梁 周 何 忠 羅善超 楊德炎

(廣西玉林市中西醫(yī)結合骨科醫(yī)院正骨一科，玉林市 537000，電子郵箱：5913682@qq.com)

3D打印技術的基本原理是以計算機軟件建立的數(shù)據(jù)模型為基礎，利用光固化和紙層疊等技術，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的3D 實體模型。3D打印技術是一種新型的快速成型及快速制造技術，被廣泛應用于社會各個領域，同時也得到醫(yī)學領域的廣泛青睞，被譽為“第三次工業(yè)革命的標志”[1]。骨科是專業(yè)化相對較強一個醫(yī)學專業(yè)或學科，骨科醫(yī)生需要具備扎實的專業(yè)理論知識及臨床經驗，而尚在學校學習的醫(yī)學生對骨科知識的了解很有限，如何在短時間內培養(yǎng)出一名優(yōu)秀的骨科醫(yī)生，是所有臨床教師都需要認真思考的問題[2-3]。以往骨科臨床教學中大多采用實體骨骼標本或模型，3D打印技術的飛速發(fā)展為骨科臨床教學提供了難得的發(fā)展契機。為了提高骨科臨床教學的實際效果，我院將3D打印技術引入骨科臨床教學中，顯著提高了骨科臨床教學效果，現(xiàn)報告如下。

1 對象與方法

1.1 對象 選取2017年5月至2018年7月在我院骨科臨床實習的40名醫(yī)學生為研究對象，均為醫(yī)科大學本科生，男生26名，女生14名，年齡22～25歲。將其按隨機數(shù)字表法分為兩組，每組20名，觀察組男12名，女8名，年齡22～25歲；對照組男14名，女6名，年齡22～25歲。兩組學生性別、年齡、學歷比較差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 對照組：按傳統(tǒng)帶教模式教學，即指導學生采集病史、行體格檢查、?？茩z查等，然后閱讀患者的X 線片、三維CT以及 MRI等影像學資料，針對患者臨床表現(xiàn)、影像學資料進行討論，做出初步診斷，制訂治療方案。

1.2.2 觀察組：在傳統(tǒng)帶教模式的基礎上采用3D實體模型教學。(1)骨科教學病例的設計與選擇：根據(jù)骨科專業(yè)基礎理論知識和臨床技能課程教學要求，病例教案的設計要充分反映骨科常見病、多發(fā)病和骨畸形等特點。關節(jié)、脊柱、骨骼及其周圍組織的解剖結構比較復雜，學生理解較為困難，我們選擇相關疾病作為本次骨科教學病例。(2)3D打印模型的獲?。孩?數(shù)據(jù)采集：在我院影像科獲取臨床常見各部位骨折的正側位、正斜位X線片，根據(jù)不同部位骨折，再行薄層CT掃描三維重建，最后將掃描獲得的模型保存，以Dicom格式輸出下載至移動硬盤。② 3D打印制作實體模型：儀器有醫(yī)學影像工作站HP/惠普ENVY15-AE122T、三維模型優(yōu)化處理系統(tǒng)、醫(yī)學三維重建軟件、MIMICS 17.0軟件、3D打印機(森工科技M2030X，由玉林市中西醫(yī)結合骨科醫(yī)院3D打印實驗室提供)。校驗醫(yī)學數(shù)字成像和通信(Digital Imaging and Communications in Medicine，DICOM)數(shù)據(jù)，將患者骨折部位合格的DICOM數(shù)據(jù)導入3D打印機的自動化逆向處理軟件中，首先提取骨折部位，對骨骼的體像素進行編輯，用3D打印軟件將輸入的各種CT掃描的斷層數(shù)據(jù)，構建成結構復雜、形態(tài)不規(guī)則的骨骼的高精度三維模型，將PLA材料進行加熱、融化之后，再通過層層構建疊加方式，打印出目標骨骼等大的、高度仿真模型。(3)教學方法：教師結合具體病例，要求學生對相關疾病進行預習，指導學生采集病史，進行體格檢查、?？茩z查等，然后閱讀患者的X線片、三維CT以及MRI等影像學資料，針對患者臨床表現(xiàn)、影像學資料進行討論，做出初步診斷。學生有疑問暫時保留，待討論意見統(tǒng)一后，取出3D骨折模型進行詳細講解，3D骨折模型可以直觀骨折部位、損傷嚴重程度及其周圍組織情況，然后通過3D模型制訂手術計劃，并進行術前虛擬手術演練，以最終確定手術方案，選擇最佳的手術入路和植入物，預計手術效果。課后請學生代表對教學案例進行總結，最后老師與學生一起分析患者病情后做出治療方案。

1.3 觀察指標 實習結束時，對兩組學生進行教學效果評價，包括基礎理論知識考核及手術操作考核?；A理論考核采用筆試，內容包括病歷書寫、骨折受傷機制、骨折的臨床表現(xiàn)、骨折的分型、骨折手術方法的選擇等，每項20分，總分100分。手術操作考核為根據(jù)骨折模型制訂手術方案，模擬手術固定體位、手術入路、手術固定方式及該入路如何避免損傷重要血管神經等，每項25分，總分100分。

1.4 統(tǒng)計學分析 應用 SPSS 11.0統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計學分析。計量資料以(x±s)表示，比較采用t檢驗；計數(shù)資料比較采用χ2檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

實習結束時，觀察組學生基礎理論知識考核總成績?yōu)?92.5±8.0)分，對照組為(81.6±7.6)分，觀察組基礎理論知識考核得分高于對照組(t=4.421，P<0.001)；觀察組學生手術操作考核總成績?yōu)?88.9±11.5)分，對照組為(73.9±13.4)分，觀察組學生手術操作考核得分高于對照組(t=1.884，P=0.001)。

3 討 論

骨科是以肌肉骨骼系統(tǒng)疾病的診治為主要研究內容的學科，傳統(tǒng)的教學模式是老師帶領學生查房，講解病例，查閱相關的影像學資料，使用PPT 講解等方式進行教學，教學模型大多使用單一的正常結構實體骨骼標本或模型，大部分醫(yī)學生不能直觀認識骨折的三維結構，對于涉及眾多不規(guī)則骨骼形態(tài)的復雜骨折更難以理解。致使大部分醫(yī)學生以及眾多年輕醫(yī)生對所學的骨折知識等難以消化。骨科臨床教師多為從事臨床工作的醫(yī)師，平時工作強度較大，而臨床授課往往需要長時間準備教具及病例資料，無形中增加了工作負擔，導致骨科臨床教學一直是教學的難點，教學效果不甚理想。將3D打印模型應用到骨科臨床教學中，可提高學生的臨床資料收集能力、病例分析能力、個人學習主動性等，并能培養(yǎng)學生的臨床思維能力，激勵創(chuàng)新能力，提升課堂專注度，有效提高骨科知識的學習興趣，激發(fā)學習的積極性和主動性[4]。

剛進入臨床實習的醫(yī)學生其解剖學知識相對欠缺，通過3D打印等比例骨折模型，可從任意角度觀察模型以了解骨折情況，從而提高醫(yī)學生疾病診斷的準確率，并且可以加深學生對醫(yī)學解剖知識的理解。由于學生在手術方法的熟悉程度、空間構象能力、手術經驗等方面的欠缺，無法適應臨床手術節(jié)奏，所以術前使用3D打印模型進行手術設計，學生可以直接觸摸、觀察具體骨折部位，更好地將理論知識與實體骨折模型相結合，為制訂手術方案奠定良好基礎[5-6]。同時，學生還可以根據(jù)3D打印模型確定手術方案、模擬手術操作、選擇最佳手術入路和植入物等。通過反復模擬手術操作以獲取手術經驗，在實際手術操作時就能得心應手。同時在模擬手術的操作過程中，可以隨時向學生詳細講解本次手術的復雜性及關鍵技術要點，使學生全面了解整個手術過程，從而在實際手術過程中縮短手術時間，減少術中出血量，降低術后并發(fā)癥發(fā)生率，最終令患者受益[7]。

本研究結果顯示，在傳統(tǒng)帶教模式的基礎上采用3D實體模型教學的觀察組學生的基礎理論知識考核、手術操作考核得分均高于對照組(均P<0.05)，表明該教學方法可以有效提高實習生的基礎理論知識和手術操作水平。3D打印技術也有其不足之處，如骨骼部分雖具有較好的打印效果，但其周圍的血管、神經、肌肉等無法同時打印，導致模擬手術的截骨及內固定物的植入操作與實際操作有一定差別[8]。

綜上所述，將3D打印技術應用于骨科臨床教學中，能有效提高學生的基礎理論知識水平和手術操作水平，提高其學習骨科知識的興趣，是一種行之有效的臨床教學模式，在骨科臨床教學中具有良好的應用前景。