姬文晨，蔣婉婷，李志強，張小衛(wèi)，邱裕生，馬 興

1 西安交通大學第一附屬醫(yī)院骨科， 西安 710061；2 西安市第四醫(yī)院生殖科， 西安 710004

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3D打印在骨科留學生教學中的應用

姬文晨1，蔣婉婷2，李志強1，張小衛(wèi)1，邱裕生1，馬 興1

1西安交通大學第一附屬醫(yī)院骨科， 西安 710061；2西安市第四醫(yī)院生殖科， 西安 710004

隨著我國教育水平的不斷提高，來華留學生的數(shù)量也在迅速增多，其中就包括大量醫(yī)學專業(yè)的留學生。留學生的受教背景及思維方式不同于我國學生，傳統(tǒng)的教學方法難以收到良好的教學效果。3D 打印可以精準復制骨科疾病的實物模型，有利于開展針對留學生的形態(tài)教學及互動教學，提升其對具體骨科疾病的認識、理解和分析；在此基礎上，還將有助于醫(yī)學留學生清晰、準確地把握骨科教學及臨床實踐的要點和難點，進而提高教學質量和縮短學習曲線，亦為越來越多的醫(yī)學專業(yè)留學生成為優(yōu)秀的骨科醫(yī)師奠定了基礎。

3D打?。涣魧W生；骨科教學

【DOI】：10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201606017

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和教育水平的提升，來華留學生的數(shù)量也在逐年增多，其中就包括大量醫(yī)學專業(yè)的學生[1]。西安交通大學醫(yī)學部是全國最早招收來華留學生的學校之一，目前已累計招收來自 60 多個國家的數(shù)千名留學生。教育部最新出臺的《留學中國計劃》初步確定到2020年將接收來華留學生的規(guī)模擴大到50萬人[2]。留學生的數(shù)量越來越多，相應的問題也越來越多。骨科作為外科學中的重要部分，受到很多留學生的青睞。但是，骨科疾病種類繁多，許多疾病的發(fā)病機制、分類及治療與解剖學密切相關，對解剖學及空間思維能力的要求較高[3]。對于進入骨科專業(yè)學習及臨床實踐的留學生來說，存在部分內容學習較為困難或學習效果不佳等問題。如何解決這些問題，需要帶教教師進一步思考及探討。

1 骨科留學生教學存在的問題

1.1 留學生自身存在的問題

西安交通大學留學生主要集中在印度、尼泊爾、巴林等國家，他們的英語帶有很重的地方口音，與標準的英式英語和美式英語存在很大差異。尤其醫(yī)學專業(yè)名詞發(fā)音不準確，致使與帶教教師討論臨床問題時存在一定的困難。同時大多數(shù)留學生中文水平也有限，無法與中國患者進行溝通，在病史采集、體格檢查、病例書寫等方面也存在一些問題，使其無法順利進行日常臨床工作，難以完成實習任務[4]。其次，部分留學生在臨床見習過程中只對手術操作感興趣，對書本內容理解不夠，缺乏理論和實踐結合的學習意識，使得實習效果大打折扣[5]。還有，一些帶教教師忙于臨床或科研，忽略了對學生的監(jiān)管，致使留學生普遍紀律渙散，時間觀念淡漠，遲到早退現(xiàn)象時有發(fā)生，課堂隨意進出，嚴重影響了教學效果[6]。以上這些情況都是留學生教學中不可忽視的問題。

1.2 傳統(tǒng)骨科教學方式在留學生教學方面存在的問題

傳統(tǒng)骨科臨床教學采用帶領學生查房、閱片或黑板板書、PPT等方式進行講解。雖然相對于大課教學來說，多了患者和影像學這一教學“道具”，但授課內容仍然比較枯燥和抽象，對學生的吸引力較差。對于尚未選擇專業(yè)的留學生來說，僅是對其有個大概了解，但對于確定進入骨科專業(yè)的碩士留學生來說，則要求其在短暫的臨床實習期間，應盡快了解和熟悉骨科專業(yè)知識，以便回國后能很快適應臨床工作[7]。骨科疾病種類繁多，每個疾病涉及很多分型，不同的分型有著不同的治療方案。培養(yǎng)一名合格的骨科醫(yī)師需要理論與臨床實踐相結合，進行較長時間的培養(yǎng)，怎么樣找到一種更好的教學方案來縮短培養(yǎng)時間和學習曲線，以便在保證教學質量的同時，培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的骨科醫(yī)師，從而使立志于從事骨科事業(yè)的留學生回國后可以更加從容的工作，是每位從事留學生教學的教師必須面對的問題。留學生思維活躍，善于交流，對于新鮮事物充滿了好奇，希望有新穎的方式去交流臨床知識。如何用生動的教學方式吸引他們的關注、調動其學習熱情，對于提升最終的教學效果非常關鍵。

2 3D打印在骨科留學生教學中的應用

3D打印技術出現(xiàn)在20世紀80年代，近年來得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。尤其是在生物醫(yī)學領域，越來越多的臨床醫(yī)師及科研工作者，將其運用于所在領域[8]。3D打印的主要原理是基于材料累加概念和層疊制造方法，在計算機的控制下，根據(jù)物體的影像學數(shù)據(jù)(例如CT)，通過材料的精確堆積制造一種基于離散、堆積成型原理的數(shù)字化實體模型[9]。臨床上我們通過PACS系統(tǒng)(picture archiving communicating system)選取患者影像學資料。最常用的是薄層CT掃描及MRI掃描，其掃描范圍包括病變部位及相鄰部位，在影像科采用刻錄光盤的方式導出數(shù)據(jù)進行三維重建，經(jīng)過專業(yè)軟件處理后傳輸給3D打印機打印出實體模型(如圖1所示)。不同的制備目標及原材料所運用的技術也是不同的，一般來說分為光固化成型、選擇性激光燒結、熔融沉積成型等[10]。

圖1 實體模型的3D打印制作流程圖

隨著骨科診治技術不斷向個體化、精細化發(fā)展，3D打印的應用也越來越多。骨科已將3D打印應用于骨創(chuàng)傷及骨關節(jié)畸形矯治的多個方面，鄭鋒等亦將3D打印應用于脛骨近端骨折術中，取得了良好的效果，證明了這項技術對于臨床手術的指導意義[11-12]。在教學工作中3D打印也在發(fā)揮著自身的優(yōu)勢。張晨等將3D打印與PBL結合用于醫(yī)學教學中，該團隊亦從醫(yī)工結合領域的特點出發(fā)提出了具有鮮明特色的“4P”教學方法，明顯提高了教學效果。此外，越來越多的骨科手術教學及訓練中運用了3D打印，發(fā)現(xiàn)其可以顯著縮短年輕醫(yī)師的學習曲線[13-14]。那么，如何提高醫(yī)學留學生的骨科教學質量，是否可以將3D打印引入留學生的具體教學實踐當中？這項技術的具體可行性及可持續(xù)性，等，都是需要進一步探究的。為此，近年來該教學團隊在已有工作基礎上探索實施了如下舉措：

2.1 數(shù)字骨科平臺的建立

影像學在骨科教學中發(fā)揮著重要的作用。無論是日常教學還是針對某一具體病例的術前預定手術方案、術中詳細介紹手術過程以及術后評估，等，影像學都占有顯著地位。骨科常用的影像學手段包括X線、CT平面、CT三維重建及MRI等[15]。但是，X線片作為骨骼疾病最經(jīng)典的影像學方式，常僅從正位、側位、斜位及個別特殊位置(例如：髕骨軸位，等)去了解疾病，并不能全面評估病情；并且有些無移位的骨折，早期骨折線在X線上不能顯示，需要后期影像隨訪才可能出現(xiàn)，這就有可能導致疾病不能早期診斷及治療。三維重建CT雖然通過計算機處理，呈現(xiàn)出一個立體圖形，但也是在一個平面上的立體圖形。對于廣大醫(yī)學生而言，學習過程當中的一大難點就在于面對這些分散圖形，如何從分散碎片化的錯綜信息中梳理集合出清晰、全面的正確認識。3D打印作為一種新的成型技術，能將傳統(tǒng)的影像數(shù)字信號快速轉化為實體模型。例如：將復雜骨折、復雜膝關節(jié)、脊柱畸形的病變打印出來，得到實體模具，可以讓學生360°的觀察模具。這樣不僅能更加直觀地了解清楚具體骨科疾患，還非常有利于其形態(tài)及空間能力的培養(yǎng)；此外，對醫(yī)學生深刻理解手術方案制定及優(yōu)化、術前準備及模擬操作等都大有裨益(如圖2所示)[16]。

圖2 3D打印實體模型在手術方案制定中的作用

2.2 3D打印模型可以進行術前教學演示

骨科學是一門對動手能力要求很高的學科。對于留學生來說，他們接觸臨床時間短，對疾病的病因、分類、治療方案不熟悉，需要在術前對學生進行詳細講述。單純的影像學過于枯燥，起不到很好的教學效果。3D打印的模型可以等比例復制病變部位，為學生全面闡述手術方案，并結合模型進行討論，制定更加個體化的手術計劃。留學生思維活躍，善于交流、善于提問，通過對3D模型的觀摩及術前討論，可以激發(fā)其探索問題的潛力，從而對所進行手術全面了解。另外，讓留學生在3D打印模型上試行手術，以預演術中可能出現(xiàn)的情況，并比較不同手術的優(yōu)缺點，這在一定程度上提高了留學生的動手能力，激發(fā)了其學習熱情[17]。

2.3 3D打印模型可以輔助精細化術中教學

術前準備固然重要，但是手術觀摩及術中操作才是骨科臨床教學的另一核心。3D打印模型不僅可以進行術前教學演示，而且對于術中教學也有重要意義。例如：用環(huán)氧乙烷將3D 打印模型消毒后，帶到手術臺上，在手術過程中實時與模型對比觀察，從而可以幫助術者更好地分離組織、精細化手術[18]。留學生可以親身感受到3D打印為骨科手術帶來的便利，更加體會到3D打印模型對術前制定方案的重要性，對術中手術方案的指導性。

2.4 3D打印模型可以輔助術后教學總結與復習

面對手術，留學生往往充滿期待和問題，術后通過3D打印模型，教師可以在模型上再次進行操作演示，從而使得學生對手術有一個更加直觀和全面的認識，達到溫故而知新，學生對于手術過程中的疑問可以充分交流，也可在模具上對于手術操作的問題進行逐一解答[19]。術后患者復查影像學評估手術效果，可以與術前3D打印模型進行對比，從而使得留學生對于手術效果有著更加清晰、直觀的理解。另外，3D打印可以根據(jù)患者的個人需求，制定個性化支具，使學生更加深刻理解術后康復對于骨科疾病治療的重要意義[20]。

3 3D打印在骨科留學生教學應用的效果

該教學團隊現(xiàn)已將3D打印廣泛運用于留學生的骨科專業(yè)教學，此外還在全校率先建立了具有骨科專業(yè)教學特色的3D教學庫(簡稱3D bank)。近年來，上述教學實踐已初步取得了良好的教學效果，并受到越來越多的留學生好評。他們普遍認為：①3D打印作為骨科教學的重要工具，給醫(yī)學留學生提供了完整立體的視覺效果和更加客觀、具體的教學感受，明顯提升了留學生的主動學習興趣和動手能力。②術前結合影像資料及3D打印，可以讓他們對疾病和將要進行的手術有更清晰的認識，讓其在每例示教及每臺手術前充分閱讀相關資料，與帶教教師的互動亦明顯加強；同時還帶動了對解剖學、影像學等知識的進一步學習。③每位留學生都逐步樹立起當代微創(chuàng)及精準醫(yī)學的良好理念。利用3D打印模型，結合常規(guī)影像學資料，在精確手術操作及講解過程中，讓留學生參與其中，深入體會3D打印模型為現(xiàn)代骨科帶來的便利。④溫故而知新。每一次具體教學即將結束時，基于3D打印模型進行的教學總結及評估，讓留學生充分分享學習收獲及所受的啟發(fā)或新問題。

總之，將3D打印應用于骨科教學中，對于留學生更好地理解和掌握骨科疾病的特點、領悟精準外科操作要點、增進教與學相長等都起到了重要的作用；亦給留學生帶來了全新的立體視覺感受和模擬體驗，從而顯著提升了骨科專業(yè)學習熱情及教學效果。該教學探索已激發(fā)了越來越多的留學生立志成為骨科專業(yè)的優(yōu)秀醫(yī)師。

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Application of 3D printing in orthopedics teaching for international students

Ji Wenchen1, Jiang Wanting2, Li Zhiqiang1, Zhang Xiaowei1, Qiu Yusheng1, Ma Xing1

1DepartmentofOrthopedics,theFirstAffiliatedHospitalofXi'anJiaotongUniversity,Xi'an710061;2DepartmentofReproduction,theFourthHospitalofXi'an,Xi'an710004,China

With the constant improvement of our country's education level, the number of international students, including international medical students, is gradually increasing in China. International students' education background and way of thinking are different from those of Chinese students, so it is difficult for the traditional teaching method to achieve a good teaching result. 3D printing can accurately reproduce orthopedic physical prototypes; therefore, it is conducive to morphology teaching and interactive teaching targeting international students. It is also helpful for improving their understanding and analysis of specific orthopedic diseases. On this basis, international medical students can clearly and accurately grasp the key points and difficulties of orthopedic teaching and clinical practice. 3D printing, therefore, plays an important role in improving the teaching quality and shortening the learning curve, and laying solid foundation for an increasing number of international medical students to become excellent orthopedic surgeons in the future.

3D printing; international student; orthopedics teaching

西安交通大學本科教學改革研究項目(15-02-Q)；2015年西安交通大學研究生教學研究與教學改革項目(精品課程：骨科研究生專業(yè)課程)

2016-08-15

姬文晨(1985-)，男，陜西榆林人，助理研究員，博士，主要研究方向：脊柱脊髓損傷。

馬興(1975-)，男，西安人，主任醫(yī)師，博士，主要研究方向：骨創(chuàng)傷及關節(jié)外科。 電話：18991232491；E-mail：maxing2826@mail.xjtu.edu.cn

G434；G642.0

A

1004-5287(2016)06-0688-04