3D打印技术在《外科学》骨肿瘤章节教学中的应用研究

3D打印技术在《外科学》骨肿瘤章节教学中的应用研究

田大为 吴小宝 冯坤 刘娜

湖北医药学院附属东风医院 湖北省十堰市 442000

【摘要】 目的 探讨3D打印技术教学手段在外科学骨肿瘤章节实践教学中的应用价值。方法 随机抽取湖北医药学院2017届2个班，分为实验组和对照组，分别采取数字化3D打印技术和传统教学方式，后采取考核及问卷调查等方式进行教学效果评价。结果 两组在成绩和问卷调查等指标中有明显差异性。结论 3D打印技术能够提高同学们学习的积极性，对骨肿瘤章节难点重点的理解力，提高学生的理论成绩及实践操作能力，在外科学骨肿瘤章节教学中有重要的应用价值。

【关键词】 数字化3D打印技术；《外科学》；骨肿瘤章节；应用

《外科学》骨肿瘤章节内容丰富，课时有限，而骨肿瘤的诊疗发展迅速，学生理解难度大，教学难度高。如何能够调动学生的积极性，加深对骨肿瘤章节知识的掌握，对骨肿瘤章节教学提出了新的挑战。借助3D打印技术的骨科模型及个性化内固定逐渐在临床工作中得到使用，有助于医护沟通，实现了骨肿瘤治疗的精准。本文通过在骨肿瘤章节教学中引入3D打印骨肿瘤模型， 3D打印个性化内固定，取得了满意的教学效果。现特将其方法汇报如下：

1. 资料和方法

1.1 研究对象 以2017届湖北医药学院第二临床学院4个班为例，按照随机对照原则，抽取2个班，分为实验组（30人）（荆楚卓越学习班）和对照组（36人）。纳入标准：1 自愿参加本研究，2 顺利完成本章节的全部授课及调查，未缺课；3既往未学习过骨科章节。分组后，调查其性别和年龄，既往三年成绩，确定两组之间没有统计学差异性。

1.2 内容及方法

3D打印模型及个性化内固定设计 患者骨肿瘤CT数据以Dicom格式保存，导入Mimics 14.0软件（Materialise公司，比利时）。去除非目标数据，重建三维模型。数据以STL格式导出到3D打印机（宏瑞Z400，中国）进行打印，使用PLA（聚乳酸）材料，打印温度设定210℃。根据骨肿瘤的特征在软件Solidworks（达索公司，法国）进行切除，设计个性化内固定假体或者内固定，后由3D打印机（GP-1500，Roclok公司，荷兰）完成，材料采用钛合金电子束熔化成型。

对照组采取传统讲授式教学模式（lecture based learning，LBL），辅以多媒体教学；实验组除传统教学模式外，引入3D打印骨肿瘤模型，3D打印个性化内固定及假体等。通过老师讲解，3D打印品的制造观察(特别是骨肿瘤模型)，主

基金项目： 2020年湖北省自然科学基金（2020CFB582）；2019年湖北省卫生健康科研基金资助（WJ2019F069）；湖北省教育厅2017年普通本科高校“荆楚卓越人才”协同育人计划项目（荆楚卓越教师）（54）；2021年国药东风总医院卓越项目（2021S04，2021S12）

*通讯作者：刘娜，E-MAIL：davidiswho@sina.com

要让学生掌握骨肿瘤的临床表现，切除方法，内固定方式的选择。所有课程由一名副教授完成，具有丰富的教学经验。

1.3 评价方法

本课题采取考核及问卷调查等方式进行教学效果评价。考核包括技能操作考核，临床思维评价，平时评分及理论考试，以100分为总分，各项目分值分别占总成绩20％、20％、20％及40％。本课题使用的问卷采用《大学教师教学效果评价问卷》进行^[1]。

1.4 统计学分析

对以上评价方法搜集的数据资料，按照SPSS 16.0进行分析，计量资料采用配对的t检验，计数资料采用卡方检验，以P<0.05为差异性具有统计学意义。

2. 结果

全部骨科章节讲授完1个月后进行考试。共发放问卷66份，收回有效问卷66份，回收率为100％。两组性别和年龄，既往三年成绩无明显统计学差异。考核成绩和在问卷见表1、2。

表1 考核成绩

表2 问卷调查:实验组和对照组SEEQ问卷7个维度得分比较

2. 讨 论

骨肿瘤章节在外科学教学中占据重要的地位，但是骨肿瘤种类繁多；临床表现各异；治疗方式多样，特别是数字化技术目前已经深入骨肿瘤章节中，如个性化内固定3D打印假体，教学难度较高。

目前骨肿瘤章节的教学主要以教师讲授，结合多媒体教学等方式，教学形式单一，教学方法枯燥，难以提高学生的积极性。改变教学方式是目前骨科章节教学的重要问题^[2]。

3D打印是借助数字文件，通过逐层打构造物体的一种新型制造方法，具有划时代的革新^[3-4]，现已广泛应用于各行各业。不同的材料3D打印采用不同的打印方法。3D打印技术方法简单，对硬件要求小，能够打印任何形状及材料的物体，改变了传统制造的理念和模式，大幅缩减了产品开发周期与成本^[5]。

骨肿瘤3D打印模型直观明了，有利于医患双方的沟通，对于复杂的骨肿瘤教学也提出了一种新的教学方式；而模型是按照1：1进行打印，有助于教师对骨肿瘤手术入路及内固定的选择进行教学。而3D打印个性化内固定材料是一种新型内固定制作方式，采用该材料作为教具能够加深学生理解，提高学生的学习积极性。

本课题通过选取两组学生，通过采取传统的LBL与3D打印模型及内固定教学相比较，发现传统的教学模式中学生只能机械性的接受，没有自己的主动参与性，主要是记忆知识点，其存在很多的知识点空白；而结合3D打印模型和内固定的教学能够明显提高学生的学习积极性，能够提高同学们的操作能力，加强临床思维操作，特别是学生的理解力，能够明显提高学生的考试成绩。

综上所述：3D打印技术能够提高同学们学习的积极性，对骨肿瘤章节难点重点的理解力，提高学生的理论成绩及实践操作能力，在外科学骨肿瘤章节教学中有重要的应用价值，值得推广应用。

参 考 文 献

1. 张阳,伦施斯,曲波.《大学教师教学效果评价问卷》在医学院校教学效果评价中的应用[J].中华医学教育探索杂志,2014,13(5):433-435..

2. 于树红,刘瑜,段峰.多模式教学查房在骨科教学中的应用与探讨[J].医学信息,2015,28(10):28-29.

3. 杜浩,赵致良,干阜生,等.三维重建结合快速成形术制作模板定位髋臼假体的临床应用[J].中国矫形外科杂志,2009,17(10):737-740.

4. 陈国仙,李国山,林宗锦,等.3-D打印技术辅助胫骨高位截骨术治疗膝内翻畸形骨关节炎的疗效观察[J].中国修复重建外科杂志,2016, 30(4): 407-410.

5. 许志庆,张怡元,王武炼.应用3D打印技术治疗假性软骨发育不全双膝骨性关节炎1例[J].中国组织工程研究,2017,21(27):4360-4363.

作者姓名： 田大为  单位：湖北医药学院附属东风医院   邮编：442000

籍贯:陕西咸阳   学历：博士   出生年月:1977年8月

研究方向：骨关节   现有职称：副主任医师

项目：2020年湖北省自然科学基金（2020CFB582）；2019年湖北省卫生健康科研基金资助（WJ2019F069）；湖北省教育厅2017年普通本科高校“荆楚卓越人才”协同育人计划项目（荆楚卓越教师）（54）；2021年国药东风总医院卓越项目（2021S04，2021S12）