唐夢齡，趙 翔，陳 坤

浙江大學醫(yī)學院：1 公共衛(wèi)生學院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計學系；2 附屬第二醫(yī)院骨科， 杭州 310000

骨科學是圍繞骨骼、血管、神經重建而開展的一門臨床科學?；趯W科性質和特點，骨科學與解剖學、影像學等學科相互滲透、相互影響。受到教學條件的影響，傳統(tǒng)骨科教學多采用二維解剖繪圖教學，教學形式也多為“以教師為主、以講課為中心”的傳統(tǒng)教學。這種被動接受的學習模式單一，容易影響學生學習積極性；同時，學生不僅需要掌握扎實的基礎理論知識，還需要擁有較好的三維重構能力，傳統(tǒng)教學方法在這一方面也有局限性。因此，傳統(tǒng)骨科教學對于初次接觸專業(yè)內容的醫(yī)學生來說，理解和應用都比較困難。

PBL(problem based learning)又稱為以問題為基礎的學習。它最早由北美Barrow教授提出，并已被國際社會廣泛接受。其中新理念為以臨床實際問題為基礎、以學生為主體和以教師為導向。浙江大學是全國最早開展PBL教學模式的高校之一，并很早應用于骨科學教學中，取得了較好的效果。教師在教學過程中發(fā)現，不同學生對于將骨骼二維圖像轉換為三維形態(tài)的能力各不相同，這種差異性嚴重影響教學的整體效果。隨著3D打印技術的發(fā)展，3D打印聯(lián)合PBL教學在骨科教學領域有較大的應用前景。

根據科技文獻的查詢結果發(fā)現，至今尚未有關于3D打印聯(lián)合PBL促進骨科學教學效果的系統(tǒng)分析研究。文章通過對國內已發(fā)表的有關用3D打印與PBL聯(lián)合進行骨科學教學的前瞻性隨機對照研究進行系統(tǒng)綜述和Meta分析，為3D打印聯(lián)合PBL在骨科學教學中的應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究的納入與排除

該研究納入的文獻為在骨科學教學中，所有涉及PBL聯(lián)合3D打印教學法與傳統(tǒng)教學模式(lecture ba- sed learning,LBL)的隨機對照研究。文獻納入標準如下：①文獻設計類型均為隨機對照試驗；②觀察組采用PBL聯(lián)合3D打印教學法，對照組采用LBL教學法；③研究學科為骨科學。文獻排除標準為：①非隨機對照試驗；②回顧性研究；③觀察組單純采用PBL教學法或者3D打印教學法；④對照組非單純采用LBL教學法。

1.2 文獻檢索方法

以“3D打印”“PBL”“骨科學”為關鍵詞，通過檢索中國生物醫(yī)學文獻服務系統(tǒng)、萬方數據知識服務平臺、維普中文期刊服務平臺、中國知網中收錄的相關文獻，所有在2018年4月之前發(fā)表的、符合條件的文獻均被檢索。

1.3 數據提取

提取的數據包括作者全名、發(fā)表年份、研究類型、研究樣本量、研究對象基本信息以及最后的教學效果評估指標等。效果評估指標包括理論考試成績、臨床操作成績、參與者的學習興趣評分以及理解能力評分。

1.4 文獻質量評估

所納入的文獻采用PEDro量表對文獻質量進行評價。

1.5 統(tǒng)計分析

數據統(tǒng)計分析使用Stata 14.0(statacorp LP,coll- ege station,USA)軟件，采用卡方檢驗進行異質性檢驗。當研究結果間無異質性(P>0.1,I2<50%)時，采用固定效應模型；當研究結果存在異質性時(P<0.1,I2>50%)，采用隨機效應模型。當P<0.05時，認為兩組間存在統(tǒng)計學差異。同時，通過漏斗圖(funnel plot)進行發(fā)表偏倚分析，并通過敏感性分析來評估文獻異質性對結果的影響。

2 結果

2.1 文獻檢索結果

初檢中文文獻53篇，排除各數據庫重復文獻，經閱讀摘要后剩余13篇；進一步閱讀后排除不符合隨機對照研究標準的，剩余9篇。仔細閱讀文獻后排除提取資料不符合要求的文獻3篇，最終納入分析的文獻為6篇。文獻基本情況如表1所示。

表1 納入文獻基本情況

2.2 異質性分析

關于理論成績的funnel plot提示無明顯發(fā)表偏移(如圖1所示)，進一步的敏感性分析同樣提示，去除任意一篇納入文獻均對最終結果無明顯影響。

圖1 PBL聯(lián)合3D打印技術對骨科學理論成績影響的漏斗圖(funnel plot)

2.3 文獻質量評分

研究對所有納入的6篇隨機對照研究均進行了PEDro評分，評分詳細結果如表2所示。

2.4 數據特點

納入的6篇文獻共涉及參與研究的學生390名，其中PBL+3D打印教學組195名，LBL對照組195名。

這些文獻的詳細資料如表2所示。

納入分析的6篇文獻均描述了理論成績和臨床操作成績。其中，3D打印聯(lián)合PBL組理論成績[SMD=1.35,95%CI(1.11-1.59),P<0.01]和臨床操作[SMD=1.61,95%CI(1.32,1.89),P<0.01]成績均高于對照組(如圖2所示)。

其中，有3篇文獻描述了學習興趣和理解能力情況。共調查了178名學生，其中PBL聯(lián)合3D打印教學組89名學生，對照組89名學生。分析結果提示，3D打印聯(lián)合PBL組學生學習興趣[SMD=1.17,95%CI(0.85,1.49),P=0.02]高于對照組；理解能力均值高于對照組(SMD=1.72,95%CI(1.37,2.07),P=0.06)(如圖2、表3所示)。

表2 PEDro評分

圖2 PBL聯(lián)合3D打印技術對骨科學教學指標影響的meta分析森林圖

表3 PBL聯(lián)合3D打印技術對骨科學教學指標影響的合并效應值

3 討論

3D打印技術是一種以數字影像資料為基礎，通過逐層打印方式構造物體的技術。最早的3D打印骨科手術開始于1990年，主要用于復雜的脊柱手術[7]。目前，3D打印技術在骨科領域廣泛開展，并逐漸應用于骨科學教學。不少機構做了嘗試，并各自發(fā)表了研究結果[1-6,8-10]。

該研究對3D打印聯(lián)合PBL教學與LBL教學在理論考試成績、臨床操作成績、學習能力評價和理解能力指標評價中的差異進行了Meta分析。其中，理論考試成績和臨床操作成績?yōu)榭陀^成績，學習能力評價和理解能力評價為學生自評。結果發(fā)現，3D打印聯(lián)合PBL教學組中前三個指標均顯著高于對照組，而理解能力評價的PBL聯(lián)合3D打印教學組的平均值也大于對照組。結果提示，骨科學理論知識的掌握和局部解剖的理解是相輔相成的，3D打印有效地促進了學生對于骨科知識的掌握，提高了理論和操作成績。另一方面，3D打印使學生更加容易理解和掌握，學習自信心和學習能力也進一步增強，大大提高了自我滿意度。

在分析過程中發(fā)現，納入分析的6篇文獻PEDro評分普遍偏低。這主要跟該類型研究盲法實施困難有關，該類型研究也不需要意向性分析(intention to treat analysis)。另外，3D打印同樣存在自身的不足，最主要的還是目前3D打印價格過高，大大增加了教學成本。相信隨著3D打印技術進一步發(fā)展，打印成本進一步下降，3D打印會廣泛應用于醫(yī)學教學當中。

骨科學的本質，就是局部解剖結構的重建。一個好的骨科醫(yī)師，必須要有足夠的解剖理論知識。但在實際教學中，骨科學初學者往往面臨如下困難：①解剖知識培訓不足；②手術操作實踐機會不多；③書面理論與實際結構存在偏差。目前，傳統(tǒng)教學方式培養(yǎng)的學生表現為現有的理論知識往往不能和實際結構相結合，在后續(xù)PBL教學中討論相關的影像、解剖構造時，存在多種錯誤認識和識別障礙，影響學習效率，這跟學生們長期學習二維的解剖圖譜，缺乏實際案例體驗有關。

缺乏良好的解剖學知識培訓是目前全世界范圍內醫(yī)學生所共同面臨的難題。已有文獻報道，在美國，雖然大部分醫(yī)學院校能夠提供尸體解剖課程，但只有63%的機構有能力把人體解剖作為大體解剖課的主要內容[11]；而在歐洲，缺乏解剖機構的醫(yī)學院校正變得越來越普遍[12]。與此同時，國內的醫(yī)學院校同樣面臨尸源短缺的困境。目前，已從幾年前8～10個學生解剖一具尸體的模式變成了15～20人解剖一具，一些偏僻的院校甚至無尸可剖[13]。如此種種，使得醫(yī)學生對基礎解剖的掌握程度大為下降，這些學生在進一步面對骨科學課程時，往往會在實際解剖結構的重建時遇到障礙。

3D打印的出現可以一定程度緩解這一現狀。一方面，3D打印以立體的結構全面展示各個組織之間的關系，辨識度高、立體感強、容易理解；另一方面，對于不規(guī)則形狀的骨骼如骨盆、距骨等，3D打印可以從多個角度進行觀察，大大增強了對于復雜形態(tài)骨骼的理解和認識，可以有效彌補傳統(tǒng)二維圖像或者手繪本觀察視野有限的不足。既能激發(fā)學生學習興趣，也能提高學習效率。PBL教學提倡以學生為主、教師為輔，對于學生對知識點的自我學習、自我掌握能力要求較高，學生往往需要在PBL課前做大量功課，卻仍然感覺學習困難；而PBL聯(lián)合3D打印教學可以有效促進學生對于局部解剖結構的理解，大大提高骨科學PBL的學習效率。