3D打印结合CBL教学法在踝关节骨折骨科住培中的应用及评价

仲鹤鹤 孙鹏鹏 杨继滨 吴术红 彭笳宸 刘毅

住院医师规范化培训是医学毕业后继续教育的重要阶段，通过系统的培训和学习，不仅能够提升医学生的理论知识水平和临床技能，同时也是提高其临床思维能力的重要途径。骨科作为临床住院医师规范化培训的重要组成部分，不仅疾病种类繁多，还对实践操作的要求较高。踝关节骨折是骨科常见的疾病，其诊疗是骨科住院医师规范化培训教学大纲中应重点掌握的内容，但由于踝关节骨折损伤类型复杂，临床损伤分型较难理解，因此一直是骨科临床教学的难点。在以往的踝关节骨折临床教学工作中，传统教学方法以教师为中心，向学生进行基础理论知识和实践技能操作的讲解，教学效果并不理想[1-2]，为此骨科住院医师规范化培训教学的过程中需不断尝试使用新的教学方法。目前的临床教学方法主要包括以问题为基础的教学法（problem-based learning，PBL）和以案例为基础的教学法（case-based learning，CBL）。研究在骨科临床教学中应用 3D 打印结合 CBL 教学法进行踝关节骨折的住院医师规范化培训教学，取得了较为满意的教学效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

以2020 年1 月—2021 年12 月在遵义医科大学附属医院骨科进行住院医师规范化培训的80 名学生为研究对象，随机分为试验组和对照组，每组40 名，试验组中男28 名，女12 名，年龄24～28 岁，平均（26.7±1.2）岁，招考成绩（81.28±9.35）分；对照组中男27 名，女13 名，年龄24～28 岁，平均（26.5±1.3）岁，招考成绩（83.38±8.82）分。两组住院医师规范化培训学员的性别、年龄、招考成绩等一般资料的差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。纳入标准：临床医学专业学生，自愿参加本次研究；排除标准：中途退出或者不愿参与者。

1.2 方法

以踝关节骨折疾病作为教学内容，在病例资料库中选取典型踝关节骨折病例进行教学，两组学生均由高年资医师进行教学，授课内容包括踝关节骨折的病理机制、诊断分型、术前规划和手术。对照组采用CBL 教学法的方式进行教学。试验组采用3D 打印模型辅助CBL 教学法的方式进行教学。首先教师打印出教学病例的3D 实物模型，然后利用3D 打印实物模型结合CBL 教学法完成教学。

1.3 观察指标

通过教学评估和教学测试两部分进行评价。教学评估采用学生自主评分的方式：总分为10 分，10 分代表教学效果优良、教学吸引力极强，0 分代表教学效果差、没有教学吸引力，教学结束后学生进行自主评分。教学测试包括理论测试和实践操作测试，总分为100 分，其中理论测试内容涉及踝关节骨折的病理机制、诊断分型和术前规划三部分内容，各25 分。实践操作内容考核为学生在典型病例 3D 打印模型上进行手术模拟，分值为 25 分，均采用教师自主评分的方式进行评分。

1.4 统计学方法

采用SPSS 21.0 统计学软件对数据进行统计分析，计数资料用n（%）表示，采用χ2检验；计量资料用（）表示，采用t检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组教学评估和教学测试比较

试验组的教学评估和教学测试结果均优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 试验组与对照组教学评估和教学测试评分对比（分，）

表1 试验组与对照组教学评估和教学测试评分对比（分，）

2.2 两组教学测试各部分统计结果比较

进一步分析教学测试各部分评分，试验组教学测试中的病理机制、诊断分型、术前规划和实践操作方面得分均优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 试验组与对照组教学测试各部分评分对比（分，）

表2 试验组与对照组教学测试各部分评分对比（分，）

3 讨论

住院医师规范化培训是医学生毕业后继续教育的重要组成部分，是以提高医学毕业生临床能力为主的规范化和系统性培训，也是一个临床医生成长的必经之路，这个阶段强调对培训学员进行临床常见病、多发病的临床诊疗思维和实践能力的培养[3-4]。踝关节在暴力作用下会出现踝关节骨折，可表现为骨折的移位及关节畸形，若得不到有效的救治，远期可能出现创伤性关节炎表现，目前对于移位的踝关节骨折，手术切开复位仍是最有效的治疗方式[5-6]。以踝关节骨折为代表的创伤骨科疾病，因在受伤时不同的机制和不同程度的暴力大小，可以导致受伤后骨折部位、骨折形态、移位程度和骨折碎裂程度表现不同。骨科是一门实践性很强的学科，同时也是理论与实践性结合密切的学科，其涉及的内容包括生物力学、病理学、解剖学及生物力学等内容[7]。住院医师培训学员处于职业生涯的初级阶段，缺乏临床经验和空间想象能力，加上踝关节骨折复杂的受伤机制和临床分型，一直也是骨科教学的重点和难点内容，因此需要多种临床教学模式相结合的模式来提高学员对踝关节骨折等疾病的掌握能力。

3.1 CBL 教学法在骨科住院医师规范化培训中的优势

传统的教学模式是学生被动地接受知识，在学习过程中学生的参与度不高，从而缺乏学习的主动性和积极性。PBL 教学法强调以问题为导向的教学模式，在教学过程中坚持以学生为中心，能够激发学生的学习兴趣，学生在学习中发现问题后能够主动地进行思考和探讨，在讨论和学习过程中能够有效地培养学生分析问题和解决问题的能力，但无法解决完整的问题并且需要花费大量的时间[8-9]；CBL 教学法是在PBL 教学法基础上发展而来的新型教学模式，强调以案例教学为主，通过典型案例进行讨论式教学向学生传授专业知识和临床技能[10-11]，目前已有较多的研究将该方法用于骨科教学中，并取得了一定的教学效果[12-14]。在本研究中对照组学生以踝关节骨折典型病例的理论知识和手术实践操作为教学内容，学生对选取的典型病例进行学习，包括病史采集、临床表现、专科查体、受伤机制、骨折分型、治疗措施、手术规划和操作等内容，学生通过查阅资料完成对上述内容的学习，教师在学习过程中进行适当的引导而完成学习过程。通过教学实践，学生普遍认为学习的积极性得到了提升，学习效果较传统的学习方式明显改善，但学生普遍反映对骨折的手术规划和操作的掌握比较薄弱，主要原因为学员普遍比较年轻，对踝关节解剖结构的掌握比较欠缺，同时缺乏空间想象能力，在拟定治疗方案时无法兼顾到踝关节整体结构。从教学测试的各部分成绩来看，试验组和对照组住培学员均存在诊断分型、术前规划和实践操作得分相较于前面评分逐渐降低的趋势，考虑可能与上述因素有关。

3.2 3D 打印辅助骨科教学的优势

传统的影像学检查通常是二维的，学生缺乏将二维影响转化为三维结构的能力，导致对骨折的受伤机制和骨折的移位、分型理解困难[15]，随着数字信息化技术的进步，3D 打印技术的出现以及在医学中的应用为该问题的解决提供了一个有效的方法[16]，3D 打印技术能够根据患者的个体情况打印出骨折模型，为骨科的教学提供一种直观的教学模式，同时与其他教学方法相结合能够在骨科教学中取得良好的效果[17-19]。在踝关节骨折教学实践中，通过还原骨折的实物模型，住培学员借助3D 打印实物模型的帮助，能够从三维实物结构直观地观察到骨折的位置和移位形态，加深住培学员对踝关节骨折解剖形态和影像学特征的识别能力，从而可以帮助住培学员克服因CBL教学中对骨折受伤机制、分型等理解不足导致学习积极性不高的缺点，同时有助于住培学员在理解骨折移位和受伤机制的基础上制定手术规划，并最大程度地模拟手术操作步骤，住培学员的临床操作能力得到极大的提高，从而激发住培学员的学习积极性[20-21]，对比试验组与对照组教学评估和教学测试，试验组评分均优于对照组评分，差异有统计学意义（P＜0.05）。

3D 打印技术与CBL 教学法相结合的教学模式有助于提高学生的学习兴趣和对学习内容的理解；有助于优化手术方案的设计，有助于将所学的理论知识转化实践并进行知识的强化记忆；有助于学员进行知识总结，有助于学习思维能力的培养。目前已经有越来越多的研究将3D 打印技术与CBL 教学法相结合用于骨科、口腔等学科的教学中，能够将教学变得更加具体化、生动化，并取得了优异的教学效果[22-24]。

3.3 3D 打印技术联合CBL 教学法的不足

3D 打印联合CBL 教学虽然在临床教学中有一定的优势，但其也存在不足之处，首先在典型病例选择上无法满足所有学员的能力需求，可能对教学效果产生一定的影响。其次，CBL 对带教老师也提出了新的要求，需要消耗大量的时间进行病例和讨论相关知识的储备，对教师的备课要求更高。再次，3D 打印技术需要消耗一定的时间和精力，且目前临床应用的3D 打印技术费用不低，无法做到普及应用。最后，住培学员在日常学习中无法普及相关医学软件和3D 模型的使用，远期的教学效果还需要进一步验证。

综上所述，3D 打印模型结合CBL 教学法在踝关节骨折住院医师规范化培训中的教学效果优于单纯CBL 的教学模式，能够提高住培学员对该疾病的发病机制、临床分型、术前规划和手术模拟操作的能力，明显提高临床教学效果，在骨科住院医师规范化培训中可以作为一种有效的补充方式用于教学并显著提升教学效果。