程曉非 徐 辰 干耀愷 楊二柱 黃澤楠 趙 杰

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院骨科，上海 200001

我國(guó)目前已逐步步入老齡化社會(huì)，各類(lèi)脊柱疾患的病例逐年增多，在骨科主要疾病的教學(xué)過(guò)程中，脊柱外科也是授課重點(diǎn)之一。在脊柱外科學(xué)習(xí)中，熟悉脊柱結(jié)構(gòu)的解剖是最基本的要求，但在當(dāng)前醫(yī)學(xué)教學(xué)過(guò)程中，解剖學(xué)通常安排在前期學(xué)習(xí)[1-4]，同時(shí)骨骼標(biāo)本相對(duì)缺乏，使得進(jìn)入臨床專(zhuān)科學(xué)習(xí)階段的學(xué)員對(duì)于脊柱解剖沒(méi)有直觀(guān)的感受，這直接影響了教學(xué)的效果[5]。在當(dāng)前臨床工作中，影像學(xué)檢查是了解脊柱組織結(jié)構(gòu)異常變化的主要手段，雖然目前的CT 重建可以較為直觀(guān)地呈現(xiàn)脊柱的三維結(jié)構(gòu)，但其本質(zhì)仍是一種偽立體模型，需要在頭腦中構(gòu)建一個(gè)3D 結(jié)構(gòu)模型，完全基于個(gè)人理解和經(jīng)驗(yàn)學(xué)識(shí)。而對(duì)于沒(méi)有基礎(chǔ)的學(xué)員來(lái)說(shuō)，需要的是全面和直觀(guān)地觀(guān)察脊柱結(jié)構(gòu)。而3D打印是一種全新的快速成型技術(shù)，具有制作快、成本低、精度高等優(yōu)勢(shì)，目前在醫(yī)學(xué)、工程、材料等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[6]。特別是在骨科臨床應(yīng)用中，使用3D打印技術(shù)將病患的骨骼CT檢查數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型，便于對(duì)病變部位的形象化觀(guān)察，彌補(bǔ)臨床教學(xué)中的不足[7]。本研究選取在我院進(jìn)行住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的32名學(xué)員作為研究對(duì)象，探討3D打印模型在脊柱外科疾病教學(xué)中的應(yīng)用效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年9月～2018年9月在我院進(jìn)行住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的32名學(xué)員作為研究對(duì)象，采取抽簽法將其隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組各16名。實(shí)驗(yàn)組中，男9名，女7名；年齡24～27歲，平均（25.94±1.48）歲；進(jìn)入基地前理論考試成績(jī)（78.54±5.12）分。對(duì)照組中，男8名，女8名，年齡24～28歲，平均（25.56±1.32）歲；進(jìn)入基地前理論考試成績(jī)（77.18±6.32）分。兩組學(xué)員的性別、年齡、進(jìn)入基地前理論考試成績(jī)等一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院在上海第九人民醫(yī)院規(guī)培的15級(jí)碩士研究生；②學(xué)員年齡24～28歲；③學(xué)員進(jìn)入規(guī)培基地前理論考試成績(jī)?yōu)?0～85分。排除標(biāo)準(zhǔn)：①外校及八年制規(guī)培學(xué)員；②年齡<24歲或>28歲者；③進(jìn)入規(guī)培基地前理論考試成績(jī)<70分或>85分者。本研究經(jīng)過(guò)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，本教學(xué)所涉及的典型病例的患者及其家屬對(duì)本研究知情且簽署知情同意書(shū)。

1.2 方法

兩組學(xué)員均由我院同一名老師以小講堂的方式進(jìn)行授課，授課內(nèi)容為住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)教學(xué)大綱要求的“腰椎椎管狹窄癥的診斷與治療”。該老師為已經(jīng)獲取住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)指導(dǎo)老師資格的高年資主治醫(yī)師，具有多年豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)，以及能夠獨(dú)立完成三級(jí)手術(shù)，能對(duì)教學(xué)過(guò)程中學(xué)員提出的相關(guān)問(wèn)題給予準(zhǔn)確、通俗的回答，并且可以最新的指南或者文獻(xiàn)舉一反三進(jìn)行拓展。

1.2.1 實(shí)驗(yàn)組 實(shí)驗(yàn)組學(xué)員在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，輔助以3D打印模型加深對(duì)腰椎解剖以及神經(jīng)走行的印象，掌握腰椎椎管狹窄癥的診斷和治療方法。選取典型腰椎椎管狹窄病例，調(diào)取腰椎CT 薄層掃描的原始文件，數(shù)據(jù)錄入Mimics 17.0 軟件（Materialise公司，比利時(shí)）進(jìn)行數(shù)字化模型建模，以3D打印設(shè)備三維重建影像轉(zhuǎn)換為三維實(shí)體模型，同時(shí)使用正常腰椎模型進(jìn)行對(duì)比參考。老師提前將授課內(nèi)容“腰椎椎管狹窄癥的診斷與治療”告知學(xué)員，按要求先課前預(yù)習(xí)（閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)疾病的診斷，治療及進(jìn)展有初步的認(rèn)識(shí)）。然后規(guī)培指導(dǎo)老師根據(jù)教學(xué)大綱，通過(guò)幻燈片講述腰椎椎管狹窄癥的發(fā)病原因、起病機(jī)制、臨床表現(xiàn)、影像學(xué)檢查、診斷及鑒別診斷、治療及預(yù)后等重要知識(shí)點(diǎn)，在講授幻燈片的過(guò)程中老師根據(jù)打印出來(lái)的脊柱模型講解腰椎的正常和病理解剖、發(fā)病機(jī)制、影像學(xué)特點(diǎn)以及手術(shù)治療要點(diǎn)，同時(shí)課后將模型交給學(xué)員，進(jìn)一步加深其對(duì)腰椎解剖形態(tài)知識(shí)等內(nèi)容的理解，便于課后復(fù)習(xí)。學(xué)員分組進(jìn)行教學(xué)查房，對(duì)典型患者進(jìn)行病史采集，體格檢查，影像學(xué)資料分析，然后討論治療方案。老師予以點(diǎn)評(píng)并做相應(yīng)演示及總結(jié)。最后進(jìn)行考試。

1.2.2 對(duì)照組 對(duì)照組學(xué)員采取以幻燈片展現(xiàn)理論知識(shí)為主進(jìn)行講解的教學(xué)方法。授課前將授課內(nèi)容“腰椎椎管狹窄癥的診斷與治療”告知學(xué)員，按要求進(jìn)行預(yù)習(xí)。規(guī)培指導(dǎo)老師根據(jù)教學(xué)大綱，通過(guò)幻燈片講述腰椎椎管狹窄癥的發(fā)病原因、起病機(jī)制、臨床表現(xiàn)、影像學(xué)檢查、診斷及鑒別診斷、治療及預(yù)后等重要知識(shí)點(diǎn)，然后進(jìn)行教學(xué)查房，學(xué)員分組對(duì)典型患者進(jìn)行病史采集，體格檢查，影像學(xué)資料分析，討論治療方案。老師予以點(diǎn)評(píng)并做相應(yīng)演示及總結(jié)。最后進(jìn)行考試。

1.3 觀(guān)察指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

比較兩組學(xué)員的理論考試成績(jī)和教學(xué)總滿(mǎn)意度。①理論考試成績(jī)：學(xué)習(xí)2周后，對(duì)兩組學(xué)員的教學(xué)掌握情況進(jìn)行摸底考試。理論考試內(nèi)容包括專(zhuān)業(yè)知識(shí)考核。專(zhuān)業(yè)知識(shí)考核為臨床專(zhuān)業(yè)理論，考核內(nèi)容根據(jù)大綱而定，包括腰椎管狹窄的定義，發(fā)病機(jī)制，解剖知識(shí)，癥狀及體征，影像學(xué)表現(xiàn)，診斷依據(jù)，治療方法，研究進(jìn)展等，滿(mǎn)分100分。②教學(xué)總滿(mǎn)意度：采取發(fā)放教學(xué)滿(mǎn)意度自制量表的方式，量表內(nèi)容包括學(xué)員的個(gè)人信息和教學(xué)滿(mǎn)意度評(píng)測(cè)。教學(xué)滿(mǎn)意度包括對(duì)教學(xué)形式及內(nèi)容的滿(mǎn)意度，總分100分，分為滿(mǎn)意（≥90分）、較滿(mǎn)意（60～89分）、不滿(mǎn)意（≤59分），總滿(mǎn)意度（%）=（滿(mǎn)意+較滿(mǎn)意）人數(shù)/總?cè)藬?shù)×100%。本研究共發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷32份，回收32份，回收率為100%。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，兩組間比較采用t 檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料用率表示，兩組間比較采用Fisher 精確檢驗(yàn)，以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)員理論考試成績(jī)的比較

實(shí)驗(yàn)組學(xué)員的理論考試成績(jī)?yōu)椋?5.69±8.15）分，高于對(duì)照組的（77.06±5.19）分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.909，P<0.05）。

2.2 兩組學(xué)員教學(xué)總滿(mǎn)意度的比較

實(shí)驗(yàn)組學(xué)員的教學(xué)總滿(mǎn)意度高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）（表1）。

表1 兩組學(xué)員教學(xué)總滿(mǎn)意度的比較[n（%）]

3 討論

隨著我國(guó)醫(yī)學(xué)教育模式的不斷發(fā)展，在全國(guó)范圍內(nèi)已經(jīng)掀起了住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的熱潮。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展看，住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)能夠有效培養(yǎng)一批又一批醫(yī)學(xué)人才。但是，這同時(shí)對(duì)規(guī)培老師提出了更高的要求。對(duì)于接受住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的醫(yī)師不僅是畢業(yè)的醫(yī)學(xué)生，更多的是在基層醫(yī)院已經(jīng)工作的醫(yī)師，這對(duì)于培訓(xùn)的要求不僅僅是理論學(xué)習(xí)那么簡(jiǎn)單，更多的是需要對(duì)疾病的診斷及治療有深刻的理解，尤其是對(duì)解剖要有充分的理解。特別是對(duì)脊柱外科而言，掌握脊柱的解剖結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)脊柱疾患的基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)的臨床教學(xué)中，通常是通過(guò)解剖圖譜結(jié)合影像學(xué)檢查來(lái)講解。在既往教學(xué)過(guò)程中，學(xué)員普遍反映脊柱結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，非常依賴(lài)于個(gè)人的三維空間想象能力，即使正常的脊柱解剖結(jié)構(gòu)也不容易辨別，對(duì)于不熟悉解剖的學(xué)員來(lái)說(shuō)，很難理解脊柱疾病的發(fā)病原理。學(xué)員很難在短時(shí)間內(nèi)掌握復(fù)雜的脊柱結(jié)構(gòu)，由于脊柱手術(shù)學(xué)習(xí)曲線(xiàn)較長(zhǎng)，所以臨床實(shí)際手術(shù)中很難上手，這就造成“教師講不透，學(xué)生不理解”的被動(dòng)局面。因此，為了培養(yǎng)出能夠處理復(fù)雜臨床工作的優(yōu)秀醫(yī)生，就必須克服這種現(xiàn)狀。

當(dāng)今醫(yī)學(xué)教育方法已經(jīng)從框架性知識(shí)結(jié)構(gòu)記憶轉(zhuǎn)變?yōu)榛谂R床問(wèn)題、以學(xué)員為中心的教學(xué)，教師根據(jù)臨床實(shí)際提出問(wèn)題，通過(guò)具體病例進(jìn)行教授。在此過(guò)程中，3D打印技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[8]。隨著3D打印技術(shù)的成熟和推廣應(yīng)用，已有大量報(bào)道證實(shí)了3D打印模型教具在醫(yī)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的有效性。應(yīng)用3D打印技術(shù)制作的高精度脊柱3D打印模型進(jìn)行教學(xué)[9-11]，可以給學(xué)員提供立體的脊柱結(jié)構(gòu)信息，較傳統(tǒng)的二維影像更直觀(guān)、生動(dòng)有效地將脊柱解剖細(xì)節(jié)展現(xiàn)在學(xué)員面前，幫助學(xué)員建立更生動(dòng)和客觀(guān)的三維立體思維，有助于理解椎體、椎間盤(pán)和神經(jīng)結(jié)構(gòu)之間的毗鄰關(guān)系，更好地理解疾病的病理基礎(chǔ)。本研究結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組學(xué)員的理論考試成績(jī)和教學(xué)總滿(mǎn)意度均高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），提示通過(guò)模型學(xué)習(xí)的學(xué)員對(duì)疾病的掌握程度更佳。對(duì)于解剖知識(shí)基礎(chǔ)不強(qiáng)或空間想象力略有欠缺的學(xué)員，模型作為教學(xué)工具的價(jià)值可能更大，有助于他們對(duì)脊柱結(jié)構(gòu)和脊柱疾病的理解。個(gè)體化的3D打印模型有助于整合脊柱手術(shù)、影像和病理解剖等不同學(xué)科，成為將抽象理論轉(zhuǎn)譯成具體形象的關(guān)鍵工具[12-13]。

CT 三維重建技術(shù)雖然也可以顯示脊柱的立體結(jié)構(gòu)，但這種屏幕上虛擬的三維結(jié)構(gòu)無(wú)法通過(guò)觸碰形成直接反饋。3D打印模型基于具體的病患制作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)脊柱骨結(jié)構(gòu)的高度還原，通過(guò)模型不僅可以講授疾病的疾病知識(shí)，還可以進(jìn)行模擬操作，在技術(shù)探索中發(fā)揮更好的作用，有效提高學(xué)員的理論及實(shí)踐能力[14-15]。另外，解剖標(biāo)本存在保存困難、長(zhǎng)期使用后形態(tài)學(xué)變化、具有刺激性氣味等缺陷，對(duì)于較為少見(jiàn)的脊柱疾病如脊柱重度畸形，無(wú)法獲得脊柱標(biāo)本，3D打印模型則可以克服解剖標(biāo)本的缺點(diǎn)，并可長(zhǎng)期保存及重復(fù)利用[16]。同時(shí)，其制作相對(duì)方便快捷，易于按需要重復(fù)制作多個(gè)模型以提高教學(xué)效率，增加學(xué)員的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

3D打印技術(shù)作為學(xué)習(xí)教具也存在一定的局限性[17]，如3D打印的模型只能重建骨性結(jié)構(gòu)，沒(méi)有肌肉、韌帶、神經(jīng)等軟組織，在打印精度和造價(jià)之間很難平衡等。隨著臨床教學(xué)需求增加和技術(shù)的發(fā)展，這些問(wèn)題有待進(jìn)一步解決。本研究由于研究樣本有限，研究不夠全面和深入，研究結(jié)論對(duì)其他課程的普遍適用性尚待進(jìn)一步驗(yàn)證。

綜上所述，采用3D打印技術(shù)對(duì)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員進(jìn)行臨床教學(xué)，可以有效提高學(xué)員對(duì)于臨床疾患的理解和認(rèn)識(shí)，從而提高其理論考試成績(jī)，同時(shí)能夠激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)員教學(xué)滿(mǎn)意度較高，因此具有積極的臨床教學(xué)應(yīng)用和推廣價(jià)值。