3D打印技术在运动医学骨科临床教学中的应用

苟永胜 伍蓉 李海波

摘要：目的  探討3D打印技术在运动医学骨科临床实习带教的应用价值。方法  选取2018～2019学年在成都市双流区第一人民医院运动医学骨科实习的学生68名，随机分为实验组和对照组，每组34名。实验组采用3D打印模型结合传统临床带教模式教学，对照组采用传统带教模式实施临床教学。实习结束后，比较两组学生教学成绩，同时进行综合能力问卷测评，评价教学效果。结果  实验组学生临床技能考核（92.79±5.47）分与基础理论知识（93.06±8.25）分均高于对照组的临床技能考核（85.37±6.32）分与基础理论知识（84.76±7.14）分（P<0.05）;实验组综合能力评价均优于对照组（P<0.05）。结论  3D打印技术应用于运动医学骨科临床实习带教，可提高教学成绩及学生满意度，有助于学生建立立体思维、增强兴趣，具有一定应用价值。

关键词：3D打印;临床带教;运动医学;骨科

中图分类号：R87;G642;TP391.7                        文献标识码：B                          DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.24.001

文章编号：1006-1959（2019）24-0001-02

Application of 3D Printing Technology in Clinical Teaching of Sports Medicine Orthopedics

GOU Yong-sheng，WU Rong，LI Hai-bo，TANG Xue-xia，WANG Na，LUO Li，CHE Zheng

（Department of Orthopaedics，the First People's Hospital of Shuangliu District，Chengdu 610200，Sichuan，China）

Abstract：Objective  To explore the application value of 3D printing technology in clinical practice teaching of sports medicine orthopedics. Methods  68 students who were interned in sports medicine orthopedics at the First People's Hospital of Shuangliu District， Chengdu in the 2018-2019 school year were randomly divided into an experimental group and a control group， with 34 cases in each group. The experimental group used 3D printing models combined with the traditional clinical teaching mode， and the control group adopted the traditional teaching mode for clinical teaching. After the internship period， compare the teaching performance of the two groups of students， and conduct a comprehensive ability questionnaire to evaluate the teaching effect. Results  The scores of clinical skill assessment （92.79±5.47） and basic theoretical knowledge （93.06±8.25） of the experimental group were higher than those of the control group （85.37±6.32） and basic theoretical knowledge （84.76±7.14）（P<0.05）; the comprehensive ability evaluation of the experimental group was better than the control group（P<0.05）. Conclusion  The application of 3D printing technology in clinical practice teaching of sports medicine orthopedics can improve teaching performance and student satisfaction， and help students to establish three-dimensional thinking and enhance interest， which has certain application value.

Key words：3D printing;Clinical teaching;Sports medicine;Orthopedics

近年来，运动医学骨科迅猛发展，已成为骨科临床教学领域的重要内容之一。然而，该学科对学生解剖学基础知识及立体三维空间思维要求较高，采用传统教学方法教学，学生缺乏立体思维和学习兴趣，临床教学质量不尽人意。3D打印技术以数字化文件作为基础，采用可粘合材料，打印构造出实物模型[1]，也被称为快速成型技术。目前3D打印技术已在器官、组织等实体模型制作等相关临床教育、治疗等领域取得了较好的应用效果[2]。3D打印技术在运动医学骨科临床实习带教中鲜见报道。本研究探索3D打印模型结合传统临床带教模式用于运动医学骨科的教学效果，现报道如下。

1资料与方法

1.1一般资料  选取2018～2019学年在成都市双流区第一人民医院运动医学骨科实习的学生68名作为研究对象，均为临床医学本科实习生，男生46名，女生22名，年龄22～24岁。按随机数字表法分为实验组和对照组，每组34名。实验组男生24名，女生10名，年龄22～24岁，平均年龄（23.00±0.68）岁;对照组男生22名，女生12名，年龄22～24岁，平均年龄（23.00±0.75）岁。两组学历、性别、年龄比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2 教学方法  实验组与对照组由同一带习老师实施相同教学内容。

1.2.1对照组  采用传统临床带教模式。以运动医学骨科常见病膝关节胫骨平台骨折合并前交叉韧带损伤为例，收集患者影像资料。教学方法如下：①带教老师结合具体病例，提前3天通知学生对相关疾病知识进行预习;②引导实习生采集病史，体格检查，阅读X线片、CT及MRI等影像资料;③依据患者临床表现结合影像资料作出初步诊断;④带习老师总结病例，梳理诊疗流程，并结合最新研究进展，讲解诊治新理念;⑤实习生提问讨论，带习老师辅助答疑;⑥学习时间90 min，每周固定在周一、周四下午16∶30～18∶00，1个月查房8次，总计12 h。

1.2.2实验组  采用3D打印模型结合传统临床带教模式。收集患者影像资料，通过CT扫描数据，利用3D打印技术制造高仿真模型（由四川大学制造学院制作提供）。在传统教学方法基础上（具体方法见对照组），在对照组步骤④操作前，利用3D模型直观展示损伤部位、程度及周围软组织组织，并通过3D模型制定手术计划，如何按先后顺序复位骨折，如何选择合适内固定材料，选择相应规格及型号，虚拟演练手术操作步骤;其余步骤同对照组。

1.3评价指标  实习结束时进行基础理论知识与手术操作技能考核。基础理论知识考核采用笔试，满分100分，包括运动医学典型病例损伤机制、诊断、分型、治疗等;手术操作技能考核满分100分，包括病史采集、体格检查、病例书写及手术模拟操作（包括手术体位、入路、内固定方式等）。对两组实习生不记名问卷调查，包括教学方法是否促进学生学习兴趣、提高自学能力、提高理解能力及教学满意度，由两组学员对各自教学方法实施效果进行自我评价，每项能力评价满分10分。

1.4统计学处理  统计分析采用SPSS 20.0统计软件，计量资料采用（x±s）表示，比较采用t检验（双侧），计数资料采用四格表？字2检验。显著性水准定设定为0.05，以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1两组实习生考试成绩比较  实验组实习生基础理论知识与手术操作技能考核成绩均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

2.2两组实习生综合能力问卷评价结果  实验组综合能力自我评价问卷评分高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

3讨论

研究显示，通过3D打印模型应用于医学生运动医学骨科实习教学，可集运动医学解剖结构，运动医学诊断分型及手术治疗为一体，可直观、形象、生动的提高临床教学效果。而医学生临床实习是由感性认识上升到理性认识的阶段，是培养学生实践技能的重要环节。传统PPT教学模式多为二维图像，以授课教师为中心，医学生大多处于被动接受书本知识，学习主动性积极性不高。人体运动系统相对复杂，包括关节、软骨、骨骼肌肉、肌腱、韧带等组织，解剖相对抽象，临床医学生缺乏直观、立体的空间想象能力，理论知识难以与临床实践操作结合，从而产生畏惧心理，导致学习兴趣不高，主动性不够[3]。本研究实验组综合能力自我评价问卷评分高于对照组（P<0.05）。随着3D打印技术的快速发展与应用，为医学教学模具提供了新的来源。

在运动医学骨科临床教学中，应用3D打印骨与关节损伤模型具备以下优势：①可直观形象的了解解剖结构[4]，直接触摸损伤部位，观察损伤程度，从而正确分析损伤机制，将理论与实体损伤模型结合，做出正确的损伤分型，制定详细的手术计划[5]。刚进入临床实习的实习生，解剖理论知识相对欠缺，仅依靠PPT教学结合临床影像资料进行骨与关节的损伤分型制定手术计划较为困难，即使是高年资医生，也常常难以做到完全正确的分型诊断。因此，借助3D打印模型可以实现教学的个体化病例资料的收集与分析，便于实习生深刻掌握实临床教学内容。②增加了实习生手术模型操作机会，让实习生依据3D打印模型确定手术方案、手术入路、内植物选择、操作步骤，使实习生能理论结合实际，全面掌握手术技术要点，培养了实践操作能力;同时，提高实习生的学习兴趣，激发了实习生的学习积极性与主动性，提高了临床教学质量。3D打印模型可以建成模型库，让实习生全面掌握教学大纲要求的实习内容与实习病种，实习生也有更多机会接触骨科典型病种、少见病种的机会。

本研究中实验组实习生基础理论知识与手术操作技能考核成绩均高于对照组，同时，提高了实习生学习积极性、实习生自学、理解能力，也增加了实习生满意度。当然，3D打印模型也存在一定局限性，如在实际操作模拟手术过程中，肌肉、神经、血管等软组织部分难以同时打印，导致在模拟手术操作过程中缺乏真实性与完整性。

综上所述，3D打印技术应用于运动医学骨科教学，有助于实习生解剖知识与操作技能的结合，可以增强实习生学习兴趣，有效提高实习生对该专业基础理论知识与实践技能操作的掌握水平，有着良好的应用前景。

参考文献：

[1]周伟民，闵国全，李小丽.3D打印医学[J].组织工程与重建外科杂志，2014，10（1）：1-3，7.

[2]O'Reilly MK，Reese S，Herlihy T，et al.Fabrication and assessment of 3D printed anatomical models of the lower limb for anatomical teaching and femoral vessel access training in medicine[J]. Anat Sci Educ，2016，9（1）：71-79.

[3]陳建发，郭丁，张华.Mini-CEX在运动医学骨科临床带教中的应用[J].中国中医药现代远程教育，2019，17（11）：22-24.

[4]李锋涛，王栋，程剑，等.3D打印结合PACS系统在骨科PBL临床床教学模式中的应用[J].中国医学教育技术，2015，29（3）：288-290.

[5]卢冰，鲜爱明，王跃.3D打印技术在骨科学教学中的应用[J]，中华医学教育杂志，2018，38（2）：257-260.

收稿日期：2019-9-15;修回日期：2019-9-25

编辑/肖婷婷