years On．A review of its efects on knowledge and clinical performance[J].Med Princ Pract,2009,18(1):1-9

[3]王紅,韓秉艷,王云玲,等.PACS系統(tǒng)在影像醫(yī)學(xué)問題式教學(xué)模式中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇,2014,(18):53-54

[4]程文俊，勘武生，鄭瓊，等.3D打印鈦合金骨小梁金屬杯全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的短期療效[J].中華骨科雜志，2014,(8):816-823

[5]馬立敏，張余，周燁，等.3D打印技術(shù)在股骨遠(yuǎn)端骨腫瘤的應(yīng)用[J].中國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué)，2013，8(8)：70-72

[6]王萍.3D打印及其教育應(yīng)用初探[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2013，(8):83-85

[7]楊潔，劉瑞儒，霍惠芳.3D打印在教育中的創(chuàng)新應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2014，28(1)：10-13

Application of the PACS and 3D printing technologycombined with PBL in orthopedic clinical teaching

LiFengtao1,WangDong1,ChengJian2,LiuYuan2,HeXijing1

1DepartmentOneofOrthopedics;2DepartmentofOperationandAnesthesia,theSecondAffiliatedHospitalofXi'anJiaotongUniversityHealthScienceCenter,Xi'an710004,China

Objective To investigate the application of the PACS and 3D printing technology combined with problem-based learning (PBL) teaching method so as to further improve the quality of orthopedic clinical teaching.Methods We randomly divided 60 students from Class 2010 of clinical medicine into new teaching method group and traditional teaching method group. New teaching method group

the new teaching method and traditional teaching method group did the old one. Then we compared the academic performance and self-assessment of mixed ability in the groups.Results Students in new teaching method group obviously outperformed those in traditional teaching method group in test scores and self-assessment of mixed ability (P<0.05).Conclusion The PACS and 3D printing technology combined with PBL teaching method can obviously improve the quality of orthopedic clinical teaching and achieve satisfactory teaching effects.

problem-based learning (PBL); clinical teaching; orthopedics; 3D printing

2015-01-29

李鋒濤(1980-)，男，陜西興平人，博士，主治醫(yī)師,主要研究方向:脊柱關(guān)節(jié)外科及教學(xué)。

賀西京(1958-)，男，河南濟(jì)源人，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：脊柱關(guān)節(jié)外科及教學(xué)。 電話：029-87679584；E-mail：xijing_h@vip.tom.com

G642.0；G434

A

1004-5287(2015)03-0288-03

：10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201503014