吳愛(ài)憫，王 凱，王鑒順，林 焱，倪文飛，池永龍，王向陽(yáng)（溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院、育英兒童醫(yī)院脊柱外科，溫州醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，浙江省骨科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，數(shù)字化骨科研究所，浙江 溫州 507）

·醫(yī)學(xué)教育·

3D打印技術(shù)輔助PBL教學(xué)法在臨床醫(yī)學(xué)本科生骨科疾病教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

吳愛(ài)憫1，王 凱2，王鑒順3，林 焱1，倪文飛1，池永龍1，王向陽(yáng)1（1溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院、育英兒童醫(yī)院脊柱外科，2溫州醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，3浙江省骨科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，數(shù)字化骨科研究所，浙江 溫州 325027）

目的：探討3D打印技術(shù)輔助PBL教學(xué)法和傳統(tǒng)教學(xué)法在臨床醫(yī)學(xué)本科生骨科疾病教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用．方法：選取2013級(jí)臨床專業(yè)5年制本科生90名，采用整群隨機(jī)分2組，分別為3D打印技術(shù)輔助PBL教學(xué)組和傳統(tǒng)教學(xué)組．教學(xué)結(jié)束后，讓學(xué)生對(duì)教學(xué)吸引力、知識(shí)理解深度、思考啟發(fā)力、知識(shí)掌握程度、總體滿意度5個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分，每項(xiàng)采取10分制，同時(shí)記錄學(xué)生的實(shí)訓(xùn)考核成績(jī)（100分制）．最后比較兩組教學(xué)法的評(píng)分．結(jié)果：教學(xué)吸引力、知識(shí)理解深度、思考啟發(fā)力、知識(shí)掌握程度、總體滿意度平均分分別為6．7，6．1，6．9，6．1，6．5分，PBL結(jié)合3D打印骨骼模型教學(xué)組的平均分分別為7．8，8．1，7．7，7．6，7．8分，對(duì)兩組學(xué)生的教學(xué)吸引力、知識(shí)理解深度、思考啟發(fā)力、知識(shí)掌握程度、總體滿意度及實(shí)訓(xùn)考核等評(píng)分進(jìn)行比較，3D打印技術(shù)輔助PBL教學(xué)組評(píng)分和實(shí)訓(xùn)考核均高于傳統(tǒng)教學(xué)組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05）．結(jié)論：3D打印技術(shù)輔助PBL教學(xué)可以提高課堂吸引力，使學(xué)生更好地理解骨科疾病，值得推廣．

PBL教學(xué)；3D打??；骨科教學(xué)；醫(yī)學(xué)教育

0 引言

本科生在進(jìn)入臨床前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了正常解剖，但是臨床骨科碰到的都是病理狀態(tài)的解剖結(jié)構(gòu)，本科生會(huì)有一定的生疏感，在理解很多骨科疾病上存在一定困難．如何增強(qiáng)本科生對(duì)疾病的認(rèn)識(shí)和思考是臨床教學(xué)的一個(gè)亟需解決的問(wèn)題．PBL（problem based learning）教學(xué)方式以學(xué)生為中心，從老師提出臨床實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)小組討論學(xué)習(xí)等方式，比傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)方式有一定優(yōu)勢(shì)［1］．這種教學(xué)模式在溫州醫(yī)科大學(xué)已經(jīng)廣泛開展，取得了不錯(cuò)的成績(jī)［2］．但也存在不足，尤其是對(duì)骨科病理解剖的認(rèn)識(shí)不足，影像系統(tǒng)和圖片缺乏實(shí)體直觀感．

3D打印隨著技術(shù)和設(shè)備的成熟，目前已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域［3］，近年來(lái)，被引入到臨床醫(yī)學(xué)研究和教學(xué)中［4］．Wu等［5］采用3D打印技術(shù)驗(yàn)證了3D打印骨骼模型的準(zhǔn)確性，提出了其作為臨床教學(xué)應(yīng)用的潛在可行性．溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院設(shè)有浙江省骨科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字醫(yī)學(xué)研究所，其影像學(xué)圖像存檔和傳輸系統(tǒng)（picture archiving and communica?tion system，PACS），Mimics 16．0三維重建軟件和華森三代3D打印機(jī)為本研究提供了良好的技術(shù)支持．本研究對(duì)比了PBL結(jié)合3D打印骨骼模型教學(xué)和傳統(tǒng)床旁帶教的教學(xué)效果．

1 對(duì)象和方法

1．1 對(duì)象及分組 選取2013級(jí)臨床專業(yè)5年制本科生90名，采用整群隨機(jī)分組方式［6］，分為6組，每組15人，其中3組接受PBL結(jié)合3D打印骨骼模型教學(xué)，另外3組接受傳統(tǒng)床旁帶教方式教學(xué)．

1．2 步驟 調(diào)取PACS系統(tǒng)1例脊柱骨折、1例脊柱側(cè)凸患者CT數(shù)據(jù)，導(dǎo)入Mimics 16．0軟件中，通過(guò)灰度分割提取骨性信息，以軟件默認(rèn)的最佳三維重建（opti?mal）模式進(jìn)行三維重建，保存，然后導(dǎo)入Cura軟件中，調(diào)整好相應(yīng)位置區(qū)域后，以Gcode格式保存，導(dǎo)入華森三代3D打印機(jī)打印備用［5］，供進(jìn)一步教學(xué)使用．

根據(jù)教學(xué)大綱，學(xué)習(xí)內(nèi)容包括疾病機(jī)制、患者臨床癥狀、體征、輔助檢查、診斷、鑒別診斷、分型、治療方案選擇和療效評(píng)價(jià)．具體問(wèn)題如下：①脊柱骨折和脊柱側(cè)凸的基本機(jī)制分別是什么？②脊柱骨折和脊柱側(cè)凸患者的臨床癥狀分別包括哪些？③醫(yī)師對(duì)脊柱骨折和脊柱側(cè)凸患者查體能發(fā)現(xiàn)哪些體征？④醫(yī)師對(duì)脊柱骨折和脊柱側(cè)凸患者都采用哪些輔助檢查手段，不同檢查手段的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？⑤根據(jù)這些癥狀、體征及輔助檢查，如何診斷脊柱骨折和脊柱側(cè)凸，分別需要和哪些疾病進(jìn)行鑒別？⑥脊柱骨折和脊柱側(cè)凸患者目前常用的分類包括哪些？⑦脊柱骨折和脊柱側(cè)凸的治療方案包括哪些？如何根據(jù)診斷和分類選擇脊柱骨折和脊柱側(cè)凸的治療方案？⑧不同治療方案的優(yōu)缺點(diǎn)及通過(guò)哪些指標(biāo)評(píng)價(jià)治療效果和安全性？

1．3 教學(xué)評(píng)估 教學(xué)評(píng)估在教學(xué)結(jié)束后匿名評(píng)估，視覺(jué)模擬評(píng)分評(píng)估教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)效果評(píng)估內(nèi)容分為教學(xué)吸引力、知識(shí)理解深度、思考啟發(fā)力、知識(shí)掌握程度、總體滿意度．視覺(jué)模擬評(píng)分采用10 cm刻度線條在每個(gè)題目下方打分，0到10分，0分表示效果極差，10分表示極好．學(xué)生僅需根據(jù)自己的感受在線條上畫切割線，收回答卷后進(jìn)行刻度讀取，評(píng)分保留一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，如切割點(diǎn)在8．2 cm處，記8．2分，實(shí)訓(xùn)考核按學(xué)校統(tǒng)一安排，為百分制．

1．4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS（Version 17．0，SPSS Inc．，Chicago，IL）軟件統(tǒng)計(jì)處理，結(jié)果采用x ±s的方式表示．兩組數(shù)據(jù)對(duì)比采用兩個(gè)獨(dú)立樣本對(duì)比t檢驗(yàn)，P＜0．05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義．

2 結(jié)果

教學(xué)結(jié)束后共發(fā)放答卷90張，100%回收，均對(duì)教學(xué)吸引力、知識(shí)理解深度、思考啟發(fā)力、知識(shí)掌握程度、總體滿意度5個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了評(píng)分．對(duì)兩組學(xué)生的教學(xué)吸引力、知識(shí)理解深度、思考啟發(fā)力、知識(shí)掌握程度、總體滿意度等評(píng)分進(jìn)行比較，PBL結(jié)合3D打印骨骼模型教學(xué)組評(píng)分均高于傳統(tǒng)教學(xué)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05，表1）．

表1 PBL結(jié)合3D打印骨骼模型教學(xué)組對(duì)比傳統(tǒng)教學(xué)組教學(xué)評(píng)估分?jǐn)?shù)比較 （n＝45，x ±s）

3 討論

3．1 PBL在骨科教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)和不足 骨科疾病是臨床醫(yī)學(xué)的一門必修課程，傳統(tǒng)教學(xué)采用床旁帶教的方式，以教師講解為主，學(xué)生是被動(dòng)的獲取知識(shí)，這種教學(xué)方式缺乏對(duì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的培養(yǎng)．PBL教學(xué)基于“臨床問(wèn)題”，以學(xué)生為中心［7］，該教學(xué)方式中，教師扮演的是引導(dǎo)角色．教師主要圍繞臨床疾病提出問(wèn)題，讓學(xué)生收集資料，討論并總結(jié)．學(xué)生收集資料、討論總結(jié)是主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程．因此具有增加學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，提高其自主解決問(wèn)題能力等優(yōu)點(diǎn)．在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)問(wèn)題的探索也培養(yǎng)了其批判思維和自主創(chuàng)新能力［8－9］，已在骨科教學(xué)中得到較好的實(shí)踐［10］．

但PBL教學(xué)也存在一些不足之處［11］，如果學(xué)生對(duì)疾病認(rèn)識(shí)不足，就無(wú)法激起他們主動(dòng)討論的積極性．對(duì)于骨科疾病，很多形態(tài)學(xué)改變是三維的，需要三維空間想象能力，這也是目前很多本科生面臨的學(xué)習(xí)困難．很多時(shí)候，教師滔滔不絕的純理論演講讓學(xué)生在理解三維空間改變不足的情況下自主探索，都會(huì)阻礙學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性．

3．2 3D打印技術(shù)輔助PBL教學(xué)的優(yōu)勢(shì) 醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的使用［9］和數(shù)字化重建技術(shù)［12］對(duì)于幫助學(xué)生理解具有一定作用．但是，對(duì)于本科生來(lái)講，這種方式還是缺乏直觀感．3D打印技術(shù)可以將虛擬的影像通過(guò)打印變?yōu)閷?shí)體，目前的3D打印技術(shù)因?yàn)闇?zhǔn)確度高被引入醫(yī)學(xué)教育［13］．和尸體標(biāo)本相比，3D打印材料獲取方便，隨著三維打印技術(shù)國(guó)產(chǎn)化技術(shù)的不斷普及，價(jià)格不斷下降［14］．另外 3D打印模型準(zhǔn)確度高［5］，不存在尸體標(biāo)本被福爾馬林固定后因脫水形態(tài)學(xué)發(fā)生變化等問(wèn)題．而且3D打印標(biāo)本是高聚物，無(wú)氣味，常溫室內(nèi)即可保存，可以反復(fù)利用，尤其適合很多具有特殊風(fēng)俗習(xí)慣、不樂(lè)意捐贈(zèng)尸體的國(guó)家和地區(qū)［15－16］．同時(shí)，尸體標(biāo)本一般用于正常解剖教學(xué)，對(duì)于疾病狀態(tài)缺乏相應(yīng)教學(xué)材料，3D打印基本可以將所有骨骼形態(tài)學(xué)改變以直觀的方式呈現(xiàn)給學(xué)生．

本次教學(xué)采用3D打印技術(shù)輔助PBL教學(xué)法，克服了PBL教學(xué)中學(xué)生因?yàn)槔斫獠蛔愣鴮?dǎo)致主動(dòng)學(xué)習(xí)不積極的缺點(diǎn)．學(xué)生們對(duì)3D打印模型觀察細(xì)致，激起了他們的學(xué)習(xí)熱情，最后的教學(xué)評(píng)分問(wèn)卷也表明3D打印模型結(jié)合PBL教學(xué)組學(xué)生教學(xué)吸引力、知識(shí)理解深度、思考啟發(fā)力、知識(shí)掌握程度、總體滿意度5項(xiàng)評(píng)分均高于傳統(tǒng)教學(xué)組．3D打印模型可對(duì)PBL教學(xué)方式不足之處進(jìn)行補(bǔ)充．

3．3 3D打印技術(shù)輔助PBL教學(xué)的不足 目前的3D打印模型教學(xué)仍存在一些不足，打印的模型是骨性結(jié)果，沒(méi)有神經(jīng)、血管等軟組織，教學(xué)時(shí)對(duì)神經(jīng)走行等教學(xué)仍需教師結(jié)合模型進(jìn)行手工標(biāo)記．另外，開展3D打印技術(shù)輔助PBL教學(xué)需要相關(guān)教學(xué)醫(yī)院具備三維打印機(jī)和相關(guān)軟件，這一點(diǎn)目前已經(jīng)逐漸普及，未來(lái)不再是難題．

4 結(jié)語(yǔ)

醫(yī)學(xué)的教學(xué)總是和時(shí)代背景息息相關(guān)，為了提高教學(xué)效果，很多新技術(shù)不斷被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)教育中．PBL教學(xué)充分帶動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣和熱情．引入目前先進(jìn)的3D打印技術(shù)，讓學(xué)生可以更好地理解骨科疾病的形態(tài)學(xué)改變，從而推導(dǎo)疾病的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)．這種方式可以實(shí)現(xiàn)PBL教學(xué)和3D技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，值得推廣應(yīng)用．

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Application of 3D printing technology in assisting problem?based learning teaching method in teaching of orthopedic diseases for undergraduate medical students

WU Ai?Min1，WANG Kai2，WANG Jian?Shun3，LIN Yan1，NI Wen?Fei1，CHI Yong?Long1，WANG Xiang?Yang11Department of Spine Surgery，The Second Affiliated Hospital and Yuying Children's Hospital，2The Second Medical School of Wenzhou Medical University，3Digital Orthopaedic Institute，the Key Orthopaedic Laboratory in Zhejiang，Wenzhou 325027，China

AIM：To compare the outcomes of 3D printing tech?nology in assisting problem?based learning teaching（PBL）meth?od and traditional teaching method in teaching of undergraduate medical students in orthopedics．METHODS：Ninty undergradu?ate medical students of grade 2013 were included in this research object and randomly divided into two groups．A total of 45 students were assigned into 3D printing technology aided PBL teaching group，other 45 students were assigned into traditional teaching method group．The teaching method was scored by students in five different aspects，including teaching attraction，knowledge understanding，thinking enlightenment，the degree of grasping knowledge and the overall satisfaction，with 0?10 scores in each item．And the collected scores were compared between two groups．RESULTS：The mean scores of teaching attraction，knowledge understanding，thinking enlightenment，the degree of grasping konwledge，the overall satisfaction in traditional teaching method group were 6．7，6．1，6．9，6．1，6．5，while those of 3D printing technology aided PBL teaching group were 7．8，8．1，7．7，7．6，7．8．Teaching attraction，knowledge understanding，thinking enlightenment，the degree of grasping knowledge，the overall sat?isfaction and training test in 3D printing technology aided PBL teaching group were significantly higher than those of the tradition?al teaching method，with statistically significant differences（P＜0．05）．CONCLUSION：3D printing technology in assisting PBL teaching can improve the teaching attraction，knowledge under?standing，student satisfaction and training test，which is worth for spreading．

PBL teaching；3D printing；orthopedic teaching；medical education

2095?6894（2017）06?90?03

G642．0

A

2017－03－21；接受日期：2017－04－05

國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目（81501933）；溫州市科技計(jì)劃基金項(xiàng)目（Y20160369）

吳愛(ài)憫．博士，主治醫(yī)師，碩導(dǎo)．研究方向：骨科教育、微創(chuàng)脊柱和數(shù)字脊柱．E?mail：aiminwu＠wmu．edu．cn

王向陽(yáng)．博士，主任醫(yī)師，教授，博導(dǎo)．研究方向：骨科教育、微創(chuàng)脊柱和數(shù)字脊柱．E?mail：knightman＠yeah．net