結合3D打印模型的示教模式在骨盆骨折教學中的應用價值

李建濤 崔翔 李志銳

【摘 要】目的 探究3D打印模型的示教方法在創傷骨科骨盆骨折教學中的應用。方法 選取2021年2月-2022年1月解放軍總醫院骨科的100名規培生作為研究對象，采用隨機數字表法分為教學組和常規組，各50名。教學組結合3D打印模型進行教學，常規組為傳統教學模式。比較兩組考核成績和提問情況。結果教學組提問問題數量多于常規組，差異有統計學意義（P<0.05）；教學組專業理論知識得分高于常規組，差異有統計學意義（P<0.05）。結論 3D打印模型能個性化展示患者骨折的空間形態，方便醫生在查房和教學中互動交流，更促進年輕醫生的學習和發展，在醫療領域產生深遠而有效的影響。

【關鍵詞】骨盆骨折；3D打??；臨床教學

中圖分類號：R683文獻標識碼：A文章編號：1004-4949（2023）05-0158-05

Application Value of Teaching Mode Combined with 3D Printing Model in the Teaching of Pelvic Fracture

LI Jian-tao1，2， CUI Xiang1，2， LI Zhi-rui2，3

（1.Department of Orthopedic Medicine， the Fourth Medical Center of PLA General Hospital， Beijing 100048， China； 2.National Clinical Research Center for Orthopedics， Sports Medicine and Rehabilitation， Beijing 100048， China； 3.Department of Orthopedics， Hainan Hospital of PLA General Hospital， Sanya 572013， Hainan， China）

【Abstract】Objective To explore the application of 3D printing model in the teaching of pelvic fracture in traumatic orthopedics. Methods From February 2021 to January 2022， 100 standardized trainees in the Department of Orthopaedics， PLA General Hospital were selected as the research objects. They were divided into teaching group and conventional group by random number table method， 50 in each group. The teaching group combines 3D printing models for teaching， while the conventional group adopts traditional teaching mode. The examination results and questions of the two groups were compared. Results The number of questions in the teaching group was more than that in the conventional group， and the difference was statistically significant （P<0.05）. The professional theoretical knowledge score of the teaching group was higher than that of the conventional group， and the difference was statistically significant （P<0.05）. Conclusion The 3D printing model can display the spatial form of patients fractures， facilitate the interaction of doctors in ward rounds and teaching， promote the learning and development of young doctors， and have a profound and effective impact in the medical field.

【Key words】Pelvic fracture； 3D printing； Clinical education

近年來，計算機成像功能不斷得到優化，使人體組織結構的三維立體成像重建成為可能[1-3]，醫學工程學軟件成為現代醫療的新型輔助技術和手段[4-6]。骨盆在人體的位置較深，結構復雜，形態不規則。骨科青年醫生對于骨盆特征的認識需要經歷一個漫長的過程；而實現骨盆骨折的規律認識，更需要經歷數年的學習過程。造成上述問題的主要原因在于對骨盆骨折的教學基于書本圖片或者影像資料的二維媒介，學員需要自行構建“圖片-模型-病例”的認知路徑，關鍵信息的腦補多基于抽象理解，過程漫長，這無形中增加了學習難度。

3D打印技術已廣泛應用于骨科青年醫生手術訓練過程中。骨科的學習過程涉及很強的操作性。日益精細復雜的手術流程使得培養一名合格的骨科醫生需要花費很長的時間。在患者身上訓練不但可能對他們造成傷害，而且鍛煉機會有限。針對以上問題，在數字骨科技術的支持下，青年醫生可以收集感興趣骨折患者CT資料的Dicom數據，結合數字醫學軟件重建出患者骨折三維模型，通過3D打印技術制作出骨折的實物模型[7]。使用者可在3D打印出的骨折模型上進行反復的復位和固定技巧的訓練，這樣不僅培養青年醫生的動手能力，還可以加深他們對于骨折分型的理解能力，這無疑有利于年輕醫生的快速成長[8]。當在模型上模擬進行骨折復位以及固定時，年輕醫生可根據自身體會總結出經驗，并在實際手術過程中得到糾正和驗證，此種問題導向的學習模式既提高了學習效率，更提升了臨床業務水平和手術效率。

目前臨床中的3D打印技術以PACS系統為基礎，提取患者影像Dicom數據，利用數字工程軟件實現骨骼三維重建，利用3D打印設備制造出實體模型。模型精細程度高，還原度逼真，能夠真實反映實際的疾病形態。通過3D打印技術制作出骨折的實物模型[9]，使用者可在3D打印出的骨折模型上進行復位和技術訓練，可以加深對骨折分型的理解能力，這有不僅利于年輕醫生的快速成長，更可提升臨床業務水平和手術效率[10]。因此，為分析3D打印技術在骨盆骨折教學中的應用價值，本研究選取100名規培生進行兩種教學方法的對比研究，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2021年2月-2022年1月于解放軍總醫院骨科的100名規培生作為研究對象。通過隨機數字表法分為常規組和教學組，每組50名。其中教學組年齡20～32歲，平均年齡（26.10±3.40）歲；男31名，女19名；學歷：本科13名，碩士21名，博士16名；專業：骨科專業26名，非骨科專業24名。常規組年齡20～31歲，平均年齡（25.20±3.10）歲；男27名，女性23名；學歷：本科16名，碩士26名，博士8名；專業：骨科專業21名，非骨科專業29名。兩組年齡、性別、學歷、專業比較，差異無統計學差異（P>0.05），研究可比。本研究僅針對骨科創傷手術領域較為復雜的骨盆骨折進行教學方法差異對學生學習情況的探討。

1.2 方法 教學組：將骨盆骨折患者的3D打印模型應用于教學過程中，以打印出的骨折模型為對象，結合影像學資料，講解骨折定義、骨折受傷機制、骨折分型、臨床診斷、影像學表現、術前處理、術前規劃、手術方案探討、術后處理措施等內容。常規組：該組采用傳統講解示教的方式，對分入此組的學生采用書本+影像資料+病例資料教學，內容涉及骨折定義、骨折受傷機制、骨折分型、臨床診斷、影像學表現、術前處理、術前規劃、手術方案探討、術后處理措施等內容。

1.3 觀察指標

1.3.1每個人提問問題數量 記錄教學時每個人提問問題數量。以講授專業內容時，學生和授課者互動式所提問題為準。學生自問自答或學生間互相提問，不作為問題數量記錄。

1 .3.2專業理論考試成績 出科前對不同組的學生進行考評?？己藘热轂閷I理論考試，主要內容以填空和問答題的形式設置，滿分100分。內容包括典型骨折的定義（5分）、分型（20分）、結合分型的損傷機制探討（20分）、手術時的手術入路（10分）、關鍵操作步驟（10分）、復位技巧（10分）、固定方式（5分）、術中C臂透視體位（5分）以及探討其機制（10分）、術后注意事項（5分）。

1.4 統計學方法 使用SPSS 25.0統計學軟件進行數據處理，計量資料以（x-±s）表示，組間比較行t檢驗；計數資料以[n（%）]表示，組間比較行χ2檢驗；以P<0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

教學組提問問題數量為多于常規組，差異有統計學意義（P<0.05）；教學組專業理論知識得分高于常規組，差異有統計學意義（P<0.05），見表1。

3 討論

在傳統的骨科查房中，針對病例的探討過程通常需要結合患者的影像學資料。醫生提取二維的X線平片、CT及MRI圖像的重要信息來獲取對于疾病診斷和處理的認知[11-13]。憑借自身空間想象力在大腦中還原骨折真實情況，形成三維結構印象，再結合實際手術經驗仔細規劃手術步驟，其過程異常艱難。由于平面圖像難以重現骨折原貌，常導致醫師對骨折的診斷、分型與真實情況存在差異，使得日常臨床查房過程中，上級醫生和下級醫生之間面對同樣事務存在認知偏差[14]。當青年醫生參與節奏快速的查房過程和理論講解時，因經驗不足和基礎薄弱導致思維模式滯后，使得傳統的骨科查房和教學變成了走馬觀花式的旁聽，對于知識的有效更新和理解提升過程大打折扣。

在創傷骨科領域，骨盆骨折是較為復雜的一類病種。骨盆骨折不同于骨科傳統的長骨骨折，由于骨盆立體解剖結構復雜、致傷暴力較大，使得骨折形態多變、骨塊移位多樣[15]，上述因素對醫生的三維空間思維能力提出了過高的要求，學生理解其骨折分型、骨折機制、伴隨損傷等重要知識點相對困難。針對上述問題，筆者團隊嘗試利用3D打印技術真實展現骨盆骨折的三維形態，并應用到臨床教學、科研查房、手術規劃等過程中，使上述諸多困難得到有效解決。3D打印技術可以將骨骼及周圍復雜的神經血管等解剖結構真實地組裝在一起，以實物形式展現在醫生面前[16-18]。醫生通過觀察和揣摩實體模型做出精確的骨折分型、設計手術方案、規劃手術步驟。

本研究結果顯示，教學組提問數量多于常規組，差異有統計學意義（P<0.05）；教學組專業理論知識得分高于常規組，差異有統計學意義（P<0.05），說明結合3D打印技術的臨床帶教和手術規劃可以提高規培生對于骨盆骨折的理解能力，提升臨床分析能力，強化他們的思維模式，誘發深度思考，在發掘問題的過程中使理論知識深化加強。此外，本研究評價性的專業理論考核方式能良好地反應學生對于骨盆骨折的綜合掌握能力，從受傷機制、診斷分型、術中操作、復位評價標準等全方位考察學生針對此類骨折各方面的掌握程度。這種避免客觀選擇題的評價方式可以更有效地考察學生的理解深度，實現有效考核，客觀評價教學方法優劣。

以往未結合3D打印模型進行授課時，多結合X線平片或者CT影像資料等二維數據，耗費大量時間來講解骨盆的形態、斷層影像學資料所展示的結構特征、以及周圍的重要組織結構等諸多問題，但最終多數學員對于骨盆整體解剖結構和受傷機制仍然理解困難。而將3D打印模型引入傳統授課的模式[19，20]，可以使學生更為深刻地理解骨盆骨折的理論基礎，結合患者術前二維的影像資料使學生深入理解斷層解剖圖像的結構特征，提高其閱片能力。學生在掌握基礎理論知識的同時，提高了對骨折治療的興趣，取得了良好的教學效果。利用3D打印技術，按骨骼1∶1的比例打印出骨骼模型，可以充分認識骨折部位的三維空間結構，明確骨折的分型，了解骨折斷端的關系，使臨床帶教更加生動、形象、立體，學生利用病例的3D打印模型，能更直觀的觀察到骨骼的位置和形態，明確骨折的類型，3D打印模型能解決學生在教學中對受傷機制、骨折分型不容易理解所導致的學習積極性不高問題[21-23]。

新時代對于醫學人才的培養，高等院校需要充分改變傳統“填鴨式”教學模式，將以教師為中心轉變為以學生為中心，使得師生能夠更好地參與教學活動之中，學生在與教師進行溝通、交流中完成教學任務。3D打印教學能夠對教學內容不斷創新，最終保障對學生教學效果的提升。同時將3D打印技術應用于骨科帶教中，既能夠保障傳統教學方法得到改進，彌補了既往教育的不足之處，也可以調動學生的主觀能動性。但3D打印技術也存在一定不足，3D打印技術在臨床之中的應用并不廣泛，存在一定技術缺陷，需要經過后續研究將其應用效果不斷完善。

本研究將3D打印技術引入創傷骨科骨盆骨折的臨床教學中，量化式評估教學結果差異，結果提示，結合3D打印模型的教學方法可有效提升學生對于骨盆骨折的理解力和記憶力，更深入地理解手術原則和步驟，對于提升學生的臨床能力、縮短學習曲線具有重要意義。

但是本研究仍存在部分不足：①本研究樣本量偏??；②研究觀察周期較短；③評價指標尚需完善。未來需要開展大樣本量的研究進一步論證改研究成果的可靠性。

個性化、精確化、微創化、遠程化是未來骨科學發展的方向，數字骨科技術是達到此目標的重要手段[24-27]。結合數字骨科技術而發展的3D打印技術在骨科的日常查房和教學中已得到了應用并取得良好效果，這無論對患者的治療還是對醫生的成長，都產生深遠而有效的影響[28，29]。相信隨著計算機技術的不斷發展，將會有更多的新技術被廣泛應用于骨科教學和查房中，必將對骨科事業的發展產生深遠影響和重大變革。

綜上所述，3D打印模型能個性化展示患者骨折的空間形態，與傳統的二維影像資料相比更加直觀，不僅方便醫生在查房和教學中互動交流，讓醫生對疾病損傷部位的解剖結構理解更準確，且手術方案選擇更加合理，能夠提高學生的學習積極性和專業能力，值得臨床帶教應用。

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編輯 柴泛宇