孫寶平 王正宇 王國偉 梁婷婷

山東大學(xué)附屬山東省立第三醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，山東濟南 250031

創(chuàng)傷外科是骨外科的基礎(chǔ)學(xué)科，隨著交通工具的快速發(fā)展，高能量交通事故導(dǎo)致的粉碎性骨折越來越常見，此類骨折致傷機制復(fù)雜、形態(tài)多樣、碎裂嚴重，是臨床教學(xué)的難點。傳統(tǒng)教學(xué)方式提供的文字描述、圖片、影像學(xué)資料只能給學(xué)生平面視覺感受，缺乏組織結(jié)構(gòu)的仿真性與立體性，造成學(xué)生對骨折分型、骨折嚴重程度，骨折手術(shù)復(fù)位過程、手術(shù)入路等無法全面掌握。3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的快速成型技術(shù)[1-2]，可以將黏合的粉末狀金屬或塑料以分層打印的形式打印成三維實體模型。3D打印技術(shù)可以把復(fù)雜骨折的三維模型數(shù)據(jù)打印成1∶1的實物模型，能夠讓學(xué)生直觀、立體地詳細觀察骨折形態(tài)、碎裂程度，也可以在打印的實物模型上模擬骨折的復(fù)位、鋼板固定的手術(shù)過程，加深學(xué)生的理解。三維人體解剖軟件是將人體從簡單的二維平面圖像變?yōu)槿S立體圖像，將人體骨骼、肌肉、神經(jīng)、血管、器官等直觀、立體地展現(xiàn)出來，三維解剖軟件能夠讓學(xué)生從各個角度直觀地觀察正常骨骼周圍的肌肉、血管和神經(jīng)，降低學(xué)生空間想象負擔(dān)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，本研究將3D打印模型與 Visible body三維解剖軟件結(jié)合應(yīng)用于骨外科的臨床教學(xué)中，探究其教學(xué)效果，本研究開始前已通過學(xué)校教學(xué)倫理委員會審批，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2021年6月至2022年6月在山東大學(xué)附屬山東省立第三醫(yī)院（本院）參加臨床實習(xí)的56名學(xué)生，其中男27名、女29名，年齡22～26歲，平均（23.57±0.87）歲，采用隨機數(shù)表法將學(xué)生分為傳統(tǒng)教學(xué)組和實驗教學(xué)組，每組各28名。實驗教學(xué)組男13名，女15名，平均年齡（23.46±0.79）歲；傳統(tǒng)教學(xué)組男14名，女14名，平均年齡（23.67±0.94）歲。兩組年齡、性別方面比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞ 0.05），具有可比性。

1.2 方法

由同一位高年資教師（具備3年以上骨外科臨床帶教經(jīng)驗的主任醫(yī)師）進行授課。脛骨平臺與股骨髁間骨折臨床較為常見，其解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分型較多，學(xué)生對于這兩種骨折的分型、骨折受力機制及手術(shù)治療方案理解相對困難，因此本研究臨床教學(xué)選擇脛骨平臺骨折和股骨髁間骨折作為教學(xué)內(nèi)容，在骨折的臨床表現(xiàn)、診斷、骨折機制、分型、治療（包括手術(shù)時手術(shù)入路）、康復(fù)等方面進行教學(xué)。3D打印數(shù)據(jù)來源于本院CT掃描數(shù)據(jù)，將CT掃描數(shù)據(jù)通過軟件轉(zhuǎn)換為計算機三維模型數(shù)據(jù)，然后使用3D打印機打印出三維實體模型。實驗教學(xué)組在除了常規(guī)的基礎(chǔ)理論授課外，在課程講解的過程中展示3D打印模型實體，并結(jié)合2019版Visible body三維人體解剖軟件（Windows版），講解骨骼解剖結(jié)構(gòu)、骨折受力機制、骨折分型、手術(shù)入路、手術(shù)注意事項以及骨折周圍肌肉、神經(jīng)、血管等，講解完成后與學(xué)生一起在模型上進行骨折的復(fù)位、固定的手術(shù)過程。傳統(tǒng)教學(xué)組以PPT形式講解基礎(chǔ)理論、骨折的分型和治療方案等內(nèi)容，講授內(nèi)容與實驗教學(xué)組相同。

1.3 觀察指標及評價標準

課堂教學(xué)結(jié)束后，兩組均采用理論知識考試和教學(xué)效果調(diào)查的方式對教學(xué)效果進行評估。課程結(jié)束后，對兩組學(xué)生進行考試，評估學(xué)生對此次授課內(nèi)容的掌握程度，理論考試內(nèi)容包括解剖、病因、骨折分類、臨床表現(xiàn)、診斷、治療等，兩組均采用閉卷考試，試題內(nèi)容相同，考試時間相同，理論考試試題總分為100分。理論考試結(jié)束后讓學(xué)生填寫匿名教學(xué)效果調(diào)查問卷。問卷內(nèi)容包括學(xué)習(xí)興趣、骨折分型理解、手術(shù)入路理解、骨折周圍解剖理解、教學(xué)氛圍滿意度、教學(xué)模式滿意度6項內(nèi)容。每一項0～10級評分，0分表示不滿意或無法理解，5分表示滿意或理解，10分為非常滿意或理解透徹，評分越高表示教學(xué)效果越好。經(jīng)檢驗，調(diào)查問卷的效度系數(shù)為0.716，信度系數(shù)（Cronbach’s α）為0.802，信效度符合要求。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 22.0統(tǒng)計學(xué)軟件進行數(shù)據(jù)分析。兩組計量資料符合正態(tài)分布，以均數(shù) ± 標準差（±s）表示，組間采用t檢驗，計數(shù)資料以例數(shù)表示，采用χ2檢驗，P＜ 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組理論考試成績比較

實驗教學(xué)組學(xué)生的理論考試成績?yōu)椋?6.69±2.68）分，傳統(tǒng)教學(xué)組成績?yōu)椋?9.93±4.24）分，實驗教學(xué)組成績明顯高于傳統(tǒng)教學(xué)組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=7.117，P=0.000）。

2.2 兩組教學(xué)效果調(diào)查評分比較

在教學(xué)效果調(diào)查評分方面，實驗教學(xué)組在學(xué)習(xí)興趣、骨折分型理解、手術(shù)入路理解、骨折周圍解剖理解、教學(xué)氛圍滿意度、教學(xué)模式滿意度方面評分均高于傳統(tǒng)教學(xué)組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜ 0.05），見表1。

表1 兩組教學(xué)效果調(diào)查評分比較（分，x ± s）

3 討論

骨外科學(xué)的專業(yè)性較強，理論知識瑣碎，技術(shù)操作復(fù)雜，手術(shù)涉及大量的神經(jīng)、肌肉、血管等結(jié)構(gòu)，所以想要學(xué)好骨外科必須熟練掌握解剖知識，要有良好的三維想象能力和立體重構(gòu)能力。隨著機動車輛逐年增加，高能量的交通事故率不斷上升，造成患者嚴重的多發(fā)骨折，這類患者的骨折受傷機制復(fù)雜，創(chuàng)傷大，骨折形態(tài)多樣、粉碎嚴重，是《外科學(xué)》教學(xué)難點之一[3]。髖臼骨折、脛骨平臺骨折、股骨髁骨折等復(fù)雜骨折，由于失去正常骨骼的形態(tài)和解剖標識，僅應(yīng)用語言、圖片和文字說明的方式教學(xué)，致使教學(xué)內(nèi)容枯燥無味、抽象難懂，尤其對解剖知識薄弱、三維想象能力較差學(xué)生來說，無法通過語言、文字、二維圖片在大腦中轉(zhuǎn)化為三維立體圖像，加重了知識點理解負擔(dān)，增加了學(xué)生厭學(xué)情緒。如何立體、生動地展示骨折形態(tài)及相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)成為骨外科教學(xué)面臨的難點

人體三維解剖軟件將人體解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息，應(yīng)用計算機技術(shù)重建成全數(shù)字化人體結(jié)構(gòu)的三維模型，將人體結(jié)構(gòu)數(shù)字化和三維可視化，可以對解剖三維圖像進行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、平移，對組織、器官進行拆分和重組[4]，也可以模擬手術(shù)解剖，逐層顯示肌肉、神經(jīng)、血管和骨骼，還可以演示肌肉收縮動作。學(xué)生可從多方位、多角度觀察正常骨骼形態(tài)與解剖標志，骨骼與周圍肌肉、神經(jīng)、血管的位置關(guān)系[5]，減輕學(xué)生的三維空間想象負擔(dān)，加深知識點記憶效果。授課時，教師可以通過電腦版三維解剖軟件展示骨折可能損傷的血管、神經(jīng)結(jié)構(gòu)，講解手術(shù)入路時，可以使用軟件按照手術(shù)從外到內(nèi)的順序，逐層講解，闡明各種手術(shù)入路的優(yōu)缺點，降低了教師的授課難度。學(xué)生也可以使用同款手機軟件在課上同步學(xué)習(xí)或課后復(fù)習(xí)，消除了學(xué)生學(xué)習(xí)解剖時的時間和空間上的限制[6]，學(xué)生自己動手操作軟件，能夠加深學(xué)生理解，增加學(xué)習(xí)興趣與主動性[7-8]。

人體三維解剖學(xué)軟件只能提供正常解剖結(jié)構(gòu)的骨骼三維圖像，不能提供骨折后的三維圖像，而3D打印技術(shù)可以通過3D打印機立體打印特定骨折的骨骼模型，可以將髖臼骨折、脛骨平臺骨折等復(fù)雜骨折的形狀、類型、嚴重程度準確復(fù)制[9-11]，突破影像學(xué)限制，直觀、立體地呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生可以從任意角度觀察、觸摸其解剖結(jié)構(gòu)，增加學(xué)生實體感和立體感，對照X線片和CT片，學(xué)生可以更好地理解影像學(xué)資料上的信息，提高讀片能力。對于帶教老師來說，通過打印模型能更好地講解骨折的受力機制[12]、骨折形態(tài)、骨折分型，最后還可以在模型上與學(xué)生一起進行骨折的復(fù)位、固定等手術(shù)過程，提高學(xué)生動手能力，加深學(xué)生對所學(xué)知識的記憶與理解，同時也提高了課堂互動程度和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果。3D打印技術(shù)已在骨外科教學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，相關(guān)研究表明其能夠提高學(xué)生的理論成績和學(xué)習(xí)興趣，取得良好的教學(xué)效果[13-15]。

綜上所述，人體三維解剖學(xué)軟件可以展示正常組織的三維結(jié)構(gòu)，但無法提供骨折后的三維解剖，3D打印技術(shù)能復(fù)制出骨折后的骨折形態(tài)，但無法顯示骨折周圍的肌肉、血管、神經(jīng)等組織。三維解剖軟件結(jié)合3D打印模型的新型教學(xué)方式充分發(fā)揮了3D打印技術(shù)和三維解剖軟件的優(yōu)點，可以讓教師更好地從各個角度向?qū)W生展示解剖結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，更容易闡述骨折機制、分型和骨折周圍的血管、神經(jīng)等內(nèi)容，提高學(xué)生對骨科理論知識的掌握程度和課堂滿意度，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了骨外科的教學(xué)效果，是一種值得推廣的教學(xué)方法。